UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
CAROLINA BENEVENTO
Capa finalizada na primeira entrega do TCC (N1 – Experimental I - P1).
ANÁLISE DE EFICIÊNCIA DE FACHADAS
REVESTIDAS EM VIDRO – TORRE SÃO PAULO
COMPLEXO JK
SÃO PAULO
2009
2
CAROLINA BENEVENTO
ANÁLISE DE EFICIÊNCIA DE FACHADAS
REVESTIDAS EM VIDRO – TORRE SÃO PAULO
COMPLEXO JK
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como exigência parcial
para a obtenção do título de Graduação
do Curso de Engenharia Civil da
Universidade Anhembi Morumbi
Contra capa finalizada na primeira entrega do TCC (N1 – Experimental I - P1).
Orientador: Profo Msc. Calebe Paiva Gomes de Souza
SÃO PAULO
2009
3
CAROLINA BENEVENTO
Contra capa finalizada na primeira entrega do TCC – (N1 - Experimental I - P1).
ANÁLISE DE EFICIÊNCIA DE FACHADAS
REVESTIDAS EM VIDRO – TORRE SÃO PAULO
COMPLEXO JK
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como exigência parcial
para a obtenção do título de Graduação
do Curso de Engenharia Civil da
Universidade Anhembi Morumbi
Trabalho____________ em: ____ de_______________de 2009.
______________________________________________
Profo Msc. Calebe Paiva Gomes de Souza
______________________________________________
Profº Dr. Antônio Rubens Portugal Mazzilli
Comentários:_________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
4
Dedico aos meus pais,
pelo carinho, apoio, colaboração e
incentivo para chegar até aqui.
5
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus, por ter me dado condições físicas e emocionais de
desenvolver esse trabalho ao longo do último ano.
Agradeço a minha família, que sempre me incentivou na escolha da minha profissão
e me deu o apoio necessário para que eu chegasse até aqui.
Agradeço ao meu orientador, Prof. Msc. Calebe Paiva, pelo incentivo à pesquisa do
tema inovador.
Agradeço a todos os profissionais da Obra JK que contribuíram imensamente com
suas experiências profissionais e me transmitiram seus conhecimentos, em especial
o arquiteto Antônio Soto, que me deu as primeiras diretrizes para iniciar essa
pesquisa.
Agradeço especialmente o consultor Paulo Duarte, pela atenção, pelas horas de
conversa e por todo o conhecimento que me transmitiu sem restrições.
6
RESUMO
O desenvolvimento de grandes cidades como São Paulo traz à discussão muitos
conflitos sócio-econômicos e atualmente ligados à sustentabilidade de ações e
decisões tomadas por arquitetos e engenheiros que constroem e modificam a cidade
dia a dia. Além do que, todo projeto tem reflexos positivos e negativos na área onde
é implantado.
A possibilidade de se projetar uma fachada satisfatória com o uso de esquadrias
apropriadas e a correta escolha de vidros é real, mas deve-se sempre haver
verdadeira preocupação com a sustentabilidade.
A pesquisa sobre fachadas revestidas em vidro e alumínio visa apresentar as
técnicas utilizadas e resultados obtidos em termos de execução e estéticos. Além
disso visa demonstrar quais deverão ser as preocupações dos profissionais
envolvidos no projeto, ao decidir utilizar esse tipo de acabamento em sua obra.
A opção em investir milhões de reais em fachadas revestidas em vidro, além de
propiciar diferenciá-las das demais, tem como objetivo final: benefícios energéticos e
térmicos, comprovadamente.
Palavras Chave: Fachadas, Vidros, Sistema Unitizado, Eficiência energética,
7
ABSTRACT
The development of big cities like Sao Paulo brings the discussion many conflicts,
social, economic and currently connected to sustainability actions and decisions
made by architects and engineers who build and modify the city every day. In
addition, every project has a positive and negative point in the area where it is
deployed.
The possibility of a satisfactory project with the use of appropriate frames and the
correct choice of glass is real, but must always be real and genuine concern for
sustainability.
Research on building enveloped in glass and aluminum is here to present the
techniques used and results achieved in terms of performance and aesthetic, and
show us what should be the concerns of professionals involved in the project by
deciding to use this type of finish in their projects.
The option of investing millions of dollars on building enveloped, as well as providing
them apart from the others, has the ultimate goal: thermal and energytic benefits.
Key words: Building Enveloped, Glass, Unitised System, Energy efficiency,
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 5.1 – Exemplo de montagem do Sistema Stick .................................................... 20
Figura 5.2 – Exemplo de montagem do Sistema Unitizado ............................................. 21
Figura 5.3 – Exemplo de montagem do Sistema Híbrido ou Misto .................................. 22
Figura 5.4 – Ação da gravidade – caminho da água........................................................ 25
Figura 5.5 – Ação da energia cinética x água .................................................................. 25
Figura 5.6 – Tensão Superficial da água ......................................................................... 26
Figura 5.7 – Ação capilar.................................................................................................. 27
Figura 5.8 – Exemplo de ancoragem de dilatação ........................................................... 29
Figura 5.9 – Exemplo de ancoragem fixa e luva .............................................................. 30
Figura 5.10 – Esquema de área de compressão e tensão no vidro ................................ 34
Figura 5.11 – Esquema de um vidro laminado................................................................. 35
Figura 5.12 – Esquema de um vidro insulado .................................................................. 35
Figura 5.13 – Colagem de vidro – aplicação de silicone .................................................. 39
Figura 5.14 – Armazenagem horizontal dos vidros após colagem .................................. 39
Figura 6.1 – Gráfico de fluxo de calor .............................................................................. 43
Figura 6.2 – Sistemas de fachada x demanda refrigeração ............................................ 43
Figura 6.3 – Perfil de alumínio com corte térmico ............................................................ 45
Figura 7.1 – Mapa de Isopletas ........................................................................................ 52
Figura 8.1 – Esqueleto da Eletropaulo ............................................................................. 57
Figura 8.2 – Setorização das fachadas ............................................................................ 58
Figura 8.3 – Detalhe de encontro de painéis ................................................................... 60
Figura 8.4 – Etapas de colagem do vidro – preparação da superfície............................. 63
Figura 8.5 – Etapas de colagem do vidro – aplicação do silicone ................................... 64
Figura 8.6 – Tipos de vidro das fachadas ........................................................................ 66
Figura 8.7 – Área de armazenamento – Vidros no cavalete ............................................ 68
Figura 8.8 – Etiqueta de identificação no vidro ................................................................ 68
Figura 8.9 –Monotrilho fixado no alto do prédio. .............................................................. 69
Figura 8.10 – Execução do sistema unitizado.................................................................. 69
Figura 8.11 – Detalhe típico da ancoragem ..................................................................... 71
Figura 8.12 – Bordas não filetadas vidro em estoque ...................................................... 73
Figura 8.13 – Vidro apresentando borda lascada ............................................................ 74
Figura 8.14 – Juntas de quadros desalinhados ............................................................... 74
9
II)
LISTA DE TABELAS
Tabela 6.1 – Índices desejáveis e aceitáveis ............................................................ 51
Tabela 7.1 – Fator topográfico de correção .............................................................. 53
Tabela 7.2 – Fator de correção ................................................................................. 53
Tabela 8.1 – Vidros utilizados na Torre A ................................................................. 66
Tabela 8.2 – Comparação de índices do vidro Torre A ............................................. 72
10
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
ASTM
American Society for Testing and Materials
EPDM
Borracha de Etileno-Propileno-Dieno
LEED
Leadership in Energy and Environmental Design
PVC
Policloreto de Vinila
PVB
Policloreto de Butila
SHGC
Solar Heat Gain Coefficient
11
LISTA DE SÍMBOLOS
AE
Absorção energética
C
Coeficiente aerodinâmico (NBR 10821)
CE
Coeficiente de forma externo
Ci
Coeficiente de forma interno
CS
Coeficiente de sombreamento
FS
Fator Solar
N
Norte
NW
Nordeste
Pa
Unidade de pressão (Pascal)
q
Pressão de obstrução (NBR 10821)
Re
Refletividade externa
RE
Refletividade energética externa
RHG
Ganho relativo de calor
Ri
Refletividade interna
S1
Fator topográfico de correção (NBR 10821)
S2
Fator de correção - rugosidade (NBR 10821)
S3
Fator probabilístico (NBR 10821)
TL
Transmissão luminosa
TE
Transmissão energética
VK
Velocidade característica do vento
V0
Velocidade básica do vento
Uv
Coeficiente de transmissão direta de calor
W/m²K
Unidade de condutibilidade térmica
12
SUMÁRIO
p.
1.
INTRODUÇÃO ................................................................................................... 14
2.
OBJETIVOS ....................................................................................................... 16
2.1
Objetivo Geral ............................................................................................... 16
2.2
Objetivo Específico ...................................................................................... 16
3.
MÉTODO DE TRABALHO ................................................................................ 17
4
JUSTIFICATIVA ................................................................................................ 18
5 ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DE UMA FACHADA REVESTIDA EM
VIDRO ....................................................................................................................... 20
5.1
Sistemas de fachadas .................................................................................. 20
5.2
Ação do vento e da água na fachada .......................................................... 23
5.2.1
Análise da água - vedação ...................................................................... 24
5.2.2
Análise do vento – estrutura e ancoragem .............................................. 28
5.3
Normas técnicas ........................................................................................... 30
5.4
Especificação de esquadria - alumínio ....................................................... 31
5.5
Especificação técnica dos vidros ............................................................... 33
5.5.1
Tipos de vidros ........................................................................................ 33
5.5.2
Vidro monolítico ....................................................................................... 33
5.5.3
Vidro termo-endurecido ........................................................................... 33
5.5.4
Vidro temperado ...................................................................................... 33
5.5.5
Vidro laminado......................................................................................... 34
5.5.6
Vidro insulado .......................................................................................... 35
5.6
Fornecedores ................................................................................................ 36
5.7
Fabricação de esquadrias ............................................................................ 36
5.7.1
Montagem dos quadros ........................................................................... 36
5.7.2
Colagem dos vidros ................................................................................. 37
5.7.3
Etapas de execução ................................................................................ 38
5.7.4
Acabamentos, alumínio anodizado e pintado. ......................................... 40
6
EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DO SISTEMA................................... 42
6.1
Definições dos coeficientes térmicos e energéticos................................. 46
6.1.1
Eficiência da Iluminação Natural ............................................................. 46
6.1.2
Eficiência Energética ............................................................................... 47
6.1.3
Especificação para vidros ........................................................................ 49
6.1.3.1 Descrição dos Índices: ............................................................................ 49
13
6.1.4
7
7.1
8
Especificação Básica............................................................................... 50
DEFINIÇÕES DE ESFORÇOS DEVIDO AOS VENTOS ................................... 51
Custos de implantação ................................................................................ 55
ESTUDO DE CASO: TORRE SÃO PAULO - COMPLEXO JK ......................... 57
8.1
Histórico ........................................................................................................ 57
8.2
Localização ................................................................................................... 58
8.3
Coleta de Dados de Campo ......................................................................... 59
8.4
Sistema Construtivo ..................................................................................... 59
8.5
Definições dos materiais utilizados ............................................................ 61
8.5.1
Alumínio .................................................................................................. 61
8.5.2
Parafusos e Rebites ................................................................................ 61
8.5.3
Chumbadores e Buchas .......................................................................... 61
8.5.4
Gaxetas de EPDM (Etileno-Propileno-Dieno) .......................................... 62
8.5.5
Selantes .................................................................................................. 62
8.5.6
Perfis de alumínio .................................................................................... 64
8.5.7
Barreira Corta-Fogo................................................................................. 65
8.5.8
Materiais de limpeza................................................................................ 65
8.5.9
Vidros ...................................................................................................... 65
8.6
Armazenamento, montagem e transporte de quadros .............................. 67
8.7
Esforços devidos ao vento: O caso da Torre JK: ...................................... 70
8.8
Índices de eficiência dos vidros - Torre “A”- Complexo JK ..................... 71
8.9
Deficiências do sistema ............................................................................... 72
9
CONCLUSÕES .................................................................................................. 75
10 RECOMENDAÇÕES.......................................................................................... 77
11 REFERÊNCIAS ................................................................................................. 78
14
1. INTRODUÇÃO
A escolha do tipo de fechamento de um edifício em uma cidade como São Paulo é
muito mais do que uma questão prática de acabamento, é o que dá a identidade e
diferencia um empreendimento dos demais. Em um mercado altamente competitivo,
a localização, acesso, infra-estrutura da região, a aparência e imponência de um
edifício destacam-se na escolha dos futuros proprietários.
Quando se projeta uma fachada, deve-se analisar qual a expectativa de retorno, se
é estética, energética ou outra. A função primordial é proteger o interior do edifício:
para tanto, deve apresentar alta estanqueidade à água, poeira e ruídos, aliada a
rigidez, durabilidade e baixo custo de manutenção. No segundo momento, pode-se
pensar em fornecimento de luz, calor e ventilação. Adiciona-se, a tudo isso, o
conceito de baixo impacto ambiental, e a busca por conforto térmico, acústico,
luminoso e pela eficiência energética. Daí, como aliar as tecnologias existentes de
execução, com a escolha dos melhores materiais disponíveis no mercado, vidro,
alumínio e outros, para obter uma bela fachada, de rápida execução, com custos
viáveis e que se adapte ao clima tropical do país?
Dois pontos críticos em relação a fachadas revestidas em vidro são: primeiro,
permitir a passagem de luz suficiente para garantir o conforto visual, de maneira a
otimizar o consumo de energia para a iluminação artificial; por último, diminuir a
quantidade de calor que passa de fora para dentro e reduzir o consumo de energia
para climatização.
Segundo o relatório de Brundtland (1987): "suprir as necessidades da geração
presente sem afetar a habilidade das gerações futuras de suprir as suas". No caso
de uma fachada, pode-se traduzir para: atender às necessidades presentes o
edifício quanto à estética e vedação, garantindo ao longo dos anos, manutenção
economicamente viável e consumo adequado de energia versus conforto dos
usuários.
15
Cada fachada pode ser tratada de maneira diferenciada com cálculos e estudos de
insolação, incorporando-se elementos de proteção solar passivos como os brises.
Outra questão importante é controle de qualidade de execução: dentro das diversas
fases de execução desde a fabricação dos vidros, quanto dos perfis de alumínio,
quanto da execução do sistema sendo todas as fases normatizadas pelas Normas
Brasileiras Regulamentadoras (NBRs) vigentes. A qualidade do sistema está
totalmente vinculada a excelência da especialização da mão de obra.
Pele de vidro, structural glazing e atualmente módulos unitizados e fachadas
suspensas representam o que há disponível no mercado para sistemas de
fechamento de edificações com vidro (ARCOWEB, 2009).
São diversas as questões a serem analisadas quando da escolha de uma fachada
revestida em vidro, pois além de questões como custos e sustentabilidade, existem
algumas patologias a serem estudadas e tratadas. O sucesso dessa escolha
dependerá do bom projeto aliado a excelência na execução.
16
2. OBJETIVOS
A utilização de fachada em “pele de vidro”, como é popularmente conhecida, vem
sendo comumente utilizada pelos mais renomados arquitetos em obras de grande
visibilidade nas grandes cidades do Brasil, dentre as quais se destaca São Paulo. As
esquadrias, antes elementos isolados, hoje representam um sistema importante na
construção civil visando além de estética, boa performance térmica e energética.
Este trabalho descreve os sistemas disponíveis no mercado para execução de
fachadas revestidas em vidro. Apresenta os métodos utilizados na execução e os
tipos de vidros mais utilizados e eficientes.
2.1 Objetivo Geral
A pesquisa sobre execução de fachadas revestidas em vidro visa elucidar algumas
funções críticas e comuns à grande parte desse sistema: conforto visual e economia
no consumo de energia - devido à grande passagem de luz o consumo de energia
para climatização e eficiência executiva do sistema.
O método construtivo, os tipos de vidros, a eficiência energética e térmica e a
qualidade na execução serão analisados para identificar os prós e contras dessa
escolha.
2.2 Objetivo Específico
Este trabalho tem como objetivo estudar o método construtivo e a eficiência térmica
e energética de fachada revestida em vidro, especificamente o caso da obra da
Torre São Paulo – Complexo JK localizado na região metropolitana de São Paulo.
17
S
3. MÉTODO DE TRABALHO
Para a execução deste trabalho, serão utilizadas pesquisas bibliográficas em
periódicos, dissertações e teses sobre tipos de sistemas construtivos de fachada,
tipos de vidro e um estudo de caso, sendo este a obra da Torre São Paulo do
Complexo JK localizado na Marginal Pinheiros e conhecido popularmente como
“esqueleto da Eletropaulo”
Serão consultadas para análise da excelência do sistema, as Normas Brasileiras
Regulamentadoras (NBRs).
Serão consultados também os engenheiros e arquitetos que participaram dos
processos de projeto, execução e fiscalização do sistema, bem como observadas “in
loco” as técnicas executivas, de especialização das empresas contratadas e dos
operários envolvidos.
N
18
Após MÉTODO DE TRABALHO
4 JUSTIFICATIVA
O tema escolhido foi baseado na observação da execução e na diversidade de
técnicas possíveis de serem empreendidas. Existem diversos tipos de vidro
utilizáveis, métodos construtivos, custos e riscos de execução. Os fatores
significativos para a escolha do tema foram: a grandiosidade e visibilidade da obra, o
alto custo envolvido - em torno de 20 a 25% do valor da obra - e o contato direto com
os profissionais: operários, empreiteiros, fornecedores, consultores e engenheiros.
Em julho de 2008 a fachada da Torre São Paulo – Complexo JK estava em
execução e era diário o recebimento e estocagem de material, colagem dos vidros
nos painéis, armazenamento e instalação. Ao acompanhar a dinâmica de execução,
alguns questionamentos surgiram: por qual motivo optou-se em utilizar vidro para
uma fachada tão exposto a ação dos raios solares e dos ventos? Essa pergunta
aparentemente de resposta simples, foi o pontapé inicial da pesquisa. Começaram
as conversas com os profissionais envolvidos e pesquisa sobre os métodos de
montagem e os vários tipos de vidros existentes.
Seis meses depois, no início de 2009 houve uma alteração significativa da fachada.
O projeto original previu o uso de vidros de composições diferentes na área
chamada de “coroamento” do prédio (28º andar até o Heliponto). O resultado
estético obtido não agradou aos proprietários. Optou-se então por trocar todos os
vidros da área de coroamento, gerando um acréscimo no custo de aproximadamente
doze milhões de reais.
Iniciou-se uma operação complexa e de risco que envolveu habilidade e treinamento
das empresas contratadas e seus respectivos operários, pois parte do processo de
troca é feito por dentro do pavimento e parte por fora, via balancim.
Concluída
com
êxito,
a
homogeneidade a fachada.
substituição
dos
vidros
do
“coroamento”
trouxe
19
Durante esse processo de mais de um ano, de montagem da fachada, é perceptível
a escassez de profissionais especializados nessa área no mercado, tanto projetistas,
quanto consultores e mão de obra qualificada. Decididamente esse é um nicho de
especialização para quem se interessa pelo tema e tem oportunidade de
acompanhar de perto.
O bom projeto associado à execução qualificada baseada em treinamento de
pessoal e utilização de materiais corretos certamente trará resultados estéticos e
eficientes desse tipo de sistema, apesar do clima tropical do país pouco favorável a
escolha de vidro como revestimento.
Além de todos os fatores supracitados, é de grande valia para qualquer profissional
da área, conhecer mais a fundo, os benefícios e os problemas na escolha desse tipo
de tecnologia de fachadas.
20
Nova página após JUSTIFICATIVA
5 ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DE UMA FACHADA
REVESTIDA EM VIDRO
5.1 Sistemas de fachadas
No mercado atual são reconhecidos cinco sistemas ou métodos de instalação:
“Stick”, Sistema Unitizado ou “Unitised”, Híbrido, Sistema Painel e Coluna-TampaPainél. Basicamente os mais utilizados são os dois primeiros.
O sistema “Stick” é baseado em colunas e travessas em uma espécie de grelha,
onde são instaladas as folhas de vidros conforme Figura 5.1. Esse sistema
apresenta uma série de vantagens, tais como: rapidez de execução (com baixo
índice de mão de obra), baixo custo de transporte e manuseio. A desvantagem é
que toda a estrutura deverá ser montada na própria obra e não é possível a
instalação prévia dos vidros. Além disso, há necessidade de um bom controle de
qualidade de execução (SANTOS, 2005).
Figura 5.1 – Exemplo de montagem do Sistema Stick
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
21
O sistema “Unitised” ou Unitizado é composto de módulos que podem ser totalmente
montados na fábrica, com vidros, pedras e painéis pré-moldados. As laterais das
peças se juntam na instalação, formando as colunas e travessas conforme
Figura 5.2.
Esse sistema comparado ao sistema “Stick” apresenta vantagem, pois pode ter seu
controle de qualidade realizado na fábrica ou na própria obra, desde que as
condições ideais de espaço para armazenamento e montagem existam. Por se
tratarem de grandes módulos é bastante comum que se faça isso na obra, pois o
transporte das peças torna-se inviável. Mas também é necessário prever um local
grande e adequado destinado à estocagem e transporte, cuidados especiais no
manuseio e içamento dos módulos, exigindo equipamentos especiais, mais caros e
mão de obra especializada.
Figura 5.2 – Exemplo de montagem do Sistema Unitizado
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
O Sistema Híbrido ou Misto origina-se do sistema “Stick” e do Sistema Unitizado.
Primeiro instalam-se as colunas, formando a infra-estrutura principal. Depois são
instaladas as folhas, que podem compor uma unidade única ou mais unidades
verticais, dependendo da composição da fachada. As junções horizontais das folhas
formam as travessas do conjunto conforme Figura 5.3. Como vantagem, esse
22
sistema aglomera algumas soluções descritas para os outros sistemas já citados,
além de ter um reduzido trabalho em fábrica e obra devido à ausência de travessas
fixadas à coluna.
Dependendo do projeto, é possível alcançar índices de redução de mão de obra de
até 20%, quando comparado com o sistema “Stick”; em relação ao “Unitised” as
vantagens são maiores, pois não exige equipamentos especiais para instalação.
Suas desvantagens também são derivadas dos outros sistemas, porém de forma
mais discreta, podendo apresentar problemas no transporte caso o projeto tenha
unidades grandes. Graças às características mistas, este sistema apresenta o
melhor custo benefício dentre os outros sistemas (SANTOS, 2005).
Figura 5.3 – Exemplo de montagem do Sistema Híbrido ou Misto
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
Cada um dos sistemas descritos acima pode ser construído dentro de algumas
características que os diferenciam apenas sob o ponto de vista arquitetônico. No
mercado existem fachadas tipo cortina divididas em: “Pele de vidro”, “Structural
Glazing” e “Sistema Grid”. Estes se diferem por suas características construtivas, e é
possível obter combinações de sistemas: “stick” pode ser também “pele de vidro” ou
23
“glazing” ou “grid”. A seguir, serão apresentadas características que os diferenciam
entre si:
•
Pele de vidro: sua composição visual externa é predominantemente vidro.
Inicialmente os perímetros dos vidros eram compostos por perfis de alumínio,
hoje em dia, com os avanços construtivos, pode-se eliminar o alumínio
externo. Então hoje, reconhece-se uma “pele de vidro”, pela marcação de
perfis de alumínio.
•
Structural Glazing: Pioneiro nos avanços construtivos, os Estados Unidos na
década de 70 construíram um edifício com vidros totalmente colados com
silicone estrutural e fita adesiva. Toda a estrutura fica oculta atrás dos vidros.
•
Grid: Predominantemente marcado por perfis de alumínio, tanto horizontal
quanto vertical, criando uma espécie de grelha (grid) que escondem as juntas
formando um conjunto uniforme. Em conjunto com o sistema “Glazing” é
possível fazer marcações horizontais ou verticais (SANTOS, 2005).
5.2 Ação do vento e da água na fachada
No início das grandes construções de arranha-céus as ações devidas ao vento eram
consideradas apenas nos campos metereológicos, climatológicos e aerodinâmicos
estáticos, deixando de lado as características mecânicas estruturais tais como
rigidez, amortecimento e distribuição de massas. Mas, com as evoluções tanto de
projeto, quanto de materiais e análise de resistência os prédios foram tornando-se
mais altos e flexíveis, portanto mais sensíveis aos efeitos dinâmicos do vento. A
análise das características do vento, sua freqüência, modo de vibração e
amortecimento foi se mostrando cada vez mais necessária.
As forças do vento atuantes nos prédios geralmente são obtidas a partir de
coeficientes aerodinâmicos contidos em normas, manuais ou relatórios de pesquisa
de determinado prédio, desde que a edificação possua formas convencionais. A
localização do prédio pode alterar muito os coeficientes e até mesmo fazer com que
surjam outros efeitos, tais como: sucções, inversão de esforços e o surgimento de
24
momentos torçores. As normas e manuais não podem prever necessariamente todas
as inúmeras variáveis e suas combinações, por isso é primordial para o sucesso do
projeto, estudo específico para cada caso, bem como análise em túnel de vento
(FONTES, 2003).
A análise dos ventos atuantes na fachada é determinante para definições estruturais
dos perfis e ancoragens e também para a análise de sua influência na vedação do
sistema todo, pois a chuva aliada ao vento é capaz de encontrar a menor fresta
existente para a entrada da água, por vezes prejudicando todo um projeto.
5.2.1 Análise da água - vedação
A água é o mais significativo fator de deterioração nos edifícios, podendo danificar
diretamente materiais, reduzir a eficiência de isolamentos e ainda causar corrosão
de metais.
Falhas de projeto, erros de fabricação e execução, ou deterioração e perda de
eficiência a longo prazo, podem ocasionar deficiência na vedação do sistema de
fachada de “pele de vidro”.
A boa execução das juntas entres os materiais envolvidos alumínio e vidro garantem
a eficiência do sistema. Pode-se medi-la de acordo com sua capacidade de prevenir
e combater as forças externas: água, vento e sol. Para isso o estudo e conhecimento
dos agentes externos são essenciais. O objetivo é ter o controle da situação,
combatendo os efeitos e não as causas, que são da própria natureza. Conhecendo o
mais duro dos “inimigos” - a água, é possível controlar sua quantidade, local e tempo
de permanência.
A infiltração de água depende da existência de três elementos: água, abertura
(frestas) e força externa. Se faltar um desses elementos, não haverá infiltração e a
água é a única que não é possível de ser eliminada, no máximo é possível reduzí-la.
A solução inicial é limitar ou eliminar as frestas com uma boa vedação, mas os
selantes estão sujeitos à deterioração com o tempo e à exposição. Pode-se então,
25
controlar as forças que empurram a água para dentro das frestas. Essas forças são:
a gravidade, a energia cinética, a ação capilar, a tensão superficial e a diferença de
pressão. Em situações de chuva com ventos, a fachada sofre a ação de todas essas
forças ao mesmo tempo (SANTOS, 2005).
i) A gravidade surge como problema quando a falha está no descuido com o
desenho das juntas drenos e caminhos para a água, que criam obstáculos e
impedem sua saída. Se o caminho para a água percorrer for bem projetado, a
atuação da força da gravidade estará resolvido, conforme Figura 5.4. Para tanto é
necessário que os drenos sejam bem posicionados e dimensionados para o volume
de água; que resistam à ação de outros elementos (quando existe fluxo de água,
ela não está sozinha, muitas vezes a sujeira é conduzida junto e pode afetar a
eficiência dos drenos) e, guiem a água para fora (inclinados para fora).
Figura 5.4 – Ação da gravidade – caminho da água
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
ii) A Energia Cinética refere-se ao deslocamento horizontal da água da chuva
impulsionada pelo vento, facilitando a penetração pelas aberturas. A criação de
barreiras é a única maneira de evitá-la, conforme Figura 5.5.
Figura 5.5 – Ação da energia cinética x água
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
26
iii) A Tensão Superficial é a força capaz de manter a água unida e coesa. No interior
do líquido as moléculas de água compartilham entre si uma força de coesão,
entrando em equilíbrio. Contudo, na superfície não existem moléculas para
compartilhar e esta força que “sobra” é dividida ao longo da superfície criando assim
a tensão superficial. Na natureza, a água é o líquido com maior valor de tensão
superficial (0,075N/m).
A tensão superficial ajuda a formar as gotas e ainda faz com que a água “grude e
ande” por superfícies horizontais, podendo ser evitada com a criação de alguma
interrupção no meio do caminho, uma pingadeira, por exemplo, conforme Figura 5.6.
Figura 5.6 – Tensão Superficial da água
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
27
iv) A Ação Capilar – Resultante da adesão e da tensão superficial, é a forma que a
água encontra para entrar por fendas. Quando duas superfícies estão paralelas e
espaçadas entre si, de tal forma que esta folga seja igual ou menor que uma gota a
ação capilar poderá existir. Por si só esta ação tende a manter a água entre as
superfícies, mas a atuação de outros fatores externos como o vento, a energia
cinética e a gravidade podem empurrar a água para dentro. A sucção provocada
pela capilaridade é o inverso da fresta, quer dizer, quanto menor a fresta, maior a
sucção. (SANTOS, 2005)
Algumas combinações de materiais tendem a sofrer mais essa ação, e no caso
alumínio e vidro são materiais de maior propensão a criar capilaridade, até duas
vezes mais que os outros. Após estudos, contatou-se que as juntas entre esses
materiais deve ser maior que 6mm conforme Figura 5.7
Figura 5.7 – Ação capilar
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
v) A Diferença de pressão em uma fachada é uma das principais causas de
infiltração de água. Pode ser explicada como diferença existente na fachada entre
pressões externas atuantes e pressão interna. A força do vento é a mais importante
fonte geradora dessa diferença de pressão. No caso de fachadas de alumínio e
vidro, as juntas dos montantes são os pontos mais vulneráveis e a maior parte da
pressão é suportada pela superfície mais impermeável, o vidro, que deverá resistir e
transferi-la para a estrutura do edifício.
28
5.2.2 Análise do vento – estrutura e ancoragem
Analisando estruturalmente a fachada, deve-se verificar primeiro qual a pressão do
vento calculada para o edifício e, caso isto não esteja claramente especificado, a
pressão deverá ser calculada seguindo o que está regulamentado nas normas
técnicas, ou em casos específicos, efetuar testes em túnel do vento.
A NBR 10821 (ABNT, 1998) serve como primeiro passo para avaliação da situação,
pois fixa as condições exigíveis dos caixilhos utilizados em edificações residenciais e
comerciais em uma tabela com pressões de ventos para as diversas regiões do país.
Conjuntamente deve-se usar a NBR 6123 (ABNT, 1998).
A maneira como uma fachada é fixada à estrutura de um edifício é de fundamental
importância para a integridade estrutural do conjunto, além de determinar o sistema
estático. Tanto para projeto, quanto para instalação, é o aspecto mais crítico.
O sistema de ancoragem deve absorver as tolerâncias da construção do edifício e
da fabricação da fachada. Deve ser instalada de forma a ter folgas adequadas para
absorver as variações dimensionais resultantes das mudanças de temperatura e
movimentação do edifício. Deve transmitir a força do vento para a estrutura, suportar
o peso próprio da fachada com os vidros e resistir às outras cargas a que está
sujeita a fachada, tais como: pressão do vento, forças sísmicas, movimentação
térmica; movimentação do edifício e cargas eventuais: lava-fachada, limpadores,
faixas, etc.
Existem 02 tipos de ancoragem: fixa e de dilatação. A ancoragem fixa deve ser
firmemente fixada tanto à estrutura do edifício quanto à fachada, agindo geralmente
como um sistema de apoio ou pinado. Deve ser projetada para resistir a forças de
todas as direções, incluindo as cargas de peso próprio da estrutura, vidros e
componentes, às pressões positivas e negativas do vento, as forças que possam
agir em várias direções resultantes de movimentos sísmicos e qualquer força
variável ou permanente a que estejam sujeitas. De acordo com cada projeto, a
fixação da ancoragem será a cada andar ou até a cada três andares.
29
A ancoragem de dilatação, ou móvel, é utilizada para resistir a força do vento e
restringe o movimento da fachada em relação ao plano normal, devido às forças
positivas e negativas do vento enquanto permite a movimentação vertical da coluna.
Para obter um desempenho satisfatório, deve-se permitir movimentação térmica, dos
andares, de torção do edifício devido aos ventos e outros movimentos em relação do
plano de fachada (SANTOS, 2005).
Figura 5.8 – Exemplo de ancoragem de dilatação
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
Nos sistemas “sticks”, as folhas e painéis de outros materiais são fixados às colunas,
permitindo uma movimentação independente. Assim as ancoragens móveis são
projetadas para permitir uma movimentação vertical. Nos sistemas unitizados, além
dessa movimentação vertical, a movimentação horizontal dos módulos.
As pressões negativas, ou forças de sucção são maiores nos cantos dos edifícios.
Parapeitos e outras áreas devem ter os valores de pressão mais altos que as
superfícies centrais do edifício. Todas essas forças são transmitidas da fachada para
a estrutura do edifício através das ancoragens. Os parafusos e elementos de fixação
são tão importantes quanto a ancoragem e devem ser bem projetados e fixados.
30
Deve-se evitar o excesso de uso de calços na ancoragem, observando-se as
tolerâncias. Os calços podem causar um comportamento inadequado ao sistema de
fixação das ancoragens. A resistência de uma ancoragem pode mudar muito de
acordo com a fixação. Os parafusos podem estar sujeitos ao esforço de momento
fletor muito grande quando a distância de fixação é aumentada pelos calços,
comprometendo a estabilidade do sistema, pois aumenta o braço de alavanca.
Além do cuidado com as luvas, deve-se analisar se há movimentação na junta e se
há algum elemento que impeça essa movimentação, por exemplo, quadros que
passam pelas juntas e tem parafusos de fixação nas duas colunas. Isso pode ocorrer
em sistemas que tem presilhas que são presas na coluna e no quadro.
Figura 5.9 – Exemplo de ancoragem fixa e luva
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
5.3 Normas técnicas
Qualquer projeto após ter as definições básicas definidas, deve-se basear nas
Normas Brasileiras, emitidas pela Associação Brasileira de Norma Técnicas - ABNT.
As normas que se aplicam e são mais usuais, para os sistemas tratados no presente
trabalho, são:
•
NBR 6123/1988 – “Forças devido ao vento em edificações.” (ABNT, 1988)
31
•
NBR 6485/2000 – “Caixilhos para edificação – janela, fachada cortina e porta
externa – Verificação da penetração de ar.” (ABNT, 2000a)
•
NBR 6486/2000 – “Caixilhos para edificação – janela, fachada cortina e porta
externa – Verificação de penetração à água.” (ABNT, 2000b)
•
NBR 6487/2000 – “Caixilhos para edificação – janela, fachada cortina e porta
externa – Verificação do comportamento quando submetido a cargas
uniformemente distribuídas.” (ABNT, 2000c)
•
NBR 7199/1989 – “Projeto, execução e aplicações dos vidros na construção
civil.” (ABNT, 1989)
•
NBR 9243/2006 – “Alumínio e sua ligas - Tratamento de superfície Determinação da selagem de camadas anódicas - Método da perda de
massa”. (ABNT, 2006)
•
NBR 10821/2000 – “ Caixilhos para edificação – janelas” (ABNT, 2000)
•
NBR 11706/1992 – “Vidros na construção civil” (ABNT, 1992)
•
NBR 12613/2006 – “Alumínio e suas ligas - Tratamento de superfície Determinação da selagem de camadas anódicas - Método de absorção de
corantes. (ABNT, 2006)
•
NBR 14697/2001 – “ Vidro laminado” – Especifica os requisitos gerais além da
metodologia de classificação deste produto como vidro de segurança (ABNT,
2001a).
•
NBR 14698/2001 – “ Vidro temperado” – Especifica os requisitos gerais além
da metodologia de classificação deste produto como vidro de segurança
(ABNT, 2001b).
•
Instruções técnicas do Corpo de Bombeiros – parâmetros de projeto contra
incêndio.
5.4 Especificação de esquadria - alumínio
Há maneiras objetivas de escolher a esquadria, isto é, levando-se em conta
resultados de ensaios de vedação ou a análise do comportamento estrutural, sendo
esse um aspecto fundamental na especificação, pois se houver problemas
estruturais, podem surgir problemas na vedação e em casos extremos gerar um
colapso do sistema.
32
Dentre outras possibilidades de escolha do material da esquadria, pode-se citar
critérios de aparência (detalhes e acessórios), boa proposta em termos de preço ou
processos de instalação,
A utilização do alumínio em funções estruturais é muito comum em todo o mundo,
incluindo o Brasil, há bastante tempo. As características e o comportamento do
metal são muito conhecidos e existem profissionais no mercado especializados em
desenvolver conjuntos de grande responsabilidade estrutural utilizando extrudados e
laminados de alumínio.
Diante de um novo projeto, a questão principal é: quais perfis utilizar para obter a
melhor relação custo/benefício? Dentre as variadas possibilidades, deve-se analisar
o aspecto estrutural, mas sem deixar de lado a estética do conjunto, os acessórios
disponíveis, a maior ou menor facilidade de fabricação e instalação, a vedação ao
ar, estanqueidade à água, resistência aos esforços de uso e isolamento acústico e
térmico.
As normas NBR devem ser necessariamente consideradas na especificação de uma
esquadria ou de um sistema de fachada. A norma estabelecerá o desempenho
mínimo exigido, e cabe ao fabricante projetar e produzir esquadrias que excedam
esse desempenho mínimo. Para a avaliação do comportamento estrutural da
esquadria de alumínio segue-se o seguinte roteiro:
i.
Identificação da região onde será feita a instalação, e em caso de dúvida,
adotar a região de maior velocidade de vento;
ii.
Definição da velocidade máxima de vento a que estará submetida à peça;
iii.
Cálculo de pressão de ensaio correspondente;
iv.
Identificação das partes da esquadrias sujeitas a esforços decorrentes de
pressão de obstrução;
v.
Cálculo de tensões máximas nessas partes e comparações com as
pressões admissíveis do material.
vi.
Cálculo das deflexões máximas nessas partes e comparações com o limite
estabelecido pela norma. (AFEAL, 2009)
33
5.5 Especificação técnica dos vidros
5.5.1 Tipos de vidros
Especificar os tipos adequados de vidro, ou a combinação correta deles, pode fazer
a diferença no sucesso do projeto, levando em consideração diferentes resistências
e características. Combinando-se diferentes tipos, podem-se obter as propriedades
de calor, luz e isolamento desejados.
5.5.2 Vidro monolítico
É o vidro que não foi termo-endurecido ou temperado. Produzido por um processo
de recozimento, ou seja, resfriamento controlado que evita tensão residual. Poderá
ser cortado, usinado, perfurado e polido.
5.5.3 Vidro termo-endurecido
É submetido a um ciclo de aquecimento e resfriamento. Geralmente é duas vezes
mais forte que o monolítico de mesma espessura e configuração. Tem melhor
resistência ao choque térmico que o monolítico. Quando se quebra, os fragmentos
tendem a ser maiores que os de vidro temperado, e não podem ser usados como
vidro de segurança. Destina-se a situações de reforço contra vento e quebra térmica.
Não pode ser cortado ou perfurado. Polimento de bordas, jateamento ou gravação
com ácido, podem causar sua quebra.
5.5.4 Vidro temperado
“A produção do vidro insulado no Brasil é ainda recente. Resulta da combinação de
duas lâminas de vidro separadas por uma determinada distância, tendo seu
perímetro selado de modo a constituir uma câmera sem que ocorram trocas entre a
atmosfera interna dessa câmera com a atmosfera externa ambiente. O vidro
insulado pode também, ser montado de modo a resultarem duas ou mais câmaras.
34
Ele é eficiente como isolante do fluxo de calor por condução, pois a câmara constitui,
devido a inércia térmica do ar, um elemento isolante que reduz o coeficiente de
transmissão de calor – K ou U -, dificultando a passagem deste de um ambiente para
o outro. A utilização de um vidro refletivo externamente resulta numa composição de
alto desempenho, pois ele reflete parte da radiação de volta para o exterior, e o
insulamento reduz o coeficiente de sombreamento do conjunto. Isso aliado ao baixo
coeficiente de transmissão, proporciona um desempenho ótimo, permitindo obter
bom controle solar, mantendo alta transmissão luminosa” (CARDOSO, 2004, p.133).
O vidro insulado é aproximadamente 4 vezes mais forte que o monolítico da mesma
espessura e configuração. Quando quebra, forma pedaços relativamente pequenos.
Na sua produção, é aquecido a mais de 538°C e depois resfriado rapidamente.
Assim, a superfície entra em um estado de compressão e o núcleo em estado de
tensão, conforme Figura 5.10.
Figura 5.10 – Esquema de área de compressão e tensão no vidro
Fonte: Sunguard Glass (2009)
É considerado um “vidro de segurança”, pois cumpre os requerimentos dos órgãos
de segurança para essa função. Também não pode após o resfriamento sofrer
cortes e perfurações. O polimento das bordas, jateamento e gravação com ácido
pode causar a quebra.
5.5.5 Vidro laminado
É o vidro formado por duas ou mais lâminas de vidro permanentemente unidas, com
uma ou mais películas de polivinil butiral (PVB), utilizando calor e pressão conforme
Figura 5.11. As lâminas e as películas podem variar em cor e espessura para se
35
adequar a cada projeto. Quando o vidro se quebra, os fragmentos aderem à camada
de plástico, assim reduz o risco de ferimentos. É considerado um “vidro de
segurança laminado” e cumpre a NBR 14697/2001. (Item 5.3)
Figura 5.11 – Esquema de um vidro laminado
Fonte: Sunguard Glass (2009)
5.5.6 Vidro insulado
O vidro insulado é composto de duas ou mais lâminas de vidro seladas na borda e
separadas por uma câmara de ar, assim reduz-se a transferência de calor através do
envidraçamento e conseqüentemente o consumo de energia, conforme Figura 5.12
(SUN GUARDIAN GLASS, 2009).
Figura 5.12 – Esquema de um vidro insulado
Fonte: Sunguard Glass (2009)
36
5.6 Fornecedores
Segundo o consultor Paulo Duarte, no mercado nacional o fornecedor dificilmente é
o próprio fabricante do vidro, geralmente ele oferece seu produto através de um
“Processador”, que corta, lamina e, ou Insula o vidro em composições que atendam
ao especificado. Os principais fabricantes de vidros com desempenho próximo ao
dos vidros instalados na obra do JK são os seguintes: Glaverbel, Saint-Gobain,
Guardian, Pilkington, Viracon, PPG e outros.
Desses, apenas a Guardian está fabricando tais vidros no Brasil, mesmo assim nem
todos os tipos. Os demais fabricam seus produtos fora do Brasil e os exportam para
cá. Aqui os vidros são processados e compõem o produto final – laminado ou
Insulado – usando todos os outros elementos nacionais – outros vidros, o PVB para
laminação, mão de obra, equipamentos etc. Os principais Processadores são a
Glassec, Terra de Santa Cruz, Santa Marina ou San Mariane, Brasil Glass e PKO.
5.7 Fabricação de esquadrias
5.7.1 Montagem dos quadros
Um elemento de grande importância para as esquadrias é o contramarco. Sua
função principal é servir de gabarito para o acabamento do vão, facilitando o
trabalho de instalação. Serve também como referência interna e externa para os
diversos tipos de revestimento da alvenaria. Por isso, seu correto posicionamento é
fundamental para outras atividades na obra.
Para cumprir adequadamente todas essas funções, deverá ser fabricado e instalado
de acordo com um série de condições básicas:
i.
manutenção dos ângulos retos (esquadro)
ii.
retidão dos lados do retângulo – evitar o eventual “embarrigamento”, com
tolerância de 2mm.
37
iii.
manutenção do conjunto em um único plano – evitar a torção,
principalmente no caso de janelas maxim-ar. Para evitar isso, coloca-se
prumo na lateral do perfil, em conjunto com uma régua na horizontal.
iv.
evitar o torcimento do perfil em si.
A produção é simples e em geral utiliza-se perfil único nos 4 lados. As conexões são
feitas a 45 graus, utilizando o sistema “macho e fêmea”.
Há necessidade de rasgos na aba do contramarco, ou até mesmo um diâmetro que
permita e compense a dilatação do conjunto.
As grapas devem ser colocadas inicialmente nos cantos e depois a cada 500mm,
exatamente próximo ao ponto onde se dará a fixação da esquadria. Por fim,
colocam-se as mãos-francesas e os travamentos.
5.7.2 Colagem dos vidros
O sistema “Structural Glazing” ou “ Vidro Colado” é uma tecnologia eficaz e
econômica que permite aderir vidro/alumínio e alumínio/alumínio, não sendo
aconselhável a aplicação de silicone estrutural em ferro, policarbonato, aço carbono
ou concreto.
As vantagens que o sistema pode oferecer são:
i.
Transmissão da pressão do vento no vidro à estrutura de alumínio;
ii.
Selagem da fachada do edifício, protegendo-o das infiltrações de água, ar
e outros elementos ambientais;
iii.
Resistência a flexões, tensões e compressões de corte, bem como a
mudanças térmicas e movimentos contínuos.
38
5.7.3 Etapas de execução
Toda a aplicação só pode ser realizada após o resultado do teste de adesão e
compatibilidade feitos no laboratório do fabricante escolhido (de acordo com as
normas ASTM1 C-794 e C-1087).
O relatório deve descrever os procedimentos e indicar os solventes adequados, além
de avaliar o cálculo da espessura da junta estrutural (TÉCHNE, 2008).
•
Limpeza da superfície: Para que um selante tenha uma aderência perfeita ao
substrato, esse deverá ser limpo com pano que não solte fiapos (jamais
estopa), embebido em um dos solventes:
a) Vidro: álcool isopropílico
b) Alumínio anodizado: Xilol, tuolol ou MEK
c) Alumínio pintado: MEK ou Mibk – ou outro mais adequado após teste
de adesão.
Pode ser aplicada também, dependendo da necessidade, uma camada de primer
caso a adesão do silicone ao substrato não seja suficiente.
•
Selagem estrutural: O selante é aplicado empurrando-se o material com a
ponta do cartucho, preenchendo a junta por completo. Os excessos são
retirados com espátula conforme Figura 5.13.
1
ASTM - American Society for Testing and Materials
39
Figura 5.13 – Colagem de vidro – aplicação de silicone
Fonte: Alcont (2009)
•
Cura e Armazenagem: após selagem, os quadros deverão permanecer
estáticos, na posição horizontal, independentes um dos outros e protegidos
da poeira, conforme Figura 5.14.
Figura 5.14 – Armazenagem horizontal dos vidros após colagem
Fonte: Arquivo pessoal
Em caso de selantes monocomponentes, a cura é de 1mm por dia, variando em
função da temperatura e umidade relativa do ar da região.
Para selantes bicomponentes, o período é de 24 horas, independente das
dimensões da junta de silicone.
40
Pequenas falhas podem ser reparadas, mas quando comprometem o desempenho
da unidade como um todo, recomenda-se que o vidro seja descolado e refeita a
aplicação do silicone.
A capacitação da mão de obra e o controle de cada etapa é o que vai garantir o
sucesso do trabalho. No Brasil ainda não existem normas específicas para esse
processo, mas de acordo com Luis Claudio Viesti, consultor técnico da Afeal “já
existe uma movimentação no Brasil para criação de normas de aplicação dos
selantes. Enquanto isso não acontece, utilizam-se normas estrangeiras como a
ASTM C-1184 Structural Glazing Specification, a ASTM C-1401 Standard Guide For
SSG e a ASTM C-1193 Guide for Use of Selants” (TÉCHNE, 2008).
5.7.4 Acabamentos, alumínio anodizado e pintado.
Em geral, o alumínio resiste muito bem à corrosão, o que o torna um material limpo,
não contaminante e praticamente perene.
A resistência à corrosão se deve a propriedade que o alumínio possui de oxidar-se
rapidamente quando em contato com o oxigênio do ar, formando-se quase que
instantaneamente uma fina camada de óxido de alumínio que protege o material
contra a agressividade do ambiente a qual está exposto. Para evitar a abrasão com
a remoção da camada de óxido e a sua conseqüente diminuição de espessura,
utiliza-se a anodização.
A anodização, processo eletroquímico que trata a superfície permitindo preservar as
qualidades do alumínio, protegendo-o, surge a partir da criação de uma película de
óxido sobre a superfície.
No processo de anodização os perfis extrudados são imersos em uma solução
ácida, sob condições controladas, pela qual passa uma corrente elétrica que produz
o filme de óxido de alumínio, extremamente duro, estável e resistente a corrosão.
Assim, o perfil fica resistente às intempéries do meio ambiente, aos raios
ultravioletas, à abrasão, a riscos e apresentará beleza estética uniforme e uma
41
dureza elevada, possibilitando seu manuseio na fabricação dos mais variados
produtos. O aspecto final pode ser brilhante ou fosco, as cores variadas do
champanhe ao preto, passando por três tons de bronze.
Na formação do óxido de alumínio, obtêm-se duas propriedades opostas: ora reage
como ácido, ora como base. Devido a esse fenômeno deve-se evitar o contato com
produtos alcalinos, tais como argamassa, cimento, massa de reboco e resíduos
aquosos desses materiais e com produtos ácidos, exemplo, ácido clorídrico.
Um ponto importante que pode ocorrer, é a oxidação quando se executa a meia
esquadria, pois na região do corte o alumínio está sem a proteção da camada
anódica. Nesse local, deve-se aplicar uma leve camada de silicone.
A determinação da conformidade dos produtos anodizados para aplicações
arquitetônicas deve seguir as normas NBR 9.243, NBR 12.610, NBR 12.611, NBR
12.612 e NBR 12.613.
O acabamento do alumínio também pode ser em pintura eletroestática, com
excelente resistência aos raios solares. Quando coligada ao pré-tratamento de
alumínio (cromatização), a tinta passa a ter excelente aderência sobre o metal, que
após sua polimerização, garante elevado desempenho da tinta aplicada.
Atualmente essa aplicação é feita conforme NBR 14125 (2009) ou British Standart
BS 6496.
A pintura poliéster aplicada sobre caixilhos tem camada média de 60 μ e excelente
resistência à corrosão atmosférica. Por isso pode ser usada em qualquer zona (rural,
marítima ou industrial), mas alguns cuidados devem ser tomados durante a obra,
com respingos de argamassa ou reboco, tinta, fitas adesivas, arranhões, peças
danificadas e limpeza e conservação (CARDOSO, 2004).
42
6 EFICIÊNCIA TÉRMICA E ENERGÉTICA DO SISTEMA
Segundo Santos (2005), na maioria das cidades brasileiras, diferentemente das
européias, os níveis de conforto térmico estão relacionados com as altas
temperaturas extremas, de onde se busca reduzir ao máximo a entrada de calor
através da esquadria. Em cidades européias onde as temperaturas são baixas, no
entanto, o importante é evitar a perda de calor no interior do edifício. Assim, a
capacidade
térmica
do
edifício
desempenha
um
papel
fundamental
no
aproveitamento solar, pois ao ficarem retidos na massa do edifício parte dos ganhos
solares - o aquecimento do ambiente anterior é atrasado e menor, pois a energia
armazenada será liberada mais tarde.
A abordagem, contudo é a mesma nos dois casos. Ao se avaliar a necessidade de
isolamento térmico, o que interessa é a amplitude térmica entre a temperatura que
se pretende no interior da edificação e a que se registra no exterior. Logo, o
desempenho térmico é tão importante em países frios, como quentes.
Ao levarem-se em consideração todos esses itens, resume-se que a esquadria ideal
deve ser aquela capaz de manter a temperatura interna desejada pelo maior tempo
possível. Ao se conseguir um ótimo desempenho térmico, gera-se uma grande
economia de energia com sistemas de condicionamento de ar.
No caso do Brasil, esta economia é muito importante, pois a quantidade de energia
necessária para refrigerar adequadamente um ambiente é consideravelmente maior
que a necessária para aquecê-lo.
Ao compararem-se diversos tipos de fachada, fica explicito o desempenho de cada
sistema, conforme Figura 6.1.
43
Figura 6.1 – Gráfico de fluxo de calor
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
Na Figura 6.2 pode-se comparar a demanda anual de refrigeração nos diferentes
tipos de fachada, em uma simulação de fachada para um edifício na cidade de São
Paulo, com orientação norte.
Figura 6.2 – Sistemas de fachada x demanda refrigeração
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
Os gráficos demonstram que cada um dos diversos tipos de fachada de alumínio se
comporta de uma maneira diferente em relação ao conforto térmico, o que está
diretamente relacionado à economia de energia.
44
No Brasil, apesar de já ter ocorrido uma crise energética, e da preocupação de
muitos arquitetos com conforto ambiental, o que se encontra são os sistemas
padrões. Dessa forma, a única maneira de melhorar o desempenho da fachada é
através da escolha dos vidros. Ainda assim, muitos arquitetos preocupam-se
somente com a estética, importando-se pouco ou nada com as características
térmicas e o quanto isso poderia contribuir para o aprimoramento tecnológico do
projeto.
Ao analisar quais os fatores influenciam no desempenho de uma esquadria em
relação ao isolamento térmico, deve-se considerar a transmissão de calor associada
à permeabilidade ao ar da esquadria, transmissão de calor associada à diferença de
temperatura entre ambiente e os ganhos solares.
Ao associar diferentes tipos de materiais em uma fachada, deve-se verificar o
coeficiente de transmissão térmica da esquadria, observando as variações em
relação ao tipo de material (alumínio, madeira, PVC), a natureza do vidro (simples,
duplo, etc.), ao tipo de vidro (incolor, especial, baixa emissividade), relação de
importância de perfis na esquadria e presença ou não de materiais opacos ou
sistemas de fluxo de ar.
Ao analisar-se o coeficiente de transmissão térmica de perfis, obtem-se diferentes
valores para PVC, madeira e alumínio. O alumínio sem corte térmico apresenta
elevada condutibilidade térmica na faixa de 7,5W/m²K. Já os perfis termicamente
melhorados, apresentam um corte térmico, pois são ligados um ao outro por meio de
elementos isolantes térmicos exemplificado na Figura 6.3.
45
Figura 6.3 – Perfil de alumínio com corte térmico
Fonte: Contramarco e Companhia (2005)
A transmissão de calor através de perfis de alumínio com corte térmico depende de
inúmeros fatores, tais como:
i.
ii.
iii.
iv.
distância entre 2 semi-perfis;
número de elementos de corte térmico e sua espessura;
condutibilidade térmica do elemento de corte térmico;
razão entre a espessura da peça de corte térmico e a largura do perfil.
O coeficiente de transmissão térmica pode variar entre 1,9 e 5,0 W/m²K,
dependendo da aplicação dos fatores acima.
Outro item de extrema importância no cálculo de fluxo de calor é o vidro, pois as
grandes áreas envidraçadas são determinantes no coeficiente de transmissão
térmica da esquadria. A preocupação, quanto ao desempenho do sistema, deve
considerar toda a composição e até mesmo o processo de fabricação é capaz de
influenciar no desempenho final.
Muitas vezes é associado o isolamento térmico à utilização de vidros duplos, sem
que a mesma preocupação se verifique em relação ao caixilho, o que constitui em
um grave erro. Visto que a grande maioria das fachadas cortina hoje em dia é
executada em alumínio e vidro, desde edifícios comerciais a residenciais.
46
6.1 Definições dos coeficientes térmicos e energéticos
Para fins de sustentabilidade e eficiência energética com garantia de conforto dos
usuários de um edifício, a premissa básica durante a seleção dos vidros a serem
utilizados, é o seu desempenho “foto-energético”.
6.1.1 Eficiência da Iluminação Natural
O vidro ideal é aquele que permite a maior passagem de luz natural durante o
período de trabalho, e que ao mesmo tempo garante conforto para os usuários e
reduz o gasto com iluminação artificial.
No caso do Brasil, que está localizado entre os trópicos, a quantidade de luz solar
em certos períodos do dia é muito elevada, causando desconforto – ofuscamento de
imagens em computador, dificuldade de leitura em papéis brancos, vista cansada
devida a excessiva exposição à iluminação indireta e refletida.
Dessa forma, do ponto de vista de aproveitamento de luz natural, a busca é pela
maior penetração de luminosidade, evitando excessos. Porém, não há vidro que
permita a penetração de quantidade de luz desejada para diminuir a iluminação
artificial interna e ao mesmo tempo, filtrar o excesso que causa o desconforto.
A solução é especificar um vidro que permita a passagem de grande quantidade de
luz, embora não excessiva e que em determinados horários, sejam amenizados
pelos efeitos de elementos sombreadores tais como persianas, telas, brises, quebrasol e outros.
Colaboram ainda na obtenção do melhor desempenho do edifício em relação ao
item “luz natural”, características do projeto arquitetônico que facilitem a penetração
da luz até regiões mais afastadas das fachadas. Isso pode ser obtido com projetos
de pés direitos altos ou criação de “desníveis” internos, que garantam a penetração
de luz sem causar desconforto aos usuários que ficam mais próximos das fachadas.
Recursos
complementares
a
partir
de
elementos
físicos
instalados
convenientemente, tais como bandejas de luz ou brises externos e internos, podem
47
funcionar como elementos de reflexão de parte da luz que passa pela fachada.
Assim a luz é dirigida para o alto e reflete no forro do ambiente atingindo locais mais
afastados das janelas melhorando a iluminação nessas regiões sem causar
desconforto nas regiões mais próximas das fachadas.
As determinações dos tipos de solução a serem adotadas passam pelos estudos de
uma equipe multidisciplinar que inclui consultores de luminotécnica e de instalações
elétrica. A equipe sugere e baliza soluções utilizando recursos como a dimerização
das luminárias e distribuição diferenciada dos níveis de iluminação.
6.1.2 Eficiência Energética
O desempenho dos vidros visando à redução do consumo de energia, isto é
eficiência energética, inclui a eficiência no aproveitamento da luz natural e a
eficiência resultante da diminuição da quantidade de calor que penetra através dos
vidros, diminuindo o consumo energético para operação do ar-condicionado, além
de garantir condições de conforto aos usuários.
Nesse sentido é preciso entender como o vidro diminui a quantidade de calor que
incide sobre ele e como se obtém esse resultado.
A radiação solar carrega todos os comprimentos de onda, ou todas as freqüências
de onda, desde o ultravioleta, a luz visível e o infra-vermelho. A maior quantidade de
calor é carregada pelas freqüências mais baixas, ou seja, as que resultam dos
comprimentos de onda mais longos. Assim sendo, a radiação na faixa da luz visível
carrega mais calor a partir do azul para o vermelho e a maior quantidade de calor
está nas radiações infra-vermelhas e nestas, nas de onda mais longa.
As maneiras de diminuir o calor que passa através de um vidro dependem de vários
fatores, mas há duas formas principais para a troca de energia entre o ambiente
interno e o externo.
A primeira é a simples passagem de calor de um lado para o outro da placa do vidro
em decorrência da diferença de temperatura entre os dois lados, aliás, isso vale para
48
qualquer obstáculo – uma parede, uma placa de metal, de cerâmica, de vidro. Se
dentro está mais frio que fora, a tendência natural é que passe calor de fora para
dentro, se dentro está mais quente que fora, o calor passará de dentro para fora.
Essa passagem independe da presença de radiação, ou seja, pode ocorrer durante
o dia ou a noite – numa noite fria o calor do ambiente interno migra para fora
baixando a temperatura do ambiente interno, num dia quente ocorre o contrário.
Atualmente os edifícios de uso corporativo, dependendo de suas dimensões e
localização, são climatizados. A troca térmica é importante ao analisar-se a
instalação e operação desse sistema de climatização.
A característica de um material com determinada composição e espessura que
determina essa troca térmica é chamada de coeficiente de transmissividade térmica
ou de condutibilidade térmica. O coeficiente é medido em quantidade de energia que
passa de um lado para outro numa determinada área do elemento separador dos
ambientes para cada grau de diferença de temperatura entre eles.
Na maioria dos países essa troca é medida em Watts/m².ºK ou ºC e se chama “Valor
U” – portanto quanto menor o valor “U” de um elemento separador, em nosso caso o
vidro, melhor o desempenho desse vidro para fins de eficiência energética. Esse
coeficiente é determinado por ensaios e assume valores diferentes para verão e
inverno, devido à maneira como é medido – velocidade do ar, massa etc. Para
países dos Trópicos, interessa o “Uv” = U verão e Uv= W/m².ºK.
A outra forma de transmissão de calor entre os ambientes é por radiação, ou seja, a
radiação solar incide sobre o vidro e essa energia se comporta de maneiras
distintas: parte é transmitida, parte é refletida e parte é absorvida. Em resumo:
a) TE ou TDE = Transmissão Direta de Energia
b) REe = Refletividade Energética externa
c) Rei = Refletividade Energética interna
d) AE = Absorção Energética
49
A parcela absorvida aquece o vidro e depois é re-irradiada parcialmente para fora e
parcialmente para dentro.
Considerando que o problema maior é diminuir a quantidade de calor/energia que
passa de fora para dentro, conclui-se que a quantidade total de Energia que penetra
no ambiente interno através do vidro é a soma da TE com a Parcela da AE que é reirradiada para dentro. Esse valor em percentual sobre os 100% de radiação que
atingem o vidro é chamado de Fator Solar = FS e quanto menor melhor.
Esse valor tem uma outra apresentação que resulta da comparação do FS do vidro
em análise com o FS de um vidro comum incolor transparente de 3mm de
espessura, conhecida como Coeficiente de Sombreamento = CS.
O FS é uma percentagem enquanto o CS é um número puro pois resulta de um
quociente entre dois FS – é sempre um valor menor que um.
A relação entre esses valores é FS = CS x 0,87 ou CS = FS/0,87, portanto tendo um
valor pode-se obter o outro – isso é necessário porque certos programas de cálculo
usam o FS e outros o CS.
Essas definições permitem considerar os dados importantes que precisam ser
conhecidos de um vidro para analise do seu desempenho foto-energético são os
indicados na tabela resumo a seguir:
6.1.3 Especificação para vidros
6.1.3.1 Descrição dos Índices:
As porcentagens indicadas são sempre em relação a 100% da Radiação Solar
incidente, as demais unidades serão indicadas.
v.
TL – Transmissão Luminosa em %
vi.
Re – Refletividade Externa em %
vii.
Ri – Refletividade Interna em %
50
viii.
TE – Transmissão Energética em %
ix.
RE – Refletividade Energética Externa em %
x.
AE – Absorção Energética em %
xi.
FS – Fator Solar - Percentagem de radiação solar que penetra no
ambiente interno, isto é, soma da Radiação que passa diretamente mais a
que é re-irradiada para dentro pelo vidro, em %. Hoje também chamado
SHGC sendo expresso em decimais, menor que 1,0.
xii.
CS – Coeficiente de Sombreamento = Relação do FS do vidro estudado
com o FS de um vidro Padrão transparente, incolor de 3mm – é um
número puro decimal
xiii.
Uv – Coeficiente de transmissão direta de calor através do vidro – em
W/m2. 8C
xiv.
RHG – Ganho Relativo de Calor – Em W/m²
6.1.4 Especificação Básica
Os vidros devem ser os mais transparentes possíveis, sempre com uma limitação da
transmissão luminosa direta de forma a eliminar o brilho excessivo. Para isso
recomenda-se que o Coeficiente TL deve ser mínimo de 30%, não causando
obscurecimento do ambiente interno e permitindo aproveitar ao máximo a luz
natural, e máximo de 50%, evitando que, principalmente nas orientações no
quadrante N/NW, o excesso de luz seja desconfortável.
É desejável que o vidro apresente aspecto o mais próximo possível de vidros
incolores transparentes, portanto, as refletividades devem ser baixas, tanto para fora
como para dentro: a) Re – menor que 17; e, b) Ri – menor que 13%.
Os coeficientes Energéticos – TE, RE e AE devem apresentar balanço que resulte
em eficiência Térmica do vidro. É desejável que o TE seja o menor possível, o RE
seja o maior possível e o AE fique limitado a 60%. A Refletividade Energética Interna
– RI - deve ser baixa também, limitada a 25%.
51
O Fator Solar, também indicado como SHGC ou “g”, deve ser avaliado em cada
caso para atender às condições de desempenho de cada projeto, dependendo de
valores sugeridos pelo projeto de ar-condicionado e pelos estudos de conservação
energética elaborados por consultores de conforto ambiental e, ou pelos
certificadores “Leed” para classificação “Green Building”, ou qualquer outro sistema
classificatório que se use.
Índices
TL
Tabela 6.1 – Índices desejáveis e aceitáveis
Re
Ri
TE
RE
AE
FS
Desejáveis
31
13
10
13
25
68
Aceitáveis
28
17
13
20
18
70
CS
Uv
RHG
23
0,265
3,7
195,81
30
0,34
4,5
249,3
Fonte: Paulo Duarte Consultoria
O CS é conseqüência do FS.
A Condutividade Energética – “Valor Uv” – deve ser baixa, porém, para nosso clima
sua importância é bem menor que a do FS, pois as diferenças de Temperatura
Externa/Interna se limitam, no geral, a 10ºC - No Sul do País – Paraná, Sta Catarina
e Rio Grande do Sul – essas diferenças são maiores justificando a preocupação com
um “U” menor; outras localizações específicas também exigem a análise cuidadosa
desse Coeficiente – a Cidade do Rio de Janeiro e algumas no Oeste do Pais, por
exemplo.
7 DEFINIÇÕES DE ESFORÇOS DEVIDO AOS VENTOS
No Brasil o comportamento estrutural de uma esquadria, é regulamentado pela
Norma NBR 6487 (ABNT,2000). Essa norma determina as condições do
desempenho de caixilhos para uso residencial, e visa assegurar ao consumidor o
recebimento de produtos com as condições mínimas exigíveis de desempenho,
especificamente quanto à resistência de cargas uniformemente distribuídas (vento) e
apresenta também um roteiro para cálculo da pressão de ensaio P.
52
As pressões do vento atuando nas construções são calculadas partindo da
velocidade básica do vento no local, que se encontra no Mapa das Isopletas da
Norma Brasileira de ação dos Ventos nas Construções, conforme Fig. 7.1.
Figura 7.1 – Mapa de Isopletas
Fonte: ABAL (2009)
Essa velocidade é a que pode ocorrer dentro de um período de retorno de 50 anos e
é chamada velocidade básica do vento. A cidade de São Paulo localiza-se entre as
isopletas de 35m/s e 40m/s e por interpolação essa velocidade resulta, em 38m/s.
No caso da Torre São Paulo – Complexo JK adotou-se 40m/s.
Após a definição da velocidade básica dos ventos, aplicam-se os fatores de
correção, sendo eles:
i) S1 - Topografia do local – verifica se a construção estará protegida dos
ventos por obstáculos naturais; se ocorrerá aceleração dos ventos por
condições naturais que a favoreçam ou se a localização pode ser
considerada “Normal”.
53
Tabela 7.1 – Fator topográfico de correção
Topografia
S1
Vales profundos, protegidos de todos os ventos.
0,9
Encostas e cristas do morro em que ocorre aceleração do vento,
1,1
vales com efeito de afunilamento
Todos os casos, exceto os acima citados
1
Fonte: NBR 10821
ii) S2 - Outro Fator de Correção é devido à Altura do edifício e à “Rugosidade
do Terreno” – sendo esta considerada a partir de 4 situações tabeladas na
NBR 6487, de acordo com a presença de construções altas ou baixas, a
“densidade” dessa presença – poucas ou muitas – ou a ausência de
Proteções devidas a construções – Terreno Aberto sem Obstruções.
Tabela 7.2 – Fator de correção
CATEGORIA
Altura
acima do
terreno
H (m)
Terreno aberto
Terreno aberto
Terreno com muitas
Terreno com obstruções
sem
com poucas
obstruções, pequenas
grandes e freqüentes.
obstruções
obstruções
cidades, subúrbios de
Ex: centro de grandes
grandes cidades
cidades
3
0,83
0,72
0,64
0,56
5
0,88
0,79
0,70
0,60
10
1,00
0,93
0,78
0,67
15
1,03
1,00
0,88
0,74
20
1,06
1,03
0,95
0,79
30
1,09
1,07
1,01
0,90
40
1,12
1,10
1,05
0,97
50
1,14
1,12
1,08
1,02
60
1,15
1,14
1,10
1,05
80
1,18
1,17
1,13
1,10
100
1,20
1,19
1,16
1,13
120
1,22
1,21
1,18
1,15
140
1,24
1,22
1,20
1,17
160
1,25
1,24
1,21
1,19
180
1,26
1,25
1,23
1,20
200
1,27
1,26
1,24
1,22
Fonte: NBR 10821
54
iii) S3 - O terceiro é um Fator Probabilístico constante e com o valor de 0,88.
Essas correções nos dão a Velocidade Característica do Vento para o edifício
considerado, que é usada para a determinação da Pressão “q” correspondente em
Pascais.
P=q.(Ce-Ci)................................................................................eq.(1)
Onde:
P= Pressão de ensaio (Pa)
q= pressão dinâmica
Ce-Ci= adotar: entre 1,5 a 2,2
q= (VK)²/1,6................................................................................eq.(2)
Onde:
Vk = Velocidade característica do vento
Vk=V0.S1.S2.S3............................................................................eq.(3)
Onde:
V0= Velocidade básica do vento em m/s, dada pelas isopletas (Fig. 7.1)
S1= Fator topográfico de correção, dado pela tabela 7.1.
S2= Fator de correção que considera as influências da rugosidade do terreno,
das dimensões da edificação e de sua altura sobre o terreno, conforme tabela
7.2
S3= Fator probabilístico, de valor igual a 0,88.
Ao final aplica-se a essa pressão mais um coeficiente de correção que resulta de
“Fatores Aerodinâmicos” – o Coeficiente de Forma interno e o externo, a presença
de cantos, saliências ou depressões, a possibilidade de ocorrerem aberturas nas
fachadas – portas de terraços, janelas etc – que alterem o fluxo do vento.
Esse coeficiente - “C” – é de difícil determinação pois depende de múltiplos fatores;
a Norma Brasileira indica alguns parâmetros para sua avaliação mas esta depende
muito do conhecimento que o “Calculista” tem da Geometria do edifício, de sua
55
avaliação “in loco”, de parâmetros tirados de outras obras, de sua experiência na
avaliação das Velocidades do Vento. Seu valor mínimo, por Norma, é C = 1,5 mas
pode atingir valores de até C = 2,2.
Na realidade, a única maneira de se conhecer melhor as Pressões do Vento que
atuam sobre uma edificação é realizar um Ensaio em Túnel de Vento sobre maquete
em escala do edifício e dos edifícios em seu entorno, colinas, canais – Rios – etc,
através de modelos matemáticos já existentes e aperfeiçoados. Esses ensaios
resultam em representação Gráfica em que “Zonas de Pressão” diferentes são
mostradas sobre cada Fachada do Edifício em cores diferentes conforme a pressão,
positiva ou negativa atuante nessas Zonas.
7.1 Custos de implantação
A análise de custos de implantação de uma fachada de vidro visa verificar a
compensação com os ganhos com a diminuição do consumo de energia com
refrigeração artificial e conforto dos usuários.
Quando se trata de uma fachada dupla de vidro, as vantagens e desvantagens do
emprego dessa solução dependem, diretamente, das características climáticas
locais, tipologia adotada e uso a que se destina.
Isoladamente, a utilização de fachada dupla de vidro não irá necessariamente
garantir a diminuição dos ganhos ou perdas de calor, sendo muito importante
desenvolver um projeto de arquitetura com desenho e materiais adequados ao clima
local.
No Brasil, em edifícios com muitos pavimentos, onde a área de exposição em geral é
muito maior que a área de cobertura, é necessário projetos mais eficientes. A
primeira análise deve ser em relação ao clima. Em São Paulo, por exemplo, onde há
grande amplitude térmica no verão e inverno devem ser empregadas vedações
verticais mais pesadas, ou seja com maior inércia térmica.
56
A escolha por fachada dupla, isto é, com câmara de ar, aliada a um vidro de alta
eficiência térmica, e sistema construtivo que tem execução mais rápida, como o
unitizado, apesar de ter custo por volta de 30% maior que os outros sistemas,
compensam em tempo, material e mão de obra, além de atender às solicitações
arquitetônicas.
57
8 ESTUDO DE CASO: TORRE SÃO PAULO - COMPLEXO JK
8.1 Histórico
O "esqueleto da Eletropaulo" – era uma construção inacabada que ocupava 60 mil
metros quadrados na esquina da Marginal Pinheiros e da Avenida Juscelino
Kubitschek conforme Fig 8.1. Sua construção foi iniciada no governo de Luiz Antonio
Fleury e paralisada na gestão Mario Covas, que descobriu superfaturamento na
obra. Só em fundações e lajes, consumiu R$ 230 milhões. O caso foi parar no
Ministério Público, mas os culpados não foram punidos.
O empreendimento continuou nos ativos da Eletropaulo, então estatal, e foi
transferido com a privatização da distribuidora de energia elétrica - por um valor
superior ao seu valor de mercado. A AES, controladora da Eletropaulo, fez várias
tentativas de vendê-lo. Tentou operações com as incorporadoras Tishman e Walter
Torre e só conseguiu viabilizar a venda em dezembro de 2002, quando, às vésperas
de se tornar inadimplente no BNDES, concordou em baixar o preço do imóvel. (Valor
econômico, 2003). Ver Fig. 8.1.
Figura 8.1 – Esqueleto da Eletropaulo
Fonte: Diário do Comércio (2009)
58
8.2 Localização
O empreendimento está situado na Av. Juscelino Kubitscheck esquina com a Av.
das Nações Unidas, no Município de São Paulo-SP. Possui área total construída
aproximada de 125.000m², constituído por 2 subsolos, térreo, doca, 2 mezaninos, 28
pavimentos tipo com aproximadamente 2.700 m² cada, ático, casa de máquinas,
sala de espera e heliponto. Sua fachada é toda revestida por vidro e detalhes de
inox.
Para facilitar as identificações tanto em projeto, quanto em campo, as fachadas
foram denominadas cada qual com o nome da rua a que dá acesso. Fig. 8.2.
Figura 8.2 – Setorização das fachadas
Fonte: Engineering SA (2008)
59
8.3 Coleta de Dados de Campo
Para início dos projetos de caixilhos, foi elaborado um levantamento detalhado da
estrutura existente, pois o “esqueleto” do prédio estava desde a década de 90
exposto às intempéries. As condições da estrutura foram avaliadas pelo consultor
estrutural que propôs os reforços necessários para atender às novas sobrecargas de
ocupação e a construtora fez o levantamento das alturas de pé-direito e possíveis
desalinhamentos no prumo do prédio. Foi verificada a necessidade de ajustar os
desníveis entre as lajes dos pavimentos para modular as alturas dos quadros. Para
tanto, os desencontros de alturas foram regularizados com aplicação de grout na
periferia do prédio. Os desalinhamentos de prumo foram corrigidos.
8.4 Sistema Construtivo
A opção escolhida para o sistema construtivo das fachadas foi o chamado sistema
unitilizado com módulos de 1,25 x 3,75m. É constituído de painéis independentes
estruturalmente. Cada painel tem duas ancoragens - uma para cargas verticais e
horizontais e outra apenas para cargas horizontais resultando em um sistema
hiperestático independente.
Projetou-se também uma marcação vertical através de tubos de inox com seção de
100 x 300mm. A intenção do projeto de arquitetura era que houvesse uma marcação
vertical das fachadas. A solução adotada foi fixar o elemento de inox em um dos
módulos, isto é, no perfil do montante, sendo sua fixação “excêntrica” de modo a se
montar os módulos independentes.
Para haver continuidade entre os tubos, foi usada uma luva também em aço, colada
no tubo superior com fita dupla face de espuma acrílica. Para evitar o atrito quando
na dilatação da fachada foi usado um perfil de espuma que ficou “prensado” entre o
tubo e a luva.
Os vidros foram colados em sistema “structural glazing”, tendo sido previsto o uso de
vidros com câmara hermética “VCH” “Insulados” - em todas as situações tanto de
vão quando de frente de viga para as composições em prata. Somente nas fachadas
60
recuadas, onde os vidros são cinzas foi previsto o uso de laminados. Em todas as
frentes de viga/”dry-wall” foram instalados “shadow box”, mesmo nas situações onde
o quadro é de abrir em virtude do acionamento contra fumaça, maxim-ar.
Por se tratar de uma colagem do tipo structural glazing a colocação de apoios na
face inferior das placas de vidro foi necessária.
O apoio para os vidros foi instalado sob um calço de EPDM denso cantoneira fixada
ao perfil de quadro através de parafuso escareado, ou extrudado.
Os encontros dos painéis foram selados por gaxetas de desenho especial conforme
Fig. 8.3.
As ancoragens foram feitas utilizando inserts pré-instalados quando da concretagem
das lajes estendidas.
Figura 8.3 – Detalhe de encontro de painéis
Fonte: Arquivos da obra (2007)
61
8.5
8.5.1
Definições dos materiais utilizados
Alumínio
De acordo com o Memorial Descritivo do Consultor Paulo Duarte, utilizou-se ligas
6060-T5 ou 6063-T5, com 98% de pureza, e os perfis extrudados conforme Norma
ABNT NBR 8116 e 9243.
8.5.2
Parafusos e Rebites
A preocupação com os problemas de corrosão era prioritária e para isso os
parafusos eram de materiais que, além de bem protegidos contra a agressão do
meio, tinham compatibilidade com o alumínio para evitar a possível corrosão
conseqüente à existência de um par bi-metálico.
Os parafusos com bitolas superiores a 3/8” serão em aço inoxidável AISI - 304,
estampados a frio ou, quando produzidos a quente, sofrerão eletro-polimento. Para
bitolas inferiores a 3/8” os parafusos eram em aço inoxidável austenítico – AISI 304. Os parafusos aparentes foram pintados com a mesma cor do alumínio. Os
rebites foram executados em aço ou aço inoxidável, não eram aceitos rebites em
alumínio.
8.5.3 Chumbadores e Buchas
Para fixações em concreto foram utilizados chumbadores metálicos químicos, nas
bitolas compatíveis com as cargas solicitantes. Para tanto foram apresentados
cálculos de dimensionamento dessas fixações.
As buchas plásticas só foram utilizadas para fixação de elementos acessórios,
arremates etc., porém sempre ancoradas no concreto, tijolo ou bloco e não nos
revestimentos ou emboço.
62
8.5.4 Gaxetas de EPDM (Etileno-Propileno-Dieno)
As gaxetas de EPDM foram fabricadas de acordo com as normas ABNT NBR
6565/1982, NBR 10025/1987, NBR 7462/1992 e NBR 13756/1996.
A composição da borracha EPDM com teor máximo de cinzas 7% apresentando as
seguintes características físicas:
i.
ii.
iii.
iv.
v.
vi.
Alongamento na Ruptura: 250%
Ruptura à Tração: 60 Kgf/cm²
Deformação Permanente à Compressão: 20%
Resistência ao Ozônio: não deve apresentar fendilhamento no teste ASTM
D-1.149
Dureza Shore A: 65 +/- 5
8.5.5 Selantes
Utilizados no selamento interno dos caixilhos - entre os vidros e o alumínio e entre
caixilhos e paramentos das fachadas; eventualmente também empregados na
fixação dos vidros nas esquadrias.
Para os selamentos e a fixação dos vidros utilizou-se de fabricação Dow-Corning o
silicone Dow-Corning DC-791 ou GE SCS 1800 e, para casos especiais o DC-790 ou
GE SCS 2000.
Utilizou-se também cordões de “Tarucel” com seção circular com uma face
autocolante.
Para a limpeza da área de aplicação dos selantes adotou-se o chamado sistema de
“dois panos”. Primeiro utiliza-se um pano limpo e sem “felpas” embebido em álcool
isopropilíco para a limpeza rigorosa das frestas das juntas e de todas as superfícies
que deverão receber silicone. Logo após a aplicação do produto utiliza-se um pano
limpo para secar a superfície e aplica-se então o silicone imediatamente.
63
Durante a aplicação do silicone, as superfícies eram protegidas por fitas na largura
adequada para proteger totalmente o alumínio e na mesma largura para proteger o
vidro, conforme Fig 6.4 e 6.5. Na proteção do vidro deixava-se a fita um pouco
afastada da borda do alumínio para que o selante tivesse um acabamento com leve
inclinação para fora.
A adesão dos silicones era sempre testada com rigor devido à eventual presença de
desmoldantes e outros produtos incompatíveis com os silicones ou revestimentos de
difícil selamento. Os tempos de cura do silicone eram rigorosamente seguidos, em
função da umidade do ar no período de aplicação.
Os Silicones mono-componentes utilizados foram o DC-30 117 ou CSG 4000 Ac da
GE, preferencialmente, sendo aceito o DC-995 ou CSG 4000 da GE, sempre
atendendo às recomendações de tempo de cura, em conformidade com as
temperaturas de aplicação, a ventilação e umidade do local de aplicação.
O Bi-componente utilizado foi o Silicone DC–983 ou CSG 4400 da GE.
Figura 8.4 – Etapas de colagem do vidro – preparação da superfície
Fonte: Arquivos pessoal
64
Figura 8.5 – Etapas de colagem do vidro – aplicação do silicone
Fonte: Arquivos pessoal
8.5.6 Perfis de alumínio
Os perfis de alumínio dos contramarcos eram anodizados na cor natural e as
esquadrias anodizadas no acabamento em aço inoxidável. Para os perfis de
contramarco, o alumínio recebeu camada anódica A-13 de 11 a 15 “micra”, por
eletro-deposição de sais metálicos seguida de selagem, na cor Natural.
Para os perfis das esquadrias anodizadas, padrão Aço Inox, o alumínio recebeu
camada anódica A-18 de 16 a 20 “micra”, por eletro-deposição de sais metálicos
seguida de selagem, na cor Inox. A selagem atendeu às Normas NBR-9243 e NBR12613.
Um item importante para a proteção do alumínio, durante a obra, evitando os danos
decorrentes de sujeiras de obra – argamassas, gesso, poeira, era proteger com
mantas plásticas os perfis ou o vão total, no caso de já envidraçado.
65
8.5.7 Barreira Corta-Fogo
Colocada na roda-teto conforme o determinado em projeto, podendo ser utilizados
os sistemas:
i.
ii.
iii.
iv.
Fibra de rochas “Rockfibras” densidade acima
marca:THERMAX
Fire stop system “carborundum’ fibra de cerâmica
Fire stop system “Dow-Corning
“fire stop foam + fire stop sealant
de
130Kg/m3
8.5.8 Materiais de limpeza
Durante a Fabricação e Montagem das Esquadrias:
i.
ii.
iii.
Desengraxante – ALUX
Limpeza – MEK, MIBK, XILOL, TOLUENO
Limpeza de vidros – Álcool Isopropílico
8.5.9 Vidros
Foram usados diferentes tipos de vidro na fachada, conforme sua localização e
função.
Para a Fachada propriamente, o vidro utilizado foi composto de: 6/11/8mm, isto é: 1
Vidro Monolítico na cor Prata de 6mm (externo), 1 câmara de ar de 11mm, e 1 vidro
laminado na cor Cinza de 8mm (interno).
Para o chamado Vão Luz, a composição foi: 6/6/1mm, isto é: 1 Vidro Laminado na
cor Cinza de 6mm, 1 PVB incolor, 1 Vidro Lamindo 6mm.
Para as frentes de laje, o vidro utilizado foi bem mais simples, composto de 1 Vidro
temperado de 10mm, cor Cinza.
Para as Empenas (do 28o andar ao Heliponto) utilizou-se Vidro laminado refletivo cor
Prata de 14mm, que por ser exposto a intempéries de ambos os lados, teve seus
aspectos fotométricos desconsiderados, pois somente o aspecto visual pravaleceu.
66
Para comparar os índices de eficiência dos 3 tipos de composição utilizados, vide
tabela 8.1.
Índices
Fachada
Tabela 8.1 – Vidros utilizados na Torre A
TL
Re
Ri
TE
RE
AE
FS
CS
Uv (W/m².
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
ºK)
26
47
18
13
49
38
23
0,26
1,8
23
6
8
16
10
74
28
0,32
4,0
43
5
5
46
5
49
51
59
5,7
(Insulado 25mm)
Vão Luz
(Laminado “Grey”12 mm)
Frente de Laje (Temperado
“Grey”10mm)
Fonte: Fornecedor Glaverbel
A identificação dos diferentes tipos de vidro fica mais clara através da Fig. 8.6, que
mostra o desenho típico da fachada que se repete para os 4 lados:
Figura 8.6 – Tipos de vidro das fachadas
Fonte: Arquivos pessoal
67
8.6 Armazenamento, montagem e transporte de quadros
A seqüência de produção da fachada foi feita da seguinte forma:
1º - Enquanto na fábrica eram feitos os cortes e usinagens dos perfis de alumínio, na
obra eram fixadas as ancoragens de espera, devidamente aprumadas, onde foram
corrigidas as correções das imperfeições da estrutura de concreto.
2º - Após a 1ª etapa concluída, o material foi enviado para a obra, onde uma
verdadeira estrutura de fábrica foi montada no pavimento térreo. Havia uma grande
área de estocagem de material (vidros e perfis de alumínio), área de montagem de
quadros (assemblagem) e colagem dos vidros. Inicialmente toda a produção foi
centralizada no pavimento térreo, devido à logística de recebimento de material,
produção de quadros e montagem da fachada.
Na área de estocagem, os vidros eram armazenados em cavaletes, em um limite
máximo de 5 cada lado e todos identificados conforme projeto, pelas siglas e
indicando suas dimensões e especificações, conforme Fig. 8.7 e 8.8
Os quadros montados aqui na obra, já saiam com todos os elementos de
fechamento e de vedação como gaxetas. O transporte vertical foi feito através de
cremalheira até 2 ou 3 pavimentos acima de onde seria instalado. Internamente, os
quadros eram transportados horizontalmente via carrinho, até o local de instalação.
Externamente os quadros eram transportados via monotrilho para os locais
definitivos. Ver Fig. 8.9.
68
Figura 8.7 – Área de armazenamento – Vidros no cavalete
Fonte: Arquivos pessoal
Figura 8.8 – Etiqueta de identificação no vidro
Fonte: Arquivos pessoal
Conforme foi evoluindo a montagem da fachada e evoluindo a obra em si, toda a
estrutura de produção foi realocada para andares superiores. Nesse momento,
surgiram alguns transtornos, principalmente de quebra de vidros.
69
Figura 8.9 –Monotrilho fixado no alto do prédio.
Fonte: Schüco do Brasil Ltda
Figura 8.10 – Execução do sistema unitizado
Fonte: Schüco do Brasil Ltda
70
8.7 Esforços devidos ao vento: O caso da Torre JK:
Para esse projeto não foi feito um ensaio em túnel de vento, partiu-se do princípio do
conhecimento do comportamento dos ventos na região. O mais indicado seria fazer
o teste, pois assim seria possível analisar as pressões em todas as fachadas, a
interferência do relevo do entorno e trabalhar com números mais precisos.
Sendo assim, o cálculo foi feito a partir de alguns parâmetros:
1. Velocidade básica dos ventos para a região – 40m/s,
2. Localização: Av. Juscelino Kubitscheck
3. Altura do edifício - 120m.
Para os fatores de correção foram adotados:
1. Fator Topográfico – adotado o maior de norma, quando da presença de
vales que causem aceleração do vento – S1 = 1,1
2. Fator de Rugosidade do Terreno e altura acima do terreno – As
fachadas foram consideradas expostas, com poucas obstruções, na
altura de 120m – S2 = 1,2
3. Fator Probabilístico – S3 = 0,88
4. Coeficiente de Forma, ou Aerodinâmico – “C” = 1,7
O coeficiente “C” geralmente é 1,5, o valor 1,7 seria para situações mais críticas nos cantos ou próximo deles, onde ocorrem “recortes, saliências ou depressões nas
Fachadas, etc. No entanto, optou-se por adotar esse coeficiente para todas as
situações, o que implica no aumento nos coeficientes de segurança do cálculo.
A pressão encontrada para cálculo das características estruturais dos perfis das
esquadrias e para as espessuras dos vidros foi de 2.295 Pa.
Segundo a empresa que projetou as ancoragens, as ancoragens foram
dimensionadas para as cargas de vento definidas no memorial técnico do consultor,
e para as cargas verticais resultantes do peso próprio perfis+acessórios+vidro.
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− nas regiões centrais 2.050 Pa
− nas regiões de cantos 2.300 Pa
Como havia correções diversas de prumo a serem executadas, foram desenvolvidos
mais de 30 detalhes diferentes de ancoragem, tanto em alumínio quanto em aço,
variando de acordo com a distância a ser vencida. Na figura 8.11 um detalhe típico:
Figura 8.11 – Detalhe típico da ancoragem
Fonte: Schuco (2008)
8.8 Índices de eficiência dos vidros - Torre “A”- Complexo JK
Para a Torre São Paulo do complexo JK os estudos se iniciaram em junho de 2007
quando o Certificador “Leed” contratado pelo cliente fez suas primeiras simulações
resultando nas referências básicas para o desempenho dos vidros que atenderiam a
essa certificação; esses números eram próximos aos fornecidos pelo projeto do ar
condicionado e consideravam a área envidraçada da torre comparando-a às
exigências do Leed que eram, na época, de um máximo de 50% na relação com a
área envidraçada total.
Ao longo de alguns meses várias propostas foram recebidas e finalmente uma
empresa apresentou uma proposta de um vidro com coeficientes excepcionais, o
72
que lhe garantiu o pedido. O vidro era de alta eficiência e montado em composição
dupla, ou seja, com câmara de ar, o que melhorava ainda o FS portanto o CS.
No final de 2007 e início de 2008 houve uma série de análises envolvendo o
“aspecto” do vidro – cor, refletividade etc – e houve a solicitação por parte da
arquitetura de um vidro mais refletivo. O vidro escolhido apresentava os seguintes
coeficientes:
Índices
Tabela 8.2 – Comparação de índices do vidro Torre A
TL (%)
Re (%)
Ri (%)
TE
RE
AE
FS
(%)
(%)
(%)
(%)
CS
Uv (W/m².
ºK)
Torre A
26
47
18
13
49
38
23
0,26
1,8
Desejáveis
31
13
10
13
25
68
23
0,265
3,7
Aceitáveis
28
17
13
20
18
70
30
0,34
4,5
Fonte: Paulo Duarte Consultoria
Em análise sobre o desempenho, o vidro escolhido apresenta características de
transmissão luminosa baixas, que deixarão o edifício um pouco escuro. Índice de
refletividade excessiva, Ri adequado, TE, REd e AE excelentes, FS, CS e Uv
considerados bons. Em resumo, é um vidro com bom desempenho térmico.
8.9 Deficiências do sistema
Não é só eficiência térmica e energética que preocupam as equipes envolvidas com
projeto e execução de uma fachada revestida em vidro. Mesmo tomando todos os
cuidados com a qualidade dos materiais empregados e processos na execução do
sistema, ocorrem inevitavelmente algumas deficiências, tais como:
1. Riscos ou mossas nos montantes de alumínio
2. Imperfeições, diferenças de tonalidade na pintura dos perfis
3. Vidros com bordas não filetadas conforme NBR 7199 – alto potencial de
quebras espontâneas (Fig. 8.12)
4. Vidros quebrados e com bordas lascadas – após instalação – riscos
eminentes de quebra (Fig. 8.13)
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5. Desalinhamento de juntas (Fig. 8.14)
6. Falta de silicone de vedação
A idéia é que o acompanhamento da qualidade da instalação seja rigoroso e não
permita que tais danos ocorram. Mas no caso da Torre JK, com 8 equipes
trabalhando ao mesmo tempo, foi praticamente impossível evitar esse tipo de
ocorrência, devido a quantidade de quadros e pessoas envolvidas na execução.
Diante dos fatos, o consultor de fachadas apontou soluções que implicaram na troca
do quadro ou lixamento das bordas dos vidros. A primeira solução gerava
interrupção das linhas de montagem e conseqüente atraso de cronograma, pois era
necessário remover e substituir o quadro com problema. O lixamento de borda,
quando identificado que não existia a possibilidade de alastramento da trinca, foi
resolvido no local, com o quadro já instalado.
Figura 8.12 – Bordas não filetadas vidro em estoque
Fonte: Arquivos da obra (2009)
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Figura 8.13 – Vidro apresentando borda lascada
Fonte: Arquivos da obra (2009)
Figura 8.14 – Juntas de quadros desalinhados
Fonte: Arquivos da obra (2009)
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9 CONCLUSÕES
O estudo de caso apresentado mostrou que é possível aliar a estética ao bom
desempenho térmico e energético de uma fachada revestida em vidro, mesmo em
um país tropical, onde as condições de luz natural e calor são completamente
inversas às condições dos países europeus, onde a finalidade do vidro é absorver
calor para manter a temperatura interna, evitando grandes perdas.
Diante da situação projetada pela arquitetura, analisando-se os vidros utilizados
chegou-se a conclusão de que os fatores luminosos não são bons, porém os
energéticos são excelentes, o vidro tem grande eficiência de controle solar, ou seja,
conservação de energia, e alívio do ar-condicionado. A eficiência luminotécnica é
pobre, porém o aspecto atendeu às preferências do arquiteto e do cliente.
Além dos aspectos estéticos e térmicos, há que se levar em consideração que um
dos pontos fortes do método executivo escolhido é a possibilidade de executar o
fechamento da fachada do prédio independente dos demais serviços pois os
quadros fabricados já com o vidro colado são pregados à estrutura do prédio por
meio de ganchos existentes em cada pavimento.
A questão da montagem dos quadros dentro do canteiro de obras teve como
principal objetivo a qualidade final dos quadros e melhor logística. Os profissionais
envolvidos deverão atentar que para tal é necessário dispor de grandes áreas de
estoque, montagem e colagem. É necessário o bom planejamento de obra, para não
conflitar em determinado momento, execuções de serviços no mesmo ambiente,
sendo necessária a realocação das áreas citadas para outros pavimentos. Quanto
menor a movimentação de material (perfis e vidros), menores serão as perdas com
quebras ou danos (mossas) nos quadros.
Constata-se assim, a real necessidade de contratar equipes de profissionais
altamente capacitados e treinados para todas as fases de execução, desde o
transporte dos vidros, montagem dos quadros, colagem do vidro no quadro,
76
transporte ao local de instalação, instalação do quadro na fachada, vedação com
silicone e outros.
O acompanhamento de execução por um consultor de fachadas também é de vital
importância para garantir a qualidade final do sistema, e garantir que foram
atendidas tanto às exigências de Norma quanto de projeto.
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10 RECOMENDAÇÕES
As fachadas são itens de fundamental importância e visibilidade na obra, por isso
recomendo que o empreendedor deva sempre contar com um projeto de qualidade,
que estude todas as possibilidades de execução, e adapte as necessidades da obra
as reais condições existentes.
Deverá também primar pela qualidade da matéria prima adquirida, sua real
disponibilidade no mercado para atender aos inevitáveis pedidos de reposição. Os
fornecedores nacionais em contrapartida dos internacionais, já produzem vidros com
características similares e apresentam maiores vantagens de preço e prazo.
Contratar empresas experientes que contem com profissionais qualificados e mão de
obra treinada para minimizar os eventuais danos ao sistema escolhido. Analisando
as vantagens e desvantagens dos sistemas, o fator fundamental para escolha do
Sistema Unitizado foi a rapidez de execução e para a escolha do vidro, a cor e os
bons índices foto-energéticos.
Após a conclusão da obra, para a manutenção e limpeza dos vidros por equipes
especializadas, deverá ser utilizado maquinário adequado, tipo gôndola.
78
11 REFERÊNCIAS
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Pesquisa geral na homepage.
Disponível em: <http://www.abal.org.br>. Acesso em 13 set. 2009.
AFEAL. Associação Nacional de Fabricantes de Esquadrias de Alumínio. Pesquisa
geral na homepage. Disponível em: <http://www.afeal.com.br>. Acesso em 13 set.
2009.
ARCOWEB.
Pesquisa
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Disponível
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<http://www.arcoweb.com.br>. Acesso em 23 abr. 2009.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Caixilhos para edificação
– Janelas – especificação – NBR 10821. Rio de Janeiro, 2000.
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em edificações – especificação – NBR 6123. Rio de Janeiro, 1998.
CARDOSO, A. B. Esquadrias de Alumínio no Brasil. São Paulo: ProEditores,
2004.
DUARTE, P. Consultoria da obra da fachada da Torre A do Complexo JK, 2007.
(Memorial Descritivo de Especificações)
FONTES, A.C.D. Importância dos efeitos de vizinhança na resposta dinâmica
de um edifício à ação do Vento: “dissertação para obtenção do título de mestre em
Engenharia”. 2003. 181f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Escola de
Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2003.
GUARDIAN SUN GUARD. Pesquisa geral na homepage. Disponível em:
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79
REVISTA
TECHNÉ.
Silicones
Estruturais.
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Acesso
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SANTOS, L.C. Desempenho térmico das fachadas. Contramarco e Companhia,
São Paulo, n.58, p.22-28, 2006.