UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
LÍBERO FREITAS DA SILVA
PAINÉIS PRÉ-FABRICADOS REFORÇADOS
COM FIBRAS DE VIDRO
SÃO PAULO
2008
ii
LÍBERO FREITAS DA SILVA
PAINÉIS PRÉ-FABRICADOS REFORÇADOS
COM FIBRAS DE VIDRO
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
Orientador: Prof.º MSc. Thomas Garcia Carmona
SÃO PAULO
2008
iii
LÍBERO FREITAS DA SILVA
PAINÉIS PRÉ-FABRICADOS DE CIMENTO
REFORÇADO COM FIBRA DE VIDRO
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 2008.
______________________________________________
Prof.º MSc.Thomas Garcia Carmona
______________________________________________
Prof.º Dr. Antonio Rubens Portugal Mazzilli
Comentários:_________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
iv
SUMÁRIO
p.
1. INTRODUÇÃO
1
2. OBJETIVOS
3
2.1 Objetivo geral
3
2.2 Objetivo específico
3
3. METODO DE TRABALHO
4
4. JUSTIFICATIVA
5
5. PAINÉIS EM MICROCONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS DE
VIDRO
7
5.1 Vantagens do Uso de GRFC na Confecção de Painéis
de Fachada
8
5.2 Dimensões Típicas e Propriedades Mecânicas
10
5.3 Processos de Produção
13
5.3.1 Método de projeção
14
5.3.2 Aspectos de produção e execução dos painéis
16
5.3.3 Fôrmas
19
5.3.4 Adensamento
22
5.3.5 Aceleração do endurecimento e cura
25
5.3.6 Desmoldagem
27
5.3.7 Dispositivos auxiliares para o manuseio
29
5.4 As Fibras de Vidro
30
5.4.1 O vidro
31
5.4.2 Vantagens da utilização do vidro
31
5.4.3 Interação vidro-cimento
32
5.5 Desempenho Funcional dos Painéis de Fachada em
GRFC
34
v
5.5.1 Resistência ao impacto
35
5.5.2 Resistência ao desgaste
36
5.5.3 Resistência química
36
5.5.4 Resistência a gelo/degelo
37
5.5.5 Segurança contra fogo
37
5.5.6 Permeabilidade
39
5.6 Processos de Montagem
40
5.6.1 Equipamentos e mão de obra envolvida
40
5.6.2 Transporte
41
5.6.3 Limpeza e manutenção
43
5.6.4 Içamento
43
5.6.5 Armazenamento
45
5.6.6 Fixação
46
5.6.7 Juntas
48
5.6.7.1 Especificação técnica do selante
50
5.6.7.2 Projeto e dimensionamento das juntas
50
5.6.7.3 Preparação e execução das juntas
51
6 ESTUDO DE CASO
6.1 OBRA VILLA BOUTIQUE DASLU
52
52
6.1.1 A Execução
53
6.1.2 Produtividade
56
6.1.3 Custo
57
7 CONCLUSÕES
59
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
62
vi
RESUMO
Os painéis pré-fabricados reforçados com fibra de vidro estão sendo utilizados no
Brasil com grande freqüência na última década devido à modernização e rapidez das
construções de edifícios. Eles são grandes alternativas para os projetistas e
construtores que com seus projetos arquitetônicos arrojados e prazos de execução
cada vez mais curtos, necessitam de uma tecnologia eficiente para vedação e
acabamento de seus empreendimentos.
As fibras de vidro garantem maior resistência aos painéis o que permite maiores
metragens quadradas em um único painel diminuindo a quantidade de painéis em
um edifício. As peças pré-fabricadas já possuem acabamento final necessitando
apenas de vedação nas juntas entre as placas.
Neste trabalho serão apresentados as etapas de produção e montagem dos painéis
pré-fabricados com fibras de vidro, o comportamento funcional na fachada e também
as vantagens do uso da fibra de vidro nas placas.
vii
ABSTRACT
The reinforced prefabricated panels with fiberglass have been used in Brazil very
often during the last decade due to the modernization and speed of the construction
of the buildings. They are a great alternative for the projectionists and constructors
who need an efficient technology for sealing and finishing of their enterprises for their
daring architectural projects once the execution schedules are shorter and shorter.
The fiberglass guarantee a bigger resistance to the panels which allows bigger
square length in meters in only one panel, reducing the amount of panels in a
building. The prefabricated pieces already have a final touch, making only the sealing
in the junction among the plates necessary.
In this essay the steps in the production and fitting up of the prefabricated panels with
fiberglass will be presented, as well as the functional manner in the frontage and also
the advantages of the use of the fiberglass in the plates.
Key words: prefabricated panels, fiberglass.
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: (a) Painel em GFRC com enrijecimento incorporado e (b) painel
enrijecido por uma estrutura metálica leve.
7
Figura 2: Detalhe da cornija utilizada na obra da boutique Villa Daslu
com enrijecimento metálico.
12
Figura 3: Sistema de projeção indireta
14
Figura 4: Esquema do bico utilizado na projeção direta
15
Figura 5: Metodologia de projeto de painéis reforçados com fibras de vidro
17
Figura 6: (a) processo de montagem da fôrma de madeira na fábrica da Munte e
(b) processo de montagem das fôrmas na fábrica da Pavi do Brasil.
21
Figura 7: Painel sendo produzido por projeção e adensamento manual
23
Figura 8: Detalhe em planta e corte do esquema de vedação anti-chama entre a
laje e os painéis pre-fabricados.
39
Figura 9: (a) painel de concreto sendo içado para instalação na fachada da
boutique Villa Daslu e (b) painel em GFRC já na sua posição final
44
Figura 10: (a) esquema em corte/fixação superior e (b) esquema em
corte/fixação inferior
47
Figura 11: Detalhe de um sistema simples de fixação de painéis executado como
teste na obra do edifício Palais du Parc.
47
Figura 12: (a) esquema de junta vertical e (b) esquema de junta horizontal
49
ix
Figura 13: Fachada com painéis pré fabricados Boutique Villa Daslu
52
Figura 14: Guindaste içando elemento decorativo de fachada
53
Figura 15: Guindaste içando painel GRFC para instalação na fachada
53
Figura 16: Vista da fixação do elemento na fachada
54
Figura 17: Detalhe da cornija utilizada na obra da boutique Villa Daslu com
enrijecimento metálico
55
Figura 18: Boutique Villa Daslu – S.P. finalizada em 2005. Detalhes
arquitetônicos em GFRC e painéis da fachada em painéis de concreto
55
Figura 19 – Guindaste executando fachada da Boutique Villa Daslu em corredor
estreito
57
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Vantagens de sistemas pré-fabricados como alternativa para a
vedação de fachadas
8
Tabela 2 – Propriedades típicas dos painéis em cimento reforçado com fibras
de vidro aos 28 dias
11
Tabela 3: Dados referentes a resistência ao fogo do GRFC
38
1
1. INTRODUÇÃO
O nome glass fiber reinforced cement (GFRC) refere-se ao composto de cimento
reforçado com fibras de vidro. Trata-se de um microconcreto de alta resistência,
constituído de cimento, areia silicosa, água, aditivos e fibras de vidro álcaliresistentes.
O GFRC surgiu há cerca de 50 anos na Europa e Ásia e sofreu uma série de
modificações que possibilitaram o seu uso atual na construção civil. Sua aplicação
abrange desde a fabricação de painéis de fachada, chapas de cobertura e
reservatórios de água, até monoblocos destinados a sanitários e cabines de
telecomunicações.
No Brasil, o sistema vem sendo difundido no mercado da construção civil, passando
a ser utilizado por diversas construtoras desde meados da década de 1990,
sobretudo em São Paulo.
Painéis de GFRC compõem um sistema de aplicação rápida e com opções de
estampas em baixo e alto relevo, mas a principal característica do composto é
permitir a produção de peças mais esbeltas e, portanto, mais leves.
Os painéis possuem uma excelente resistência à tração na flexão, à tração pura ao
impacto, ao envelhecimento e uma elevada resistência à compressão. A presença
de aberturas nas bordas dos painéis, bem como a manta interna de fibra de vidro,
2
garantem a ventilação e evitam o risco de condensações no seu interior, além de
tensões provocadas pelo diferencial térmico entre o interior e o exterior. Deste modo,
elimina-se totalmente o risco de aparecimento de fissuras no painel.
Este trabalho abordará o uso do GRFC na construção civil como elemento
arquitetônico, acabamento e principalmente como vedações de fachadas de
edifícios.
3
2. OBJETIVOS
2.1
Objetivo Geral
Este estudo tem por objetivo geral trazer conhecimentos da tecnologia dos painéis
de vedação produzidos com microconcreto reforçado com fibras de vidro.
2.2
Objetivo Específico
Este trabalho tem por objetivo específico mostrar as vantagens e desvantagens da
utilização em relação a outros sistemas, o método de produção e a forma de
aplicação dos painéis em microconcreto reforçado com fibras de vidro em fachadas
de edifícios.
4
3. MÉTODO DE TRABALHO
Para o desenvolvimento deste trabalho é utilizada e analisada a bibliografia
disponível sobre fibras de vidro e o compósito de cimento reforçado com fibras de
vidro.
Além da bibliografia, este trabalho é enriquecido por levantamento de dados técnicos
sobre o desempenho dos painéis de fachada em microconcreto reforçado com fibras
de vidro em obras e empresas do setor em São Paulo.
Em relação às obras visitadas, elas são citadas no decorrer deste trabalho e em um
capítulo à parte, como pode ser visto no capítulo 6. Em relação às empresas, foram
feitas visitas às fábricas nacionais que possuem este produto: Pavi do Brasil e a
Munte Construções Pré-Fabricadas.
5
4. JUSTIFICATIVA
Antes de se abordar as mais variadas características sobre os painéis pré-fabricados
em microconcreto reforçado com fibras de vidro (GFRC), deve-se, primeiramente,
trazer as informações sobre a origem do seu principal componente, o cimento
reforçado com fibras de vidro.
Dois centros de pesquisa dividem-se nos estudos acerca de microconcreto reforçado
com fibras de vidro: a Glass Fibre Reinforced Cement Association (GRCA), na
Inglaterra, berço das primeiras fibras de vidro resistentes a álcalis, desenvolvidas
pelo Building Reserch Establishment (BRE); e o Prestressed Concrete Institute
(PCI), nos Estados Unidos.
A pesquisa sobre o compósito é relativamente escassa, com destaque para os
pesquisadores do BRE, que desenvolveram as primeiras fibras resistentes a álcalis e
estudaram a melhor forma de incorporá-la às matrizes de cimento tentando-se evitar
os principais danos dos painéis que são as fissuras decorrentes das reações da
álcalis com o concreto.
A literatura disponível, além de ser escassa no que tange ao projeto de painéis de
fibra de vidro, não apresenta uma metodologia de projeto ou uma seqüência
ordenada de idéias que permita uma visão completa do sistema.
6
Vale salientar que embora sejam inúmeras as dificuldades de um estudo específico
e posteriormente a introdução dos painéis no Brasil, existe uma grande tendência
para o crescimento da aplicação deste material sendo ele uma tecnologia inovadora
e que trás muitas vantagens para a construção civil brasileira que serão abordados
no decorrer deste trabalho.
Portanto, este trabalho aborda o uso do GRFC na construção civil como elemento
arquitetônico (acabamento e principalmente como vedações de fachadas de
edifícios) e mostra suas características, vantagens e principais aplicações.
7
5. PAINÉIS EM MICROCONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS DE
VIDRO
Os primeiros painéis apresentavam configuração em sanduíche ou apenas um
paramento externo com geometria simples, utilizando enrijecedores incorporados e
cantoneiras de fixação aparafusadas ao componente. Essa última solução é utilizada
ainda hoje, mas sua freqüência foi diminuindo gradativamente com a consolidação
do emprego de painéis enrijecidos por uma estrutura metálica leve, uma inovação
criada na década de 1970 pela industria americana que permite peças maiores e
com grande liberdade de formas (PRECAST CONCRETE INSTITUTE,1995).
A figura 1a demonstra o painel com cantoneira de fixação aparafusada e a figura 1b
o painel enrijecido com estrutura metálica.
(1a)
(1b)
Figura 1 – (a) Painel em GFRC com enrijecimento incorporado e (b) painel enrijecido por uma
estrutura metálica leve.
Fonte: SILVA (1998 p.38)
8
5.1
Vantagens do Uso de GRFC na Confecção de Painéis de Fachada
As vantagens do emprego de painéis em microconcreto reforçado com fibras de
vidro (GFRC) são diversas principalmente no que tange à leveza, a aptidão à
incorporação de instalações e camadas de isolamento embutidas e à flexibilidade de
projeto oferecida pelos componentes.
Tabela 1 – Vantagens de sistemas pré-fabricados como alternativa para a vedação de fachadas
- elimina as etapas de execução e encunhamento de contramarcos
e aplicação de revestimento
Cronograma e
- instalação rápida em canteiro, acelera a liberação para execução
de tarefas subseqüentes
programação de
Menor índice de
possibilidade de alteração do cronograma de desembolso
financeiro
- número de operações no canteiro é limitado (montagem e
alinhamento dos componentes, selagem de juntas e execução das
interfaces)
trabalho no
- dispensa do uso total ou parcial de revestimentos
canteiro
- mínima necessidade de andaimes
atividades
produção em ambiente industrial controlado, por mão-de-obra
especializada
Qualidade do
produto final
- controle geométrico das peças garante maior precisão de prumo e
alinhamento
- racionalização das esquadrias, com eliminação ou incorporação
dos contramarcos aos painéis
Melhoria do
- menor geração de ruído, entulho e poeira
ambiente de
trabalho
- economia na retirada de entulho, devido à redução das quebras e
à modulação prévia que elimina cortes in situ
Organização e
limpeza do canteiro
- redução do número de itens manipulados no canteiro reduzem a
demanda por área de armazenamento e operações
- os painéis podem ser entregues no canteiro segundo cronogramas
previamente estipulados e em quantidades que possam ser
instaladas no mesmo dia
Fonte: OLIVEIRA, SILVA et al. (1998).
9
Apesar de contar com alguma flexibilidade de formas, a geometria dos painéis em
concreto é definida basicamente pela disposição e cobrimento para a proteção da
armadura de aço. Nos painéis GFRC, o reforço é disperso uniformemente e
bidimensionalmente pela matriz de cimento, eliminando as limitações impostas por
dificuldades de armação. Como as fibras não são susceptíveis à corrosão, o
cobrimento é da ordem de milímetros, estritamente o necessário para evitar a
exposição das fibras.
Os painéis podem ser empregados como alternativa ao uso de painéis de concreto
ou em outras situações em que as tecnologias atualmente disponíveis mostrem-se
pouco adequadas, como na restauração de edifícios de valor histórico, na
reconstituição de materiais não mais disponíveis e na reabilitação de estruturas
antigas ou danificadas.
O aumento significativo da resistência inicial ao impacto, à tração e à flexão é
fundamental para evitar quebras e danos superficiais durante o manuseio e
içamento dos painéis e permite reduzir a espessura dos componentes e eliminar a
armação de reforço em torno das ancoragens para içamento de painéis de concreto.
Quando comparados a componentes similares em concreto convencional, as
principais vantagens do GFRC relacionam-se à massa significativamente inferior
devido ao peso específico da camada de fibra de vidro ser inferior ao do concreto,
proporcionada por uma espessura típica entre 13 e 15 mm. Com a redução da
massa dos painéis, a imposição de cargas permanentes diminui e permite reduzir as
10
seções de elementos de fundação, constituindo uma alternativa especialmente
indicada para situações em que solos com pequena capacidade de suporte ou
danos ao sistema estrutural do edifício limitem o peso máximo do sistema de
vedação e revestimento (SILVA, 1998).
A redução no peso dos componentes permite que os painéis sejam manipulados
com equipamentos de menor porte desde a etapa de fabricação, além de reduzir os
custos unitários de transporte dos componentes acabados, já que uma maior área
de painéis pode ser embarcada por vez (BENNETT JR., 1988).
Em sua versão mais comum, os painéis GFRC são entregues nas obras enrijecidos
por uma estrutura metálica, que promove a fixação dos painéis à estrutura do edifício
e serve de suporte pra a aplicação dos elementos de acabamento interno e para os
caixilhos das esquadrias.
5.2
Dimensões Típicas e Propriedades Mecânicas
Os painéis GFRC para fachadas podem ser produzidos como peças inteiriças, que
vencem todo o pé-direito ou apenas o vão entre esquadrias, ou específicas para o
revestimento de pilares.(PRECAST CONCRETE INSTITUTE, 1995).
Uma outra frente de pesquisa importante em GFRC ocupa-se de sua aplicação em
painéis tipo sanduíche, entretanto ainda estão sendo estudadas formas de evitar o
11
empenamento dos painéis causado pelo gradiente de temperatura e umidade entre
as faces do painel.
Em relação às propriedades mecânicas segue a abaixo a tabela 2 que mostra o
comportamento mecânico de painéis em GRFC aos 28 dias de idade.
Tabela 2 – Propriedades típicas dos painéis em microconcreto reforçado com fibras de vidro
aos 28 dias.
Tecnologia de Produção
Propriedades
Projeção
Pré-mistura e moldagem
Resistência à flexão
20 – 30 MPa
10 – 14 MPa
Resistência à tração última
8 – 11 MPa
4 – 7 MPa
Resistência à compressão
50 – 80 MPa
40 – 60 MPa
Resistência ao impacto
10 – 25 KJ/m²
10 – 15 KJ/m²
Módulo de elasticidade
10 – 20 GPa
10 – 20 GPa
Deformação na ruptura
0,6 – 1,2 %
0,1 – 0,2 %
Fonte: OLIVEIRA et. al. (2004, p54).
A massa dos componentes normalmente varia entre 50 e 120 kg/m², de acordo com
a forma, dimensões e o tipo de acabamento, fatores que definem o tipo de
enrijecimento a ser utilizado. As dimensões usuais são de 1,5 e 3m de altura por 2 a
6m de comprimento, mas painéis com até 4m x 9m já foram moldados com
espessura de 13mm (SCHULTZ, et al., 1987; McDOUGLE, 1995).
A espessura típica da camada de GFRC é de 13 a 20mm, não devendo em nenhum
caso ser inferior a 13mm, devido ao risco de exposição de fibras e à
heterogeneidade de projeção, que pode gerar pontos com espessura inferior à
12
especificada. Por serem peças tão esbeltas, apenas os painéis com dimensões
inferiores a 1m e com geometria funcionalmente eficiente podem prescindir de
artifícios de enrijecimento.(PRECAST CONCRETE INSTITUTE, 1995).
Aumentar a espessura dos componentes para produzir painéis de grandes
dimensões não é economicamente interessante e, nesse caso, torna-se imperativa a
utilização de enrijecedores pré-fabricados como estruturas metálicas leves, tubos
estruturais ou chapas metálicas conforme mostra a figura 2; ou de nervuras na face
interna do painel obtidas pela projeção de microconcreto reforçado com fibras de
vidro em torno de tiras de poliestireno expandido ou espuma de poliuretano
previamente distribuídas.
Figura 2 – Detalhe da cornija utilizada na obra da boutique Villa Daslu com enrijecimento
metálico.
Fonte: Acervo pessoal
Atualmente, a quase totalidade dos painéis GFRC utiliza enrijecimento metálico, uma
tecnologia americana em que as ancoragens flexíveis transmitem os esforços de
vento atuando sobre a placa de GFRC para a estrutura metálica auxiliar.Conforme
as dimensões do painel, ancoragens especiais podem ser necessárias para
transmitir o peso próprio do componente para o sistema de enrijecimento.
13
5.3 Processos de Produção
A maior parte dos métodos de produção de componentes GFRC são derivados
daqueles propostos a partir da tecnologia empregada na indústria de plásticos
reforçados com fibras e cimento-amianto (já não mais utilizadas por motivos
ambientais e de saúde) ou de processos de moldagem semelhantes aos utilizados
para pré-moldados de concreto.
As tecnologias de fabricação de GFRC podem ser divididas basicamente em três
grupos:
•
Pré-mistura: onde as fibras tendem a distribuir-se tridimensionalmente;
•
Adaptações da indústria de plásticos reforçados: Em que se utiliza fibras
contínuas para maximizar a resistência em uma ou em duas direções ou a
combinação de fibras contínuas e discretas;
•
Métodos de projeção: que promovem a distribuição bidimensional aleatória de
fibras discretas ao longo do plano projetado.
Os métodos de projeção são os mais usuais na confecção de painéis. Nestes casos,
as fibras são distribuídas bidimensionalmente e aleatoriamente. Os componentes
gerados têm o dobro da resistência mecânica de produtos similares obtidos por prémistura, pois o método não danifica a superfície das fibras e distribui
bidimensionalmente um maior volume de fibras mais longas, além de possibilitar a
adoção de menores relações água/cimento e garantir o desempenho global previsto
em projeto.
14
5.3.1 Método de projeção
Os processos de projeção podem ser divididos em dois tipos: projeção indireta
(spray-suction) e direta (spray-up).
a) A projeção indireta foi desenvolvida a partir da indústria de plásticos reforçados e
consiste da alimentação da máquina de projeção com feixes contínuos de fibra, que
são cortados em comprimentos entre 10 e 50 mm (MAJUMDAR, 1991).
As fibras e a matriz são projetadas simultaneamente e em alta velocidade contra o
molde revestido com papel de filtro, sendo o excesso de água retirado pela
aplicação de vácuo (Figura 3). Atingida a espessura desejada, o componente pode
ser imediatamente desmoldado e apresenta resistência no estado fresco suficiente
para a impressão de formas variadas, texturizando e dando o acabamento final ao
painel. (SILVA, 1998).
Figura 3 – Sistema de projeção indireta
Fonte: SILVA (1998)
15
b) Na projeção direta, a etapa final de sucção é eliminada e o compósito é projetado
diretamente contra o molde através de um equipamento dotado de duas unidades de
projeção: uma microconcreto e outra que corta e projeta as fibras de vidro (Figura 4).
Os jatos encontram-se na superfície do molde, gerando a distribuição uniforme de
um
compósito
com
teor
de
fibras
relativamente
alto
(-5%),
distribuído
bidimensionalmente no plano projetado (BENTUR; MINDESS, 1990).
Figura 4 – Esquema do bico utilizado na projeção direta
Fonte: SILVA (1998).
A produção de painéis por projeção começa pela projeção ou emprego de rolos para
distribuir as fibras, logo após a aplicação de um agente desmoldante, uma fina
camada de pasta para preencher a textura do molde e garantir o cobrimento das
fibras ou de uma camada mais espessa, com espessura entre 3 e 13 mm, que
constituirá o acabamento superficial (BALAGUER, 1995).
A argamassa é bombeada até o bico de projeção, onde as fibras de vidro contínuas
são cortadas em feixes com 38mm de comprimento (PRECAST CONCRETE
INSTITUTE,
1995).
simultaneamente.
O
Microconcreto
e
fibras
são,
então,
projetadas
16
5.3.2 Aspectos de produção e execução dos painéis
O processo de fabricação dos painéis exige um rígido controle de qualidade, uma
vez que é fundamental que cada uma das etapas sejam executadas em
conformidade às regras de arte.Vale lembrar que em um âmbito geral tanto o painel
de concreto quanto o painel em microconcreto reforçado com fibras de vidro
(GFRC), possuem processos semelhantes de produção apresentando diferenças
gerais somente na composição da matéria prima.
O fluxograma da figura 5 mostra a seqüência de decisões que compõem o processo
de projeto de painéis em (GFRC).
17
Figura 5 – Metodologia de projeto de painéis reforçados com fibras de vidro.
Fonte: SILVA (1998).
18
Ao definir o partido estético da fachada, o arquiteto fornece as primeiras entradas
para o processo de projeto (1). A geometria e a modulação são estabelecidas
através da interação com o fabricante e, com base nessas informações, define-se o
tipo de enrijecimento mais adequado (2).
As condições de exposição e a interferência desse sistema de enrijecimento e do
acabamento inicialmente pretendido para os componentes alimentam a etapa de
dimensionamento, dividida em dois estágios que consideram a figura 5:
a) Solicitações mecânicas (3): envolvem a ação do vento, do peso próprio e os
esforços durante a desforma, manuseio, transporte e içamento dos painéis.
Todo o histórico de carregamento é importante, para evitar que os esforços
superem a tensão de fissuração da matriz;
b) Solicitações introduzidas por influências ambientais (4): as alterações de
temperatura e umidade do meio externo têm reflexos significativos sobre o
compósito, não raro capazes de provocar tensões que superam inclusive a
ação do vento. A restrição imposta pelas fixações e acabamentos
freqüentemente tem influência decisiva na solução final e requer que os
efeitos das alterações de temperatura e umidade sejam considerados como
de alta probabilidade de ocorrência simultânea na combinação de cargas
adotas.
Os passos seguintes são o dimensionamento dos sistemas de enrijecimento e
fixação (5), o dimensionamento das juntas (6), a graduação dos níveis de
19
desempenho térmico, acústico e em relação ao fogo conforme os critérios
previamente estabelecidos (7) e o detalhamento final do sistema e interfaces (8).
5.3.3 Fôrmas
As fôrmas são de fundamental importância na execução dos pré-moldados, pois são
elas que determinam a qualidade do produto e a produtividade do processo (EL
DEBS, 2000).
As qualidades desejáveis para as fôrmas são:
a) estabilidade volumétrica, para que as dimensões dos elementos obedeçam
às tolerâncias especificadas;
b) possibilidade de ser reutilizadas diversas vezes sem gastos excessivos de
manutenção;
c) serem de fácil manejo e que facilitem tanto a colocação e fixação da
armadura em seu interior quanto dos elementos especiais, se for o caso;
d) apresentar pouca aderência com o concreto e fácil limpeza;
e) facilidade de desmoldagem, sem apresentar pontos de presa;
f) estanqueidade, para que não ocorra fuga de nata de cimento, com prejuízo
na resistência e no aspecto do produto;
g) versatilidade, de forma a possibilitar seu uso em várias seções
transversais;
h) transportabilidade, no caso de execução com forma móvel.
Normalmente, as fôrmas são feitas com os seguintes materiais:
a) madeira;
b) aço;
20
c) concreto ou alvenaria;
d) plástico reforçado com fibra de vidro.
A escolha do material para execução das fôrmas depende de vários fatores, como:
a) acabamento superficial;
b) tolerância;
c) dimensões e forma dos elementos;
d) tipo de adensamento e cura;
e) número de reutilizações.
Os materiais mais empregados são a madeira e o aço. As fôrmas de menor custo
são as de madeira (figura 6) entretanto, além de apresentar um número menor de
reutilizações, necessitam de maior manutenção. Por outro lado, as fôrmas de aço,
que permitem um grande número de reutilizações e menor manutenção, são mais
caras.
21
(a)
(b)
Figura 6– (a) processo de montagem da fôrma de madeira na fábrica da Munte e (b)
processo de montagem das fôrmas na fábrica da Pavi do Brasil.
Fonte: Acervo pessoal
A
escolha
do
material
do
molde
é
determinada
pela
possibilidade
de
reaproveitamento da fôrma, o que tem grande influência nos custos de produção, e
pelas dimensões das peças, que determinam a resistência requerida da fôrma. As
fôrmas de madeira são a opção de menor custo na fabricação de painéis simples,
porém com menor número de reaproveitamento (entre 30 a 60 vezes). As fôrmas em
aço têm custo alto, mas possibilitam uma maior precisão e podem ser utilizadas até
150 vezes (DAWSON, 1995).
22
Vale a pena registrar o emprego de fixadores magnéticos para adaptar as fôrmas de
painéis às dimensões dos elementos a serem executados. Esses fixadores, que
estão
sendo
introduzidos
atualmente
nas
fábricas
na
Europa
ocidental,
proporcionam uma grande versatilidade na produção.
Na fabricação de painéis de grandes dimensões, deve-se utilizar enrijecedores préfabricados (estruturas metálicas leves, tubos estruturais ou chapas metálicas) ou
nervuras na face interna do painel, obtidas pela projeção do GFRC em torno de tiras
de poliestireno expandido ou espuma de poliuretano previamente distribuídas.Cada
um destes sistemas fornece meios para ligação dos painéis à estrutura do edifício.
(SILVA, 1998).
5.3.4 Adensamento
O adensamento é uma atividade importante na execução do concreto pré-moldado,
pois ele tem forte implicação na qualidade do compósito e na produtividade do
processo.
Em princípio, na execução de elementos pré-moldados procura-se utilizar concreto
de resistência mais alta que o das estruturas de concreto moldadas no local. Assim,
é comum se trabalhar com concretos com menores relações água/cimento e,
portanto, com menores índices de consistência, salvo casos especiais, comentados
oportunamente. Em face disso, faz-se necessário maiores cuidados para adensar
adequadamente, de forma a garantir a qualidade do concreto. Na figura 7 pode-se
visualizar um tipo de adensamento.
23
Figura 7 – Painel sendo produzido por projeção e adensamento manual
Fonte: PRECAST CONCRETE INSTITUTE (1995).
As principais formas de adensamento empregadas são as seguintes:
a) vibração;
b) centrifugação;
c) prensagem;
d) vácuo.
Há a possibilidade de combinação dessas formas como, por exemplo, vibração e
prensagem, empregada em painéis, denominada vibro-laminação.
O adensamento por vibração pode ser de duas formas: vibração interna e vibração
externa.
A vibração interna é feita normalmente com vibradores de agulha. Seu emprego na
pré-moldagem não é tão comum como no concreto moldado no local.
24
A vibração externa, que é a comumente empregada em fábricas, pode ser
subdividida em: a) com vibradores de fôrma; b) com mesas ou cavalete vibratórios; e
c) com vibração superficial.
No primeiro caso, os vibradores de fôrma podem ser fixos, quando os elementos
forem de pequenas dimensões, ou que deslizam à medida que é feito o lançamento
do concreto, o que é indicado para elementos de grandes dimensões.
No caso de vibração com mesas ou cavaletes vibratórios, os vibradores são fixados
em uma estrutura apoiada elasticamente, que vibra os moldes colocados sobre ela.
Este tipo de vibração é limitado a pequenos elementos.
A vibração superficial geralmente é empregada em elementos de pequena
espessura, salvo quando combinada com outros tipos, pois sua atuação se restringe
a pequenas profundidades.
Pelo fato de a vibração produzir ambiente de trabalho desfavorável, tem sido
procurada, nos países mais desenvolvidos socialmente, possibilidades para reduzir o
desconforto dos trabalhadores.
A centrifugação é um tipo de adensamento específico para execução de elementos
pré-moldados. Em geral, são necessários grandes investimentos em equipamentos,
o que limita seu uso a poucas empresas.
25
5.3.5 Aceleração do endurecimento e cura
Em relação à cura, os painéis em GFRC são ainda mais sensíveis à perda de água
do que produtos similares em concreto. A elevada relação entre a área superficial e
a espessura dos componentes facilitam a evaporação rápida da água e a retração
resultante prejudica as propriedades dependentes da qualidade da matriz e pode
levar à deformação irreversível das peças.
Quando utiliza-se a cura úmida, completada a projeção, os painéis devem ser
cobertos por um filme de polietileno e deixados em câmara de cura por pelo menos 7
dias. Para diminuir a sensibilidade dos painéis GFRC, a deficiência na cura úmida e
reduzir o prazo de produção, um dos métodos utilizados foi à adição de polímeros na
formulação do compósito (BENTUR; MINDESS, 1990).
As partículas de polímeros coalescem e formam um filme que retém a umidade,
garantindo a hidratação do cimento e inibindo a fissuração superficial. Os painéis
devem ser protegidos da umidade e de movimentos de ar durante as três primeiras
horas, enquanto dá-se a formação do filme (PRECAST CONCRETE INSTITUTE,
1995).
Aceleradores de pega à base de cloreto de cálcio, por vezes empregados na
produção de artefatos pré-fabricados de concreto, não devem definitivamente ser
utilizados em painéis de GFRC, sob pena de aumentar a retração e acentuar o
ataque alcalino sobre as fibras de vidro.
26
Na execução de elementos pré-moldados procura-se sempre liberar a fôrma e o
elemento moldado o mais rápido possível, ou seja, procura-se reduzir o chamado
"tempo morto", para aumentar a produtividade do processo.
As possíveis formas de acelerar o endurecimento do concreto são as seguintes:
a) utilizar cimento de alta resistência inicial (cimento ARI);
b) aumentar a temperatura;
c) utilizar aditivos.
As formas mais comuns são as duas primeiras, podendo inclusive ser combinadas.
O aumento de temperatura atua acelerando a velocidade das reações químicas
entre o cimento e a água. Embora seja uma forma bastante interessante de acelerar
o endurecimento do concreto, devem ser tomados cuidados em sua realização.
Esses cuidados referem-se ao perigo de perda de água necessária para a
hidratação do cimento, devido à vaporização e ao perigo de elevados gradientes
térmicos provocarem microfissuração e, conseqüentemente, perda de resistência.
A utilização de aditivos para acelerar o endurecimento é pouco comum. Uma das
razões está relacionada ao fato de os primeiros aditivos aceleradores de
endurecimento terem sido à base de cloreto de cálcio, que provoca o ataque alcalina
nas fibras. Hoje em dia já existem aditivos que não apresentam este inconveniente,
mas mesmo assim é uma alternativa que não deve ser usada (OLIVEIRA, 2004).
Em relação à cura propriamente dita, pode ser feita das seguintes formas:
27
a) cura por aspersão: na qual as superfícies expostas são mantidas úmidas;
b) cura por imersão: corresponde à colocação dos elementos em tanques de
água;
c) cura térmica: corresponde a aumentar a temperatura do concreto;
d) cura com película impermeabilizante: corresponde a aplicar pinturas que
impeçam a saída de água pela superfície exposta.
Em particular, as formas de proceder à cura térmica são as seguintes:
a) com vapor atmosférico;
b) com vapor e pressão (autoclave);
c) com circulação de água ou óleo em tubos junto às fôrmas;
d) com resistência elétrica (utilização da armadura ou fios especiais como
resistência elétrica).
5.3.6 Desmoldagem
Os procedimentos empregados na desmoldagem dependem basicamente da fôrma.
A desmoldagem pode ser das seguintes formas:
a) direta - Este caso corresponde à retirada dos elementos por levantamento,
com retirada ou não de partes laterais da forma;
b) por separação dos elementos - Este caso corresponde às fôrmas tipo
bateria utilizadas na execução de painéis;
28
c) por tombamento da fôrma - Neste procedimento, também direcionado à
execução de painéis, o elemento é moldado com a fôrma na posição horizontal e é
colocado na posição vertical para a desmoldagem mediante o uso de mesa de
tombamento.
A forma de se fazer a desmoldagem é, normalmente, mediante meios mecânicos.
Para isto, via de regra, são necessários dispositivos de içamento. Há também a
possibilidade de recorrer, nessa operação, a macacos hidráulicos ou a ar
comprimido.
Na desmoldagem deve ser considerada uma certa aderência entre o concreto e a
fôrma, que depende, entre outros fatores, do material da fôrma, da eficiência do
desmoldante, da existência de inclinação das nervuras.
A resistência do concreto para a desmoldagem depende das solicitações as quais o
elemento possa ser submetido em seguida. Há a indicação prática de que seu valor
deva ser metade da resistência de projeto. Não é recomendável realizar a
desmoldagem quando a resistência do concreto for inferior a 10 MPa. (SILVA, 1998)
Quando a desmoldagem e o manuseio da peça são feitos com resistências baixas
podem ocorrer os seguintes problemas:
a) deformações excessivas;
b) perda de resistência proveniente de fissuração prematura;
c) quebras de cantos e bordas.
29
5.3.7 Dispositivos auxiliares para o manuseio
Da desmoldagem até sua colocação no local definitivo de utilização, os elementos
estão sujeitos à movimentação. Para realizar essa movimentação são necessários
equipamentos e dispositivos auxiliares, exceto nos casos de elementos muito
pequenos, em que essa operação é feita manualmente.
Os equipamentos para transporte e montagem são vistos na seqüência deste
capítulo, limitando se nesta seção à apresentação dos dispositivos auxiliares.
Os dispositivos auxiliares empregados para o manuseio dos elementos são, na
maior parte das vezes, dispositivos para o içamento. Esses dispositivos podem ser
divididos em internos e externos. Os dispositivos internos podem ser dos seguintes
tipos:
a) laços ou chapas chumbados;
b) orifícios;
c) laços ou argolas rosqueadas posteriormente;
d) dispositivos especiais.
Os laços chumbados são os mais empregados, porém têm o inconveniente de terem
de ser cortados e suas pontas protegidas contra a corrosão ou dispostas em
cavidades, que são posteriormente preenchidas de concreto.
Os dispositivos externos podem ser dos seguintes tipos:
30
a) balancins;
b) prensadores transversais;
c) braços mecânicos;
d) ventosas.
Os tipos mais comuns são os balancins. Com esses dispositivos procura-se reduzir
os esforços solicitantes introduzidos nas situações transitórias.
Os prensadores transversais são empregados quando a colocação de dispositivos
de içamento acarretar dificuldades na execução. O emprego de ventosas é
reservado para situações particulares e tem como característica o fato de não
necessitar de dispositivos internos.
Ainda em relação aos dispositivos externos, cabe registrar o uso de reforços para a
movimentação dos elementos. Esse tipo de dispositivo, em geral metálico ou de
madeira, é utilizado também para reduzir as solicitações por ocasião de seu
manuseio.
5.4 As Fibras de Vidro
Os painéis em microconcreto reforçado com fibras de vidro (GRFC) são produzidos
através de um composto que consiste em uma argamassa de cimento de alta
resistência, areia siliciosa, água, aditivos e fibras de vidro álcali-resistentes.
31
A fibra de vidro não é um componente usual em argamassas na construção civil.
Portanto, foram colocadas a seguir algumas características sobre este material.
5.4.1 O vidro
O vidro é constituído por silicatos não cristalinos contendo outros óxidos,
principalmente CaO, Na2O, K2O e Al2O3. Os átomos não estão arranjados segundo
estruturas organizadas e repetitivas, e grupos atômicos com arranjos especiais
definidos são notados apenas em pequenas extensões.
Com o decréscimo da temperatura, o vidro torna-se progressivamente mais viscoso,
mas diferentemente dos materiais cristalinos, os vidros não apresentam um ponto
claro de transição entre os estados sólido e líquido. Por esta razão, o vidro é tratado
na literatura como um líquido super-resfriado, cujo conteúdo energético no estado
líquido-viscoso forma um meio descontínuo composto por óxidos desordenadamente
dispostos.(CALLISTER, et al., 1999).
5.4.2 Vantagens da utilização do vidro
As fibras de vidro foram inicialmente comercializadas na década de 40, para a
produção de plásticos reforçados desenvolvidos para aplicações até então
dominadas pelo emprego dos metais e suas ligas, porém com a vantagem de não
serem susceptíveis à corrosão, mesmo em altas temperaturas (CARVALHO, 1993).
32
Embora seja ele próprio um material frágil, quando conformado em fibras, o vidro
apresenta propriedades satisfatórias para o emprego como reforço de matrizes
frágeis, tais como:
a)
elevada resistência mecânica – resistência à tração específica (por unidade
de massa) igual a 3 ou 4 vezes a do aço;
b)
elevado módulo de elasticidade – aproximadamente o triplo do módulo da
matriz de cimento e dez vezes o módulo da maior parte das fibras orgânicas;
c)
incombustibilidade – o vidro é um material inorgânico e, conseqüentemente, é
incombustível, não propaga chama nem libera fumaça ou gases tóxicos;
d)
estabilidade dimensional – baixo coeficiente de dilatação linear (5,0 x 10-6/oc,
para fibras e 7,5 x 10-6/oc, para fibras álcali-resistentes).insensível a gradientes de
umidade;
e)
são fisiologicamente inócuas – as fibras não são respiráveis;
f)
resistente à corrosão, ao ataque biológico (não apodrece) e aos insetos;
g)
retenção de propriedades em altas temperaturas – a temperatura de
amolecimento do vidro é 860 oc;
h)
grande alongamento na ruptura;
i)
facilidade de processamento;
j)
baixo custo quando comparadas com outras fibras dúcteis.
5.4.3 Interação vidro-cimento
A interação vidro-cimento não se deve ao simples fato da mistura de fibras de vidro
com a argamassa de cimento.Existe uma incompatibilidade química entre a matriz
33
de cimento e as fibras de vidro criada pelo meio alcalino dos compósitos do cimento
relacionado diretamente à intensidade do ataque hidroxílico sobre as fibras de vidro
e conseqüentemente diminuindo sua resistência.
Os vidros de silicato são altamente reativos em presença de álcalis.Os íons hidroxila
penetram na cadeia estrutural dos vidros, promovendo a quebra das ligações de
silício-oxigênio-silício.
A incompatibilidade química entre a matriz de cimento e as fibras de vidro impede o
aumento significativo de resistência à tração, flexão e impacto, tenacidade e
capacidade de deformação observado nos compósitos jovens (28 dias) seja mantido
ao longo do tempo em ambientes úmidos.
As fibras comuns podem ser utilizadas apenas quando o pH da água do poro da
matriz for menor ou igual a 10. A água do poro de matrizes de cimento Portland tem
pH entre 12,5 e 13 (HANNANT, et al., 1978) e, especialmente para esta finalidade,
foram desenvolvidas as fibras de vidro álcalis resistentes (tipo AR) na qual foram
incorporadas inibidores químicos, a serem lentamente liberados para o meio alcalino
durante a hidratação do cimento, provocando redução sensível na perda de
resistência das fibras (PROCTOR, 1985).
De acordo com OLIVEIRA (2004) a composição do Cimento Reforçado com fibras
de vidro (GFRC), incorpora de 3,5% a 5% de fibra de vidro com 16% de zircônio, que
possibilita a proteção da fibra contra o agressivo meio alcalino do cimento sendo por
isso, chamado de fibra de vidro álcali-resistente.
34
5.5 Desempenho Funcional dos Painéis de Fachada em GRFC
As fachadas respondem pela imagem transmitida pelo edifício e por sua adequação
ao cenário urbano, com funções estética e social inegáveis. A vedação de fachada
constitui, juntamente com os elementos de cobertura, o chamado envelope da
edificação, que funciona como um filtro que separa o espaço interno do meio externo
que o envolve e, ao mesmo tempo, permite controlar a interação do usuário com
esse mesmo meio (SILVA, 1998).
Os fechamentos constituídos por painéis de microconcreto reforçado com fibras de
vidro (GFRC) enquadram-se no grupo das chamadas fachadas leves, compostas por
uma ou várias camadas em que pelo menos a mais externa delas caracteriza-se por
massas menores que 100 kg/m2 , ser usualmente sem fins estruturais e utilizar
componentes pré-acabados (OLIVEIRA, 2004).
O uso de sistemas leves multi-camada promove a autonomia e a especialização das
diferentes partes que constituem a fachada. As funções de vedação e estrutura
tornam-se definitivamente desvinculadas: os componentes não são estruturais nem
podem assumir papel de contraventamento da estrutura devido às folgas
necessárias para a sua própria movimentação e montagem.
O paramento externo leve não conta com as vantagens de isolamento térmico e
acústico atreladas à massa e demanda o emprego de isolamento adicional. Essa
separação de funções acaba resultando em grande flexibilidade de soluções, já que,
35
mediante uma pequena variação de dimensionamento e características dos subcomponentes, é possível obter diferentes níveis de desempenho.
O desempenho das juntas é fundamental para garantir a segurança estrutural,
estanqueidade, isolamento termoacústico, resistência ao fogo e durabilidade do
conjunto. A eficiência das ligações dos painéis à estrutura do edifício deve ser
avaliada como parte do requisito de segurança estrutural e a integridade das juntas,
esquadrias e eventuais revestimentos impõe limites à deformação admitida para os
componentes, também determinada por questões estéticas.
5.5.1 Resistência ao impacto
A resistência ao impacto é conseguida pela presença da fibra de vidro.No sistema
comum, além da fibra de vidro existente no composto, existe também uma rede de
fibra de vidro que reforça ainda mais a resistência deste material ao choque.
O seu comportamento em relação ao impacto é do tipo dúctil, isto é, as fissuras não
se propagam para além da zona de choque, o que permite uma facilidade na
localização e reparo de eventuais danos (PAVI, 2003).
A melhor dosagem do microconcreto reforçado com fibras de vidro(GFRC) é definida
pela necessidade de atendimento a requisitos e a critérios de desempenho e pelos
processos de fabricação dos painéis.
A seleção dos materiais constituintes é função de sua adequação à tecnologia
adotada na produção do componente e às condições de exposição a que estarão
36
submetidos. De acordo como produto final, define-se a utilização ou não de aditivos
redutores de água, incorporadores de ar e aceleradores ou retardadores de pega,
pigmentos e adições de minerais.
5.5.2 Resistência ao desgaste
Os painéis GFRC apresenta melhores resultados quando comparado com o
concreto, devido fundamentalmente à relação água/cimento ser muito baixa e à
utilização de agregados com alta resistência, como a areia de quartzo.
5.5.3 Resistência Química
Quando comparado com o concreto, o composto de GFRC apresenta uma melhor
resistência química aos agentes agressivos, tais como ácidos, dióxido de carbono e
sulfatos.
Este resultado se deve aos seguintes fatores:
a) os elementos constituintes do GFRC têm baixa reação a estes agentes,
sendo a fibra de vidro alcalino-resistente;
b) o mono-estrato de GFRC apresenta uma porosidade capilar e uma
macroporosidade inferiores à do concreto;
37
c) a relação água/cimento apresenta-se mais baixa no caso do GFRC, o que
leva a um grau de compacidade mais elevado, que combinado com um maior
consumo de cimento, permite que interstícios entre os agregados sejam
preenchidos;
d) o aumento do teor de areia, diminui a retração e evita o empenamento
irreversível dos componentes.
5.5.4 Resistência a gelo/degelo
A resistência do GFRC às ações de gelo/degelo quando comparado com outros
materiais de construção é francamente favorável. Para este fato contribui:
a) o mono-estrato de GFRC pode apresentar uma porosidade capilar e uma
macroporosidade pequena;
b) e a presença de fibras de vidro no composto e a rede de fibra de vidro que
melhoram substancialmente o funcionamento superficial do mono-estrato.
Nomeadamente a sua resistência à tração e à compressão provocadas por
amplitudes térmicas muito elevadas. (PAVI DO BASIL, 2004)
5.5.5 Segurança contra fogo
Em situações de incêndio, cabe à fachada confinar o fogo no pavimento em que ele
se originou, controlando a passagem de chamas, fumaça e gases quentes de um
38
pavimento para o outro (compartimentação vertical) e evitar a conflagração do
incêndio para construções vizinhas (compartimentação perimetral).
De acordo com a norma ASTM E 136 o microconcreto reforçado com fibras de vidro
(GFRC) é incombustível. Dos ensaios efetuados relativamente à combustibilidade,
propagação do fogo e extensão da chama, de acordo com a BRITISH SRANDARD
(BS 476), foram obtidos os seguintes resultados(tabela 3):
Tabela 3: Dados referentes a resistência ao fogo do GRFC
Ensaio
Combustibilidade
Resultado
Incombustível
Inflamabilidade
Classe B
Propagação da chama
Classe 0
Extensão da Chama
Classe 1
Fonte: Arquivos Pavi do Brasil (2004).
Na compartimentação entre pavimentos, é utilizado um produto anti-chama entre a
interface da laje e o painel pré-fabricado localizado geralmente no topo da face da
laje como mostra a figura 8.
39
Figura 8 – Detalhe em planta e corte do esquema de vedação anti-chama entre a laje e os
painéis pr-e-fabricados. (Coelho, 2008)
Esta vedação anti chama, também conhecida como fire-stop, é um material
maleável e é inserido na folga existente entre a laje e o painel, em todo o perímetro
da fachada como podemos ver na figura 8, isolando assim um pavimento do outro
em caso de incêndio.
5.5.6 Permeabilidade
Uma baixa relação água/cimento e um adequado processo de cura, controlam e
diminuem a porosidade capilar, quer em termos de volume total, quer quanto à sua
continuidade. Uma boa compacidade reduz ainda a permeabilidade do composto
eliminando a micro cavitação.Ensaios em laboratório demonstraram que não
40
aparece nenhum vestígio de umidade na face interna de uma placa de 10mm
quando sujeita a chuva com ventos a uma velocidade de 120 km/h.
5.6. Processos de Montagem
O instituto americano do concreto (ACI) recomenda que algumas considerações
relativas aos métodos e à seqüência de montagem dos painéis pré-fabricados na
estrutura devem ser analisadas durante a elaboração do planejamento do
empreendimento, quais sejam:
a)
a montagem das peças na estrutura deve ser liberada após analise dos
tempos mínimos recomendados para que certas deformações ocorram como a
retração irreversível e fluência nas primeiras idades;
b)
antes de iniciar a montagem das peças é necessário que se faça um check-
list na estrutura, nas fundações e nas ancoragens a fim de assegurar que a área
esteja pronta para a montagem.
5.6.1 Equipamentos e mão de obra envolvida
Além dos equipamentos específicos utilizados na fabricação os equipamentos de
montagem compõem a parte mais inovadora do sistema: tirfor, alavancas especiais,
cabos de aço, parafusos para nivelamento da peça, equipamentos de solda e de
içamento da peça.
41
Evidentemente, o processo precisa de equipamentos pesados de montagem, do tipo
grua fixa ou guindaste. De forma geral, pode ser feito uso da grua existente na obra.
O processo de montagem não exige muitas horas de utilização desse equipamento,
inclusive essa utilização pode ser no período noturno. Na escolha da grua a ser
utilizada na obra deve se levar em conta o peso dos painéis que no caso do GFRC
torna-se mais uma vantagem em relação aos painéis de concreto.
5.6.2 Transporte
Os painéis devem ser transportados na carreta de preferência na posição vertical de
forma que reduza o número de movimentos necessário para o seu içamento, ponto
de armazenamento ou fixação no local definitivo.
A única razão de transportar os painéis na posição horizontal é quando uma de suas
dimensões for muito maior do que outra. Sendo por exemplo o comprimento
medindo duas vezes maior que a largura. No entanto os painéis na posição
horizontal estão sujeitos a outros esforços, como os relativos a impactos dinâmicos
decorrentes da locomoção da carreta e os do içamento em duas posições, uma para
descarregar a peça e outra para transportá-la até o seu local definitivo.
Considera-se o transporte como um crítico do processo: caminhões devem chegar
no horário marcado, o tempo de carregamento deve ser respeitado, os painéis
programados devem estar prontos (aprovados/limpos) e esse deve ser realizado
segundo as exigências de segurança e conforme técnicas especiais. No início da
42
fabricação, elaboram-se estratégias de carregamento em função do peso e da
geometria dos painéis, e igualmente ao cronograma de montagem. Cada viagem é
definida através de uma ficha de transporte e o pessoal envolvido deve se encontrar
prévia e rigorosamente treinado. Cada transporte é inspecionado pelo engenheiro
antes de sua saída, para garantir com exatidão a peça a ser entregue, bem como
seu perfeito estado. A preocupação se concentra, na etapa do transporte, para que
os painéis cheguem sem quebras à obra: por isso utilizam cavaletes especiais,
peças de plástico para não sujar as placas e cantoneiras de plástico para proteger
os painéis.
Como a montagem dos painéis no edifício ocorre em uma velocidade maior do que a
execução da estrutura, a montagem deve-se iniciar preferencialmente quando a
estrutura
estiver um pouco avançada. A primeira fase consiste em verificar
(geralmente um topógrafo) a situação das ancoragens que foram fabricadas pela
fornecedora dos painéis e colocadas na estrutura do edifício no momento da
concretagem. Cada placa deve ser fixada no lugar convencionado: se surgirem
problemas, o topógrafo aponta a situação a ser corrigida antes de iniciar a
montagem da peça. Portanto, o time de montagem chega à obra certo de que está
tudo em ordem.
De uma forma geral, a montagem propriamente dita, reside no levantamento do
painel (com guindaste ou grua) até a estrutura, onde a peça será fixada de forma
temporária no lugar correto, com auxilio do tirfor. A partir de então a peça começa a
43
ser nivelada e aprumada para que no término do ajuste os aparelhos de ancoragem
da peça e da estrutura possam ser soldados, conforme foi projetado.
5.6.3 Limpeza e manutenção
Os painéis em geral chegam na obra limpos. Os responsáveis pela obra devem estar
atentos para que esses não sejam expostos à sujeira proveniente de outros serviços
de concretagem, pintura e etc.
Os painéis são de fácil manutenção, pois basta um jato de água para se ter o painel
limpo novamente.
5.6.4 Içamento
O içamento de painéis é realizado com gruas, enganchadas nos inserts para
içamento, que são colocados ainda na fase de fabricação, pois sua eficácia diminui
sensivelmente se eles não estiverem precisamente perpendiculares e alinhados à
superfície do painel. A figura 9 demonstra painéis sendo instalados.
44
(a)
(b)
Figura 9 (a) painel de concreto sendo içado para instalação na fachada da boutique Villa Daslu e (b)
painel em GFRC já na sua posição final.
Fonte: (a) Arquivo pessoal (b) Arquivo da Pavi do Brasil
As fixações dos inserts para içamento são normalmente ancoragens reforçadas ou
aparafusadas, em forma de elo, de anel, uma alça de cabo de aço ou encaixe para
gancho. O dispositivo em forma de elo é o mais confiável, porem é também o de
maior custo. O método mais comum utiliza alças de cabo de aço.
Os painéis são moldados e freqüentemente erguidos na posição horizontal. Quando
erguidos verticalmente, devem ser suspensos por pontos acima do centro de
45
gravidade das peças. Quando necessário, são usadas plataformas inclinadas no
manuseio, para reduzir os esforços na manipulação dos painéis nas baixas idades,
enquanto sua resistência ainda é pequena (REAGO, 1997).
De acordo com as dimensões do painel, há necessidade de escoramento metálico e
de gruas provisórias que sustentem os painéis ate que se execute o seu travamento
à estrutura da edificação (PRECAST CONCRETE INSTITUTE, 1989).
5.6.5 Armazenamento
Apesar da recomendação de fazer a montagem içando as peças direto da carreta,
há muitas vezes que armazenar as peças no canteiro. Nessa situação recomenda-se
que:
a) o local para armazenamento: verificação do terreno ou laje suporte o peso dos
painéis;
b) a posição de armazenamento: de preferência na posição que será montada;
c) a necessidade de cobrir as peças para protegê-las do acúmulo de sujeira, pó, ou
manchar por contato com outros materiais;
d) necessidade de palets para que as peças não tenham contato direto com o chão;
46
e) a seqüência de armazenamento dos painéis, de preferência sempre ordená-los
na mesma ordem em que serão montados para agilizar o serviço.
Portanto a análise de fatores referentes à seqüência e envio e peças, métodos e
seqüência de montagem e armazenamento, considerados nos projetos e
planejamento de forma sistêmica são de grande importância para garantir a
eficiência de montagem dos painéis na estrutura.
5.6.6 Fixação
A fixação dos painéis à estrutura de concreto num edifício é feita por meio de
dispositivos de fixação de aço galvanizado. Esses dispositivos foram dimensionados
de modo a suportar o peso próprio dos painéis, as tensões devidas ao vento e,
ainda, absorver tolerâncias dimensionais e movimentações higrotérmicas e/ou
diferenciais entre estrutura e painel.
O painel é fixado à estrutura por quatro pontos, sendo dois responsáveis pela
transferência de cargas referentes ao peso próprio e dois relativos ao
contraventamento e eventuais alinhamentos como mostra a figura 10.
47
(a)
(b)
Figura 10– (a) esquema em corte/fixação superior e (b) esquema em corte/fixação inferior
Fonte: Téchne (2004, p.56)
Os dispositivos de fixação são chumbados na estrutura de concreto armado por
meio de chumbadores mecânicos. Esses dispositivos são pós-fixados, ou seja, são
fixados à estrutura após a concretagem e a cura, e são projetados para absorver
tolerâncias dimensionais da ordem de 25mm. Essa tolerância deve absorver tanto
eventuais desaprumos da estrutura quanto movimentações do próprio painel,
evitando empenamentos (OLIVEIRA, et al. 2004).
Figura 11 – Detalhe de um sistema simples de fixação de painéis executado como teste na
obra do edifício Palais du Parc.
48
Observa-se que a segurança estrutural das fachadas com painéis de GFRC
depende da integridade física do painel e do seu desempenho estrutural, bem como
da durabilidade das fixações, que é diretamente proporcional à resistência à
corrosão das mesmas.
Existe a possibilidade de executar manutenções nessas fixações, buscando detectar
preventivamente problemas de corrosão, uma vez que os aços empregados, apesar
de galvanizados, podem ser atingidos pela corrosão, especialmente nas condições
climáticas brasileiras. Deve-se observar ainda que o projeto deve fornecer o plano
de manutenção preventiva das fixações.
5.6.7 Juntas
As descontinuidades dos elementos construtivos e os diversos tipos de materiais
empregados nas construções tornam praticamente obrigatório o uso de materiais
elastoméricos para o selamento das juntas.
As juntas têm a função de acomodar as tolerâncias de fabricação dos componentes,
garantir a estanqueidade e contribuir no isolamento termo-acústico da fachada e
acomodar os movimentos cíclicos freqüentes e de alta intensidade a que os painéis
estão sujeitos. (SILVA, 1998).
Quando as juntas não são previstas ou são mal dimensionadas, com a utilização de
produtos não apropriados, podem ocorrer falhas no sistema de vedação,
49
ocasionando trincas e danos nos elementos construtivos, a figura 12 mostra o
esquema dos dois tipos de juntas.
(a)
(b)
Figura 12 – (a) esquema de junta vertical e (b) esquema de junta horizontal
fonte: Téchne (2004, p.57)
As juntas apresentam duas barreiras contra a ação da água e do ar. Uma barreira é
física e depende exclusivamente do selante, a outra é um dispositivo que minimiza a
entrada de água, no caso, o formato geométrico da junta (tipo labirinto, evitando que
a água penetre por gravidade).
Os selantes mais utilizados no Brasil, são os silicones neutros, cujas propriedades
mais significativas são a boa resistência à radiação ultravioleta, fator de acomodação
de mais ou menos 25% e temperatura de utilização variando entre –30ºC e 80ºC.
A combinação do desenho das juntas e o tipo de selante adotado, portanto,
garantem a estanqueidade necessária da vedação, observando que os silicones têm
uma durabilidade limitada levando em consideração as condições climáticas que
este selante estará sendo submeido.
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5.6.7.1 Especificação técnica do selante
Os selantes podem ser classificados de formas distintas:
a) Selante de alta performance (αs >= 25%): apresentam comportamento elástico,
ou seja, deformação proporcional à tensão e retornam ao estado original após a
remoção desta tensão;
b) Selante de média performance (5% <= αs < 12,5%): apresentam comportamento
predominantemente plástico, mas apresentam algum comportamento elástico no
início da solicitação elástica;
c) Selante de baixa performance (αs<= 5%): apresentam escoamento sob tensão,
com deformações plásticas, não retornando ao estado original após a remoção
desta tensão;
d) Selantes epoxídicos : selantes epoxídicos e epóxi modificado com uretano.
5.6.7.2 Projeto e dimensionamento das juntas
O projeto é uma etapa muito importante, pois define o dimensionamento e o
posicionamento das juntas nos elementos da construção.
O cálculo da largura mínima da junta, depende:
a) relação entre a variação dimensional do vão da junta;
b) capacidade de deformação do selante (fator de acomodação).
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Outro ponto a ser considerado é que o selante deve aderir apenas nas laterais da
junta, não no fundo da junta.
O fator de Forma deverá ser rigorosamente obedecido, em função do tipo e
características do selante escolhido.
5.6.7.3 Preparação e execução da junta
A seguir são colocados as principais etapas para execução da junta.
a) a superfície de aderência deverá estar limpa, isenta de óleo, desmoldante, etc;
b) a superfície de aderência deverá estar totalmente seca;
c) a superfície de aderência deverá estar com resistência adequada, isenta de
partículas pulverulentas e desagregadas, etc;
d) executar um teste de aderência em pequenos trechos;
e) utilização de um primer adequado em condições especiais, tais como: vedações
em substratos muito porosos ou muito lisos e vedações de diferentes materiais;
f) obedecer o correto dimensionamento da junta;
g) utilizar delimitador de profundidade, garantindo o correto posicionamento para
manter a mesma profundidade da junta;
h) a aderência do selante deverá ocorrer somente nas laterais das junta;
i) respeitar a temperatura de trabalho e condições ambientais para cada selante.
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6. ESTUDO DE CASO
6.1 – OBRA VILLA BOUTIQUE DASLU
Trecho da fachada
executado em
alvenaria
Trecho da fachada
inferior com
painéis GFRC
Figura 13 – Fachada com painéis pré fabricados Boutique Villa Daslu
Fonte: Matec Engenharia (2008)
Devido às grandes complexidades e arrojo deste empreendimento e do conceito do
projeto desde edifício, se fez necessário à utilização de métodos construtivos
modernos, fazendo com que a obra ganhasse prazo na execução e qualidade
impecável em sua apresentação.
Uma das tecnologias utilizadas foi o emprego de painéis e molduras pré-fabricadas
de concreto e reforçados com fibra de vidro. Os painéis de GFRC são empregados
justamente em situações em que as tecnologias atualmente disponíveis mostrem-se
pouco eficientes como no exemplo de um projeto complexo como o da Boutique Villa
Daslu.
53
6.1.1 – A Execução
Após a fabricação dos painéis, estes são transportados para a obra através de
carretas, preferencialmente na posição vertical para reduzir o número de
movimentos necessários ao içamento da peça.
Para a obra da Villa Daslu, foi utilizado guindastes móveis para o içamento da peça,
como podemos observar na figura 14.
Figura 14 – Guindaste içando elemento decorativo de fachada
Fonte: Arquivo pessoal (2005)
Figura 15 – Guindaste içando painel GRFC para instalação na fachada
Fonte: PINIweb (2005).
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O içamento das peças a serem instaladas foi uma das grandes dificuldades da obra devido
à fragilidade das peças pré-fabricadas comparada à força de içamento dos guindastes.
É necessário que o operador do guindaste seja treinado e tenha experiência para manusear
peças deste tipo.
Mesmo com mão de obra qualificada e equipamentos adequados, algumas peças tiveram
que ser repostas, pois com o esforço de içamento, tiveram trincas inaceitáveis para garantir
bom desempenho e qualidade da mesma.
Após o içamento do painel pelo guindaste através das alças instaladas nas peças, o painel
possui inserts metálico e é fixado na estrutura de concreto armado através de parafusos.
Figura 16 - vista da fixação do elemento na fachada
Fonte: Arquivo pessoal (2005).
Algumas das cornijas reforçadas com fibras de vidro na obra da Villa Daslu, foram
necessárias à utilização de alguns reforços metálicos (enrijecedores) a fim de
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produzir alguns painéis com vãos de grandes dimensões conforme exigência do
projeto arquitetônico.
Esta medida foi tomada pois aumentar a espessura do componente para produzir
painéis destas dimensões não era economicamente viável.
Figura 17 – Detalhe da cornija utilizada na obra da boutique Villa Daslu com enrijecimento
metálico.
Fonte: Acervo pessoal (2005).
Figura 18 - Boutique Villa Daslu – S.P. finalizada em 2005. Detalhes arquitetônicos em
GFRC e painéis da fachada em painéis de concreto.
Fonte: Acervo pessoal (2004)
56
6.1.2 – Produtividade
Edifícios comerciais como o Boutique Villa Daslu, requerem um prazo de execução
curtíssimo para que se possa iniciar o retorno dos investimentos o quanto antes.
Logo, quanto mais rápido for a execução da obra, menor será o tempo em que a loja
irá funcionar e conseqüentemente faturar seus produtos.
Um dos motivos da escolha dos painéis pré-fabricados foi justamente o do prazo de
execução.
Com os painéis a serem instalados posto obra, cada equipe com um guindaste de
içamento chega a produzir cerca de 100 m² de fachada por dia.
Na Boutique Villa Daslu, foi utilizada 3 tipos de guindastes de içamento para
montagem dos painéis pré-fabricados: um guindaste para corredores estreitos junto
à recuos, um em áreas espaçosas e outro terceiro para içar peças por cima da laje já
executada. Os guindastes de içamento tinham capacidade de carga de até 10 ton.,
suficiente para erguer com segurança as peças de no máximo 8 ton fornecidas à
obra.
Com esse procedimento adotado na obra, obtiveram-se uma produtividade de cerca
de 250 m² por dia na obra.
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Figura 19 – Guindaste executando fachada da Boutique Villa Daslu em corredor estreito.
Fonte: PINIWeb (2005)
Após a colocação dos painéis e fixação dos mesmos na estrutura através dos
inserts, entrava a equipe de acabamento e vedação juntamente com os detalhes
arquitetônicos da fachada, também enrijecidos com fibra de vidro. Estes detalhes,
eram içados com guindastes mais leves devido a própria configurações das peças.
Com esse sistema, toda a fachada do empreendimento de aproximadamente 18.000
m², foi realizada em aproximadamente 75 dias para se obter uma fachada acabada
já na sua cor definitiva.
6.1.3 Custos
Devido à grande necessidade dos investidores e proprietários do imóvel e do
empreendimento tê-lo funcionando o mais rápido possível e junto a isso, um projeto
58
arrojado de arquitetura, foi especificado já na fase de projeto, painéis pré-fabricados
de concreto.
Nesta fase de concepção de projeto, foi avaliado além da produtividade, o custo
deste sistema para o empreendimento. Para este estudo, diversas questões foram
levadas em conta, como por exemplo as patologias na fachada futuramente. Uma
fachada convencional é muito mais propícia a patologias do que um produto
acabado e fixado na estrutura como um painel pré-fabricado. Este foi mais um ponto
tendendo à utilização dos painéis.
Uma fachada convencional, executada de blocos de concreto de boa qualidade,
revestidos com chapisco e argamassa e por fim com um acabamento cerâmico custa
em torno de R$ 141,50. Os painéis pré-fabricados foram fechados na Villa Daslu em
R$ 178,00 o m².
Esta diferença foi analisada pelos proprietários e investidores que optaram, devido a
agilidade e rapidez da execução do sistema, pela fachada em painéis préfabricados.
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7. CONCLUSÕES
A busca de competitividade e excelência entre as empresas que atuam no setor de
construção de edifícios tem motivado a implantação de medidas de racionalização
da produção, direcionadas a cada etapa do ciclo construtivo. Em meio a esse
processo, a racionalização do subsistema vedações verticais tem sido apontada
como um dos principais pontos críticos, principalmente devido à carência de
alternativas competitivas e eficientes no mercado nacional.
Nesse contexto de carência de alternativas, os painéis de fachada em concreto
reforçado com fibras de vidro (GFRC), são uma alternativa interessante, uma vez
que esta tecnologia combina as vantagens da pré-fabricação com leveza, grande
flexibilidade de formas e níveis de desempenho ajustáveis a diferentes condições de
exposição e exigências dos usuários.
Uma das soluções para incrementar o desenvolvimento da tecnologia do GFRC é a
elaboração do projeto executivo da fachada integrado aos projetos e às
especificações da estrutura, instalações prediais, vedação interna, forro e piso.
A elaboração de projetos de fachadas em painéis arquitetônicos de GFRC deve
iniciar
junto
com
a
concepção
do
empreendimento,
buscando
alcançar
racionalização construtiva, diminuição de custo com maior repetitividade dos painéis
e atendimento aos requisitos de desempenho inerentes às fachadas: segurança
estrutural, isolamento térmico e acústico, resistência ao fogo, estanqueidade,
durabilidade e possibilidade de executar manutenções.
60
É também nessa fase inicial de projeto que os problemas de interface, tais como
vãos entre lajes e painéis, entre painéis e pisos, encontros com forros e rodapés,
encontro entre painéis e lajes de sacadas, devem ser equacionados, evitando
patologias e desconfortos futuros.
Apesar da necessidade e importância da análise de desempenho, ainda não existem
documentos normativos, em nível nacional que contemplem todos os requisitos e
critérios de desempenho apresentados neste trabalho, principalmente, para novos
produtos e tecnologias construtivas. Nota-se que até pouco tempo, as pesquisas
nessa área giravam em torno de aprovações técnicas, institutos de pesquisas e
universidades que atuam subsidiando a homologação de produtos e tecnologias
inovadoras fundamentadas no conceito e na avaliação de desempenho.
Para solucionar esse problema a solução seria a elaboração de normas técnicas
nacionais voltadas à especificação do microconcreto reforçado com fibras de vidro
(GFRC) e componentes. Além de estudos e pesquisas que considerem a
durabilidade desses painéis quando integrados às condições climáticas brasileiras.
Em meio a tudo isso, depois de uns bons anos com as empresas utilizando-se dos
produtos e derivados do GFRC e o interesse de diversas classes da construção civil,
a associação brasileira de normas técnicas (ABNT) anunciou que fornecedores,
pesquisadores e usuários reuniram-se e iniciaram o processo de desenvolvimento
de um conjunto de sete normas técnicas, que em princípio abordam as questões de
processos de fabricação e certos ensaios relativos à matriz cimentícia – mistura de
61
aglomerante, agregados, aditivos poliméricos e adições minerais (Projeto de norma
em desenvolvimento na ABNT) pela comissão de estudos de produtos préfabricados de material cimentício reforçado com fibra de vidro resistente a álcalis –
CE-18:316.01). Esse processo objetiva ainda desenvolver normas que dêem
subsídios para análise das diferentes aplicações, da montagem e da durabilidade de
componentes de GFRC nas tipologias climáticas brasileiras.
62
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