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VIDROS Prof. Marfan Luz FACULDADE DE ALMENARA CAMPUS ALMENARA DISCIPLINA: MATERIAS DA CONSTRUÇÃO II Integrantes: Caio Ferreira Fábio Luiz Jade Nonato Juliano Gil Kameron Samarone Introdução: Incerteza sobre o início de sua produção. Algo em torno de 3000 a.C. Evidência de envidraçamento em algumas ruínas em Pompéia e na Inglaterra. Primeiras janelas no século I ou II; Somente no século XX houve grande avanço em sua produção: vidros temperados, laminados, fibras de vidro, fibras óticas e vidro cerâmico. Estado físico do vidro: líquido super-resfriado. Arranjo molecular aleatório. Estrutura molecular do vidro Definição: Segundo Shelby: Vidro é um sólido amorfo com ausência completa de ordem a longo alcance e periodicidade, exibindo uma região de transição vítrea. Qualquer material inorgânico, orgânico ou metal, formado por qualquer técnica, que exibe um fenômeno de transição vítrea é o vida Vidro no Brasil A produção de vidro no Brasil iniciou-se no inicio do século XX, com a fundação, de industriais nacionais da Santa Marina, que com técnicas artesanais, produziu vidros a plano de 1906 até 1924. Nos anos 80 uma nova tecnologia desenvolvida pela Pilkington, a “float” foi introduzida. Formou-se uma “joint-venture” entre a Pilkington e a Saint-Gobain criando-se a CEBRACE, Companhia Brasileira de Cristal. Composição do vidro: As propriedades do vidro são função direta de sua composição química. Quando se conforma o vidro se joga com sua viscosidade. Esta no inicio não pode ser muito baixa, pois não seria possível dar-lhe forma. Por outro lado ele não pode estar muito viscoso, pois também dificultaria a conformação. Durante a conformação o vidro vai se esfriando e ficando mais viscoso até que ele fique viscoso o bastante para não continuar a fluir Composição do vidro: Composição da amostra estudada [SCHOTT, 2005] 72 9 4 14 0,7 0,3 Sílica (SiO2) Óxido de Cálcio(CaO) Óxido de Magnésio (MgO) Óxido de Sódio(Na2O) Alumina(Al2O3) Óxido de Potássio(K2O) Tipos de vidros: Vidro Plano Vidro de Segurança Vidros Acústicos Vidros Especiais Processo de fabricação: Preparação da matéria prima Fusão Moldagem Vidro de Sopro: Umas das técnicas mais antigas de moldagem do vidro. O vidro de sopro é feito por meio de um longo tubo de ferro denominado cano de soprador, no qual a massa é soprada e com o auxilio de pinças e varetas o vidro é modelado. Podem ser usados moldes. Neste método são feitos os artigos de decoração, Não tem largo uso na construção civil devido à baixa resistência, irregularidades nas peças e alto preço se comparado com outras técnicas. Este tipo de vidro não é normalmente temperado. Vidro de float: Esse processo consiste em fazer a chapa de vidro laminado, ainda muito quente, próximo à faixa de temperatura de amolecimento, mas com uma viscosidade maior, passar flutuando sobre a superfície de estanho fundido, num formo intermediário Vidro Impresso: Conhecido no Brasil como vidro fantasia. Na saída do forno a massa vítrea é passada por dois rolos metálicos refrigerados com a estampa desejada, geralmente o superior é liso ou de baixíssimo relevo, no inferior tem-se o relevo desejado. Vidro Temperado: Resfria-se por igual o vidro sob condições muito controladas, de 600°C a 100°C. O termo Têmpera propriamente dito refere-se a um processo de aquecimento e resfriamento graduais. Na indústria do vidro, o termo é usualmente aplicado ao processo final de resfriamento controlado, praticado em um lehr, assegurando certas propriedades essenciais ao vidro como, por exemplo, sua propriedade de ser cortado reto. Vidro Inteligente: Atualmente estão disponíveis vidros que oferecem um comportamento dinâmico, isto é, são capazes de alterar algumas propriedades, como a transmitância térmica e a luminosa controlando a quantidade de radiação infravermelha que penetra o edifício, em função da vontade do utilizado. Os vidros são dotados de uma película no seu interior capaz de alterar as suas propriedades ópticas (tipicamente de oxido de tungstênio). A tecnologia consiste na transferência de íons de lítio ou de hidrogênio para essa película com características eletrocrômicas mediante a indução de corrente elétrica. Ao receber esses íons, essa camada altera as suas propriedades ópticas, absorvendo a radiação visível, tornando-se assim opaco. Para tornar o vidro transparente de novo basta inverter o processo. Aplicações na Engenharia Civil: Fachadas Coberturas Pisos DivisóriasPortas Escadas Paredes Estética Aplica-se o vidro estampado em lugares onde se deseja obter luminosidade sem perda da privacidade - boxes de banheiro, divisórias diversas e painéis decorativos . Energia A determinação do balanço energético de um envidraçado é feita com base em três variáveis: perdas de calor, ganhos solares, luz solar. Os ganhos solares dependem da radiação solar. Quando o fluxo solar incide sobre um vidro uma parte é refletida, outra é absorvida, e outra é transmitida. Conforto Térmico Inverno – Efeito de parede fria. Solução: vidros duplos – evita a formação de condensação sobre o vidro. Verão – Usar palas fixas; estores exteriores, toldos; vidros com baixo fator solar Conforto Acústico O isolamento aumenta se: for aumentada a espessura do vidro, vidro duplo de diferentes espessuras. O caixilho deve separar os dois vidros, por materiais que sejam amortecedores acústicos. Cobertura Utilizam as telhas de fibra de vidro, também chamadas de fiberglass ou vitrofibra, e com sigla GRP ou RP,. As características das telhas de fibra de vidro são baixo peso, permitindo fácil manuseio na aplicação e economia no transporte; alta resistência mecânica; boa resistência química; menor custo de acabamento; boa resistência a fortes intempéries, dispensa manutenções e oferece facilidade de reparos, no caso de danificação de uma estrutura Estocagem A estocagem no canteiro de obras, ainda que por pouco tempo, deve obedecer condições pouco severas, evitando-se poeira, umidade, sol e projeções de cimento ou outros materiais que possam manchar, incrustar ou riscar. A umidade pode causar a irisação das chapas (manchas). Devem ser empilhados inclinados a 6% em relação à horizontal e com espessura máxima de 5cm. Segurança Vidro Recozido - Obtido por fusão dos seus componentes e à saída do forno vidro Recozido. Obtido por fusão dos seus componentes e à saída do forno é recozido para eliminar as tensões internas. Vidro Estratificado - Duas ou mais chapas de vidro colado entre si pela interposição de uma película de plástico colada por pressão e calores é recozido para eliminar as tensões interiores Vidro Temperado - Máximo de transparência com mínimo de estruturas de sustentação - fachadas, boxes de banheiro, tampos de mesa, vitrines. Vidro Aramado - Portas corta-fogo, janelas, duto de ventilação vertical e passagem para saída de incêndio. Peitoris, sacadas divisórias e coberturas Estrutura Mista de Aço e Vidro - As estruturas mistas aço-vidro destacam-se de entre outras soluções construtivas particularmente devido à leveza e à luminosidade deste tipo de solução. O vidro pode ser aplicado estruturalmente com o aço no mais variado tipo de soluções tais como paredes, coberturas, passadiças e pontes. Propriedades do Vidro Dureza Para determinar a dureza superficial, isto é, a resistência a ser riscado por outro material, utiliza-se a escala de MOHS. O vidro tem a dureza 6.5 entre a ORTOSE (6) e o quartzo (7). Resistência à Abrasão - É 16 vezes mais resistente que o granito. Propriedades Mecânicas ElasticidadeO vidro é um material perfeitamente elástico: nunca apresenta deformação permanente. No entanto é frágil, ou seja, submetido a uma flexão crescente, parte sem apresentar sinais precursores. Módulo de YOUNG: E = 72 x 1010 Pa 8.2.1.2. Coeficiente de Poisson v = 0,22. Resistência à Tração A resistência à tração varia de 300 a 700 daN/cm2 e depende de: Duração da carga para cargas permanentes, a resistência à tração diminui em cerca de 40%; Umidade; diminui em cerca de 20%; Temperatura: a resistência diminui com o aumento de temperatura; Estado da sua superfície, função de polimento; Corte e estado dos bordos; Os componentes e suas proporções. Propriedades Mecânicas Resistência à Compressão A resistência do vidro à compressão é muito elevada, cerca de 1000 N/mm² (1000 MPa) e não limita praticamente o campo das suas aplicações. Em termos práticos significa que para quebrar um cubo de 1 cm de lado, a carga necessária será na ordem das 10 toneladas. Propriedades Mecânicas Resistência à Compressão Um vidro submetido à flexão tem uma face a trabalhar à compressão e a outra tração. A resistência à rotura por flexão é da ordem de: 40 MPa (N/mm²) para um vidro recozido polido; 120 a 200 MPa (N/mm²) para um vidro temperado (segundo a espessura, manufatura dos bordos e tipo de fabrico). O elevado valor da resistência do vidro temperado deve-se à operação de têmpera que coloca as superfícies do vidro em forte compressão Propriedades Térmicas Calor específico O calor específico C de um corpo é a quantidade de calor necessária para elevar de um grau, um quilograma desse material a 20ºC. Para o vidro, o calor específico é: C=795 J/Kg.ºC = 0.22W.h/Kg.ºC = 0.19 Kcal/.Kg.ºC . Os vidros coloridos nada mais é que a adição de manganês, cobalto, ferro, níquel, antimônio e outros componentes metálicos. Propriedades Térmicas Condutividade térmica Fluxo de calor é a quantidade de calor emitida por unidade de tempo. Exprime-se em watt (w) ou em quilocaloria por hora (Kcal/h). A condutividade térmica é o fluxo de calor que passa, por hora, através de um metro quadrado de uma parede, com um metro de espessura, para a diferença de 1ºC de temperatura, entre as suas duas faces. λ = 1.16w/m.ºC ou 1Kcal/hmºC Propriedades Térmicas Dilatação linear O coeficiente de dilatação linear de um sólido é a variação sofrida por uma unidade de comprimento, ao alterar de 1ºC a sua temperatura. No intervalo de 20ºC a 220ºC, o coeficiente de dilatação linear do vidro é de 9x10 –6 Exemplo: Um vidro com 2m de comprimento, ao ser aquecido 30ºC, sofrerá um aumento de comprimento de l x Δl x Δt =2000 x 9 x 10-6 x 30 = 0,54 mm. Propriedades Térmicas Transmissão térmica As transferências de calor entre a superfície de uma parede e o meio envolvente são feitas por convecção e por radiação. Pelo contrário, o fluxo de calor no interior da parede será feito por condução. As trocas de calor entre o meio circundante e as superfícies da parede são definidas através dos coeficientes he e hj, de troca superficial das faces exterior e interior, respectivamente (em Kcal/hmºC). Propriedades Térmicas Resistência ao fogo O grau de resistência ao fogo dos elementos de construção é determinado de acordo com os resultados obtidos em ensaios normalizados; as amostras ensaiamse em fornos que simulam um incêndio. O aquecimento em função do tempo é definido através da relação: T – T0 = 345 log (8t + 1), em que: T – temperatura do meio envolvente da amostra T0 – temperatura inicial da amostra t – tempo de exposição ao fogo da amostra (em minutos) Propriedades Acústicas: Intensidade, pressões e níveis acústico Frequência Transmissão de sons Altura Normatização ABNT NBR 12067/2001 – Vidro plano – Determinação da resistência à tração na flexão. Especifica um método para a determinação da resistência à tração na flexão de vidros planos. Adicionalmente, apresenta-se o procedimento para a medição da flexão máxima oriunda do carregamento, a ser determinado sempre que houver interesse. ABNT NBR 14488/2000 – Tampos de vidro para mesa – requisitos. Especifica as exigências de desempenho e medidas lineares necessárias para garantir a segurança da aplicação de vidro plano na composição de mesas que tenham o vidro como componente de uso aplicado à sua utilização Normatização ABNT NBR 14564/2000 – Vidros para sistemas de prateleiras – requisitos e métodos de ensaio. Especifica as exigências de desempenho e medidas lineares necessárias para garantir a segurança da aplicação de vidro plano na composição de sistemas de prateleiras. ABNT NBR 14207/1998 – Boxes de banheiro fabricados com vidro de segurança temperado – projeto, instalação e materiais utilizados. Estabelece os requisitos mínimos de segurança para os materiais utilizados no projeto e instalação de boxes fabricados a partir de painéis de vidro de segurança temperado, para uso em apartamentos, casas, hotéis e outras residências. Normatização ABNT NBR 11706/1992 – Vidros na construção civil. Fixa as condições exigíveis para vidros planos aplicados na construção civil. ABNT NBR 7199/1989 – Projeto, execução e aplicação de vidros na construção civil. Fixa as condições que devem ser obedecidas no projeto de envidraçamento. Refere-se à aplicação de vidros em janelas, portas, divisões de ambientes, guichês, vitrines, lanternins, sheds e clarabóias Patologias Os vidros têm de ser trabalhados e colocados respeitando as disposições feitas pelas normas técnicas, observando-se quatro regras básicas na aplicação: folga calço, dimensionamento e acabamento das bordas. As duas primeiras dizem respeito à sua relação com a estrutura (ambas evitam que os esforços de dilatação térmica e de torção dos materiais causados pelas cargas de vento quebrem o vidro); o dimensionamento diz respeito à sua função (no caso de portas e divisórias, o vidro deverá ser temperado; para uso em coberturas e fachadas é obrigatório que seja laminado ou aramado); por fim, quanto às bordas, estas devem ser lapidadas, para eliminar as micro-fissuras e dificultar as possíveis propagações de trincas. Patologias Corrosão: Ocorre devido a ataques químicos, sempre que a água fica em contato com a superfície de um vidro, muitas reações químicas poderão ocorrer, causando erosão ou manchas. Essa reação é o primeiro estágio de corrosão. Se esse primeiro estágio continuar sem interrupção por alguns minutos poderá iniciar outra reação muito mais prejudicial. Durante os estágios iniciais dessa reação, ocorrem furos microscópicos na superfície. Se a reação continuar, o ataque superficial ficará mais aparente e o vidro poderá irisar ou apresentar uma corrosão acentuada. Importância ambiental O vidro é um material 100% reciclável, pode ser utilizado como matéria prima para produção de novos tipos de vidro. Retornável: Podem ser reutilizados sem comprometimento de desempenho após lavagem com detergentes ou temperaturas elevadas. Reutilizável: Após a aplicação inicial, pode sem empregado para usos diversos daqueles para os quais foram originalmente produzidos Por qual material o vidro poderá ser substituído futuramente? Um provável substituto do uso do vidro na construção civil é o policarbonato, as vantagens da sua utilização estão conquistando cada vez mais o mercado da construção civil. Versatilidade, durabilidade, leveza e outras características do produto estão fazendo com que o polímero conquiste cada vez mais novos adeptos na construção civil. São inúmeras vantagens em relação aos seus similares como vidros, acrílicos e outros plásticos. A resistência a impactos do material, por exemplo, pode serde 30 a 250 vezes maior que o vidro, dependendo do tipo de chapa. Além disso, fatores como a facilidade de manuseio, por ser um material auto extinguível (não propaga chama), a leveza, a possibilidade de curvatura e luminosidade. Vantagens Estética; Maior aproveitamento da luminosidade; Conforto; Sensação de amplitude; Beleza e claro; Economia de energia ; Material versátil, pode ser utilizado em escadas prateleiras transparentes coloridos e outras características como divisores e cubículos; Reciclável; Difícil de ser corrosivo. Desvantagens Aumento no custo da obra; Não é recomendado para áreas propensas a terremotos; Alto custo de manutenção; Peso relativamente grande Menor condutibilidade térmica; Fragilidade; Dificuldade no fechamento hermético. Segurança Itens de Segurança Capacete; Calça jeans; Camisa; Luvas; Óculos; Ventosas; Avental mangote; Cinto de segurança; Máscara de pó. Lona de proteção para o piso Colocações externas, como exemplo, sacadas Ventosas Simples; Dupla; Tripla; Quadrupla; Ligeiramente curva ventosas; Par pegador de chapa cinto de segurança; Articulada. Cuidado ao armazenar e usar Limpar o vidro e as borrachas armazenar abertas e guardá-las em local seco e ventilado Carregamento de Chapas de Vidro Concreto verde Concreto substituindo a areia por vidro Referências Bibliográficas: ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Vidro plano - Determinação da resistência à tração na flexão – NBR 12067. Rio de Janeiro: ABNT, 2001. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Vidro plano - Tampos de vidro para mesa – requisitos – NBR 14488. Rio de Janeiro: ABNT, 2000. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Vidros para sistemas de prateleiras – requisitos e métodos de ensaio – NBR 14564. Rio de Janeiro: ABNT, 2000. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Vidros para sistemas de prateleiras – requisitos e métodos de ensaio – NBR 14564. Rio de Janeiro: ABNT, 2000. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Boxes de banheiro fabricados com vidro de segurança temperado – projeto, instalação e materiais utilizados – NBR 14207. Rio de Janeiro: ABNT, 1998. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Vidros na construção civil. Fixa as condições exigíveis para vidros planos aplicados na construção civil– NBR 11706. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto, execução e aplicação de vidros na construção civil – NBR 7199. Rio de Janeiro: ABNT, 1989. Referências Bibliográficas: CESCONETTO, Nádia; DAUX, José Augusto; SOUZA, Crisley Taise; VIANNA, Gustavo Bulcão. Vidros. jun. 2010. Dissertação – Universidade do Sul de Santa Catarina, Unidade Ponte do Imaruim, Palhoça, jun. 2010.http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNIT091_2006_ES.pdf ELISA, Maria. Capítulo 1: estudo bibliográfico. 11 de mar. de 2008. Disponível em: <http://www.tede.udesc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1213>. Acesso em: 05 de set. de 2015 USP, A Indústria e a Produção Do Vidro. 14 de mar. De 2007. Disponível em: <http://www.usp.br/fau/deptecnologia/docs/bancovidros/prodvidro.htm>. Acesso em: 06 de set. de 2015 Policarbonato: Solução para Construção Civil. Disponível em: <http://wwwo.metalica.com.br/policarbonato-solucao-para-construcao-civil>. Acesso em: 08 de set. de 2015 Bibliografia Complementar: O vidro. Disponível em: <http://http://www.cebrace.com.br/v2/vidro>. Acesso em: 04 de set. de 2015 OBRIGADO!
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