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2 RESUMO Este relatório apresenta a forma em que o vidro é utilizado na construção civil, tanto para fins estruturais, quanto para ornamentais. O objetivo do trabalho mostrar os processos de fabricação pelo qual o material passa e suas diferentes variações que divergem na forma como é utilizado. Com esse intuito, e por meio de pesquisas em livros e monografias, obteve-se resultados sobre a fabricação e suas derivações, onde, através de uma visita técnica pode-se observar a utilização do mesmo na prática. Por mais que seja um material de alto custo, os benefícios em estética e espaço são de notoriedade, favorecendo um melhor uso da iluminação natural que ocasiona uma economia de energia. Contudo, pode-se dizer que quanto mais se desenvolve processos tecnológicos que permitam a otimização do vidro, mais vantajoso será utilizá-lo, não só na construção, mas na resolução de diversos problemas. Palavras-chave: Vidro, Aplicações, Construção Civil. 3 Sumário 1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 5 2. DESENVOLVIMENTO ................................................................................................... 6 2. 1 Definição ......................................................................................................................... 6 2.2 Tipos de vidros ................................................................................................................. 7 2.2.1 Vidro monolítico ....................................................................................................... 7 2.2.2 Vidro termoendurecido .............................................................................................. 7 2.2.3 Vidro temperado ........................................................................................................ 7 2.2.4 Vidro laminado .......................................................................................................... 8 2.2.5 Vidro insulado ........................................................................................................... 8 2.2.6 Vidro com revestimento baixo-reflexivo (Low-E): ................................................... 8 2.3 Obtenção ........................................................................................................................... 8 2.4 Fabricação ......................................................................................................................... 9 2.4.1 Método artesanal............................................................................................................ 9 2.4.2 Método Industrial .......................................................................................................... 9 3. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ......................................................................... 10 3.1 Propriedades Mecânicas ................................................................................................. 10 3.1.1 Ductibilidade ........................................................................................................... 12 3.1.2 Resistência à Tração ................................................................................................ 12 3.1.3 Resistência à Compressão ....................................................................................... 12 3.1.4 Resistência à Flexão ................................................................................................ 12 3.1.5 Elasticidade .............................................................................................................. 13 3.2 Propriedades Físicas ....................................................................................................... 13 3.2.1 Densidade ................................................................................................................ 13 3.2.2 Dureza ...................................................................................................................... 13 3.2.3 Resistência à abrasão ............................................................................................... 13 3.3 Propriedades Térmicas ................................................................................................... 13 3.3.1 Dilatação Linear ...................................................................................................... 14 4 3.3.2 Tensões de Origem Térmica .................................................................................... 14 3.4 Propriedade Química ...................................................................................................... 14 3.5 Propriedades Óticas ........................................................................................................ 14 3.4.1 Refração ................................................................................................................... 15 3.4.2 Reflexão ................................................................................................................... 15 3.5 Vidros Estruturais ........................................................................................................... 16 3.6 Vidros De Segurança ...................................................................................................... 16 4. VANTAGENS E DESVANTAGENS ........................................................................... 19 4.1 Vantagens da utilização: ................................................................................................. 19 4.2 Desvantagens da utilização:............................................................................................ 19 5. VISITA À OBRA ............................................................................................................ 19 6. CONCLUSÃO ................................................................................................................. 21 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 22 8. ANEXO ............................................................................................................................ 23 5 1. INTRODUÇÃO O mundo contemporâneo, ao ser analisado do ponto de vista da construção civil, percebe-se um aumento significativo na utilização de materiais vítreos. No processo tecnológico, cada vez mais sofisticado, as edificações crescem verticalmente, e se faz necessário então, a redução de cargas permanentes na estrutura, assim aumentando o uso de vidro em fachadas, devido às altas cargas de alvenaria. Após o crescente número de estudos, pesquisadores perceberam uma estrutura molecular atípica para seu estado físico, com isso o vidro é um material que ainda possui discussões entre autores quanto a sua classificação. Devido ao seu ganho estético/arquitetônico que proporciona no projeto, o vidro ganhou espaço rapidamente nas edificações modernas, proporcionando uma luminosidade natural no interior do imóvel. Porém, junto a isso veio a questão do calor que estava sendo gerado dentro dos edifícios, problema relatado na sede da ONU em Nova York, devido ao efeito estufa gerado pelo vidro por transmitir a radiação infravermelha. Apenas após solucionar o problema com o uso de ar-condicionado, o emprego de vidro cresceu notoriamente e estudos sobre ele também. Passando por rigorosas análises, por exemplo térmicas, acústicas e reflexivas, proporcionando aos vidros diversas propriedades, seu usopode ser orientado para várias finalidades. A não utilização de vidros apropriados pode acarretar diversos acidentes, como ocorreu no centro financeiro de Londres no qual o edifício Walkie Talkie, devido ao formato côncavo da sua fachada composta de vidros espelhados gerou desconforto aos pedestres devido ao excessivo índice de reflexibilidade, acarretando, em casos mais extremos, o derretimento de automóveis. No Brasil, normas regulamentam a utilização de vidros na construção civil, proporcionando maior segurança e desempenho nas edificações, recomendando tipos de vidros de acordo com seus usos, assim estabelecendo requisitos mínimos para propriedades acústicas, térmicas e reflexivas. Além do estudo teórico, este trabalho contou com uma visita técnica à uma residência em construção (aproximadamente 95% de conclusão), cujo o emprego do vidro se deu em diversos locais da casa, como teto, esquadrias, fachada, corrimãos e guarda-corpos. Figura 1:Reflexo da fachada do edifício Walkie Talkie 6 2. DESENVOLVIMENTO 2. 1 Definição Segundo Barros (2010), o vidro é caracterizado por ser um material inorgânico, amorfo e fisicamente homogêneo. Obtido a partir do resfriamento de um composto em fusão, endurece pelo aumento sucessivo de viscosidade até atingir sua rigidez, porém sem sofrer cristalização (característica fundamental dos sólidos). Portanto, como o material não consegue formar cristais, isso lhe confere estrutura atômica amorfa, ou seja, não existe forma definida para a geometria molecular. Figura 2: Comparação entre estrutura atômica cristalina e amorfa. Barros complementa sua definição mostrando que o vidro permanece em uma condição análoga ao estado líquido da matéria, mas devido a sua altíssima viscosidade pode ser considerado como material sólido para fins práticos. Uma peculiaridade de materiais sólidos é que após aquecidos em altas temperaturas, o resfriamento acompanha uma curva caraterística (figura 2). Comparando com a curva de resfriamento do vidro, nota-se demasiada discrepância, assim, definindo o vidro como um material não-sólido. Figura 3: Gráfico TEMPO X TEMPERATURA de materiais sólidos e vidro 7 Surge então um questionamento, pois o vidro é rígido o suficiente para não estar no estado líquido, porém não se enquadra na definição de sólido, tampouco é um gás. Então, como definir fisicamente o vidro? Para Akerman (2000), a definição do vidro é “um sólido, não cristalino, que apresenta o fenômeno de transição vítrea”. Pois entende-se que na transição vítrea, o ponto cujo o resfriamento do vidro deveria estar realocando os átomos para formar cristais, porém a viscosidade é tão alta que impossibilita essa movimentação (reagrupamento dos átomos), dando ao vidro suas propriedades similares a sólidos, mas com estrutura não definida de líquidos. No Brasil, a norma que rege a utilização de vidros na construção é a NBR 7199 que recentemente (2016) passou por revisão, complementando e definindo novos padrões, trazendo mais clareza, seguranças e referências internacionais. A revisão já estava sendo esperada pelos profissionais da área, devido à falta de informações e ambiguidades presentes na versão anterior que datava de 1989. 2.2 Tipos de vidros Devido a sua antiguidade que data há 4.000 anos a.C, o vidro é um material bastante utilizado em diversos ramos da indústria, desde um vaso de decoração ou um óculos até o cobrimento da fachada do atual maior edifício do mundo, Burj Khalifa (828 metros de altura). Assim, com o tempo descobriu-se novas formas de otimização do vidro, conforme sua utilização. Na construção civil destacam-se seis tipos de vidro, cada um com suas características relevantes para seu determinado uso. São eles: 2.2.1 Vidro monolítico: Também conhecido como vidro float não temperado, depois de seu processo de recozimento, pode ser cortado, usinado, perfurado e polido. A deposição da camada metalizada do vidro monolítico ocorre sobre o substrato incolor ou colorido. Seu uso é comum onde necessita-se de cores, podendo este também ser laminado, dando assim, um conforto e segurança maior. 2.2.2 Vidro termoendurecido: Seu processo é realizado através de aquecimento e resfriamento, costuma ser até duas vezes mais forte que o monolítico. É utilizado em locais que necessitam de um reforço maior contra o vento ou quebra térmica. 2.2.3 Vidro temperado: Diferentemente do vidro monolítico, o vidro temperado, após seu resfriamento, não tem possibilidades de ser cortado ou perfurado devido às suas propriedades físicas. Atualmente, é um dos vidros mais utilizados, visto que este possui maior resistência mecânica e maior segurança quando se é quebrado, por exemplo. 8 2.2.4 Vidro laminado: Formado por duas ou mais lâminas de vidro que são unidas por películas de polivinil butiral (PVB), o vidro laminado se adequa ao projeto de acordo com o tipo de cor e espessura desejada. Pode ser utilizado contra vandalismo, furacão, e explosão de bomba. 2.2.5 Vidro insulado: Assim como o laminado, o vidro insulado é composto por duas lâminas de vidro, porém, o espaçamento entre as lâminas é preenchido por uma camada de ar ou demais gases pesados, que melhoram seu desempenho térmico-acústico, por este motivo, pode ser utilizado quando se pretende reduzir o consumo de energia no interior do edifício. 2.2.6 Vidro com revestimento baixo-reflexivo (Low-E): Com o Low-E é possível obter ganhos energéticos devido a sua alta capacidade de transmitância e absortância de calor. Com isso, é possível reduzir os custos energéticos. Figura 4: Comparativo de transmissibilidade 2.3 Obtenção O método clássico e mais utilizado atualmente para a produção do vidro é chamado de fusão/resfriamento. As matérias-primas são misturadas, levadas ao aquecimento em temperaturas elevadíssimas, causando a fusão. São moldadas no formato desejado e depois resfriadas. 9 2.4 Fabricação A principal matéria-prima do vidro é a sílica ou dióxido de silício (SiO2) que está presente na areia. Porém, nas fábricas costuma-se usar outra forma cristalina da sílica, o quartzo. A barrilha ou carbonato de sódio (Na2CO3) e o calcário ou carbonato de cálcio (CaCO3) são outros dois componentes que formam o vidro. Os três materiais são triturados, transformados em pó e, depois, misturados na proporção adequada, formando a chamada mistura vitrificável. Essa mistura é levada para o forno à uma temperatura de cerca de 1500ºC. Com a fundição, forma- se uma espécie de massa pastosa que é formada pelos silicatos de cálcio e sódio. 2.4.1 Método artesanal Um dos processos mais comuns e artesanais de fabricar o vidro é através do que se chama de vidro soprado, que consiste em se obter uma bola de vidro na ponta de um tubo de aço (cana de vidreiro) e, com a boca, soprar nessa bola até que surja o formato desejado. Para tanto, a fabricação é feita no interior de um forno. Quando o material está quase fundido, com temperatura em torno de 1.500 °C é preciso imergir um canudo de ferro e retirá-lo rapidamente após dar-lhe umas voltas trazendo na sua extremidade uma bola de matéria incandescente. O encarregado pelo processo deve colocar a bola incandescente de vidro dentro de um molde e assoprar o canudo. A bola vai se avolumando até preencher o espaço do molde. A peça é levada à seção de corte onde a parte que é presa no canudo é cortada com um tipo de maçarico. Depois, a peça vai para a seção de resfriamento gradativo, sendo que ao final do resfriamento estará pronta para ser utilizada. 2.4.2 Método Industrial Na indústria, se faz o uso do mesmo método artesanal ou um processo semelhante, que conta com três etapas. Na fusão, se aquece a matéria-prima até uma temperatura entre 1.600 °C e 1.800°C, para que se tornem fluidose possam ser moldados. A segunda etapa é a moldagem, quando o vidro esfria gradualmente e endurece, indo do estado líquido a uma consistência semelhante à do mel, quando a temperatura cai de 1.600°C a 800°C. Na etapa final, o resfriamento, o vidro esfria de modo controlado, de 600°C a 100°C. Já os métodos de moldagem variam conforme o formato desejado para o vidro, no caso do vidro plano, é usado um molde que tem um tamanho padrão. Assim, o material já sai com o tamanho pronto para ser comercializado. Além do vidro comum, outro tipo de vidro muito utilizado é o vidro temperado, que é produzido por meio de um processo de têmpera, que será abordado no item 3.6 – vidros de segurança. 10 3. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS As propriedades dos vidros, assim como de todos os outros materiais, dependem de suas características estruturais atômicas. A estrutura por sua vez, está condicionada principalmente pela composição química, e em menor escala também pela história térmica. A variação das propriedades com a composição pode ser avaliada em função da concentração dos componentes e a história térmica depende da velocidade com a qual é efetuado o resfriamento do vidro, assim determinando o grau de relaxação estrutural que influi sobre suas características finais. 3.1 Propriedades Mecânicas Antes de entrarmos propriamente no assunto, vamos apresentar algumas definições, inclusive associando-as aos termos correspondentes em inglês: • Frágil (Brittle) - Baixa resistência ao impacto; • Fraco (Fragile) - Baixa resistência à ruptura; • Duro (Hard) - Difícil de riscar; • Rígido (Stiff) - Resistente à deformação elástica; • Tenaz (Tough) - Resistente ao impacto. O vidro é um material frágil, porém não fraco. Ele tem grande resistência à ruptura, podendo ser utilizado em fachadas, por exemplo. É duro e rígido, porém não é tenaz, não sendo apropriado para aplicações sujeitas à impactos. Se compararmos o vidro com um material tenaz, o aço por exemplo (figura 5), quando este último é submetido às cargas crescentes num ensaio de tração, no regime elástico em que ele se comporta como uma mola, quando cessada a força que o deforma, retorna à forma original. Porém, chegando-se a um valor de tensão, denominado limite de resistência, ele vai se deformar plasticamente (não volta mais à forma original) e se continuar a aumentar o esforço vai se romper no valor conhecido como limite de ruptura. Figura 5: Comparativo de tensões entre o aço e o vidro, Fonte: Torres 2015. 11 O vidro, na região elástica se comporta como o aço, quando a tensão cessa ele volta ao formato original, porém o vidro não se deforma plasticamente à temperatura ambiente e ao passar seu limite de resistência se rompe catastroficamente. Em outras palavras, o vidro não avisa que vai se romper, ele simplesmente se rompe, ou seja, seu limite de resistência é igual ao limite de ruptura. Pode-se calcular teoricamente a resistência de um material frágil, pois, a força necessária para rompê-lo é a necessária para romper as ligações dos seus átomos. No caso dos vidros comerciais, esta força é da ordem de 21 GPa (2100 Kg/mm²). Porém, na prática, raramente se consegue, em condições muito especiais, chegar a 15 GPa (1500 Kg/mm²) e vidros comuns como de uma garrafa de cerveja, ou de janelas apresentam resistência da ordem de 0,01 a 0,1 GPa (1 a 10 Kg/mm2). Resistência kg/mm2 2100 100 - 1500 100 - 500 20 - 100 4-20 0 - 4 Resistência teórica Resistência de fibras de vidro Resistência de vidros polidos a ácido Resistência de objetos de vidro c/ leve danificação da superfície Resistência de objetos de vidro manuseados normalmente Resistência de objetos de vidro c/ forte danificação da superfície Situações Tabela 1: Resistência mecânica real do vidro em diversas situações Para explicar esta marcante discrepância entre a resistência teórica e a resistência mecânica real dos materiais frágeis sugeriu-se que falhas internas ou superficiais atuam como amplificadores de tensão e que a separação das superfícies ocorre sequencialmente ao invés de simultaneamente. Todos os materiais se rompem (fraturam) quando submetidos a um carregamento com uma força elevada – seja ela de tração ou de compressão. O método mais apropriado para a sistematização desse estudo é aquele que utiliza o conceito de tensão, σ, assim, a tensão de tração é definida por: σ = F/A. A resistência mecânica (tensão na qual o material se rompe) é a propriedade mais importante para os materiais estruturais. Um material com valor elevado nessa propriedade torna possível não só a própria existência do bem material, mas principalmente, a redução no peso da estrutura. É importante saber, contudo, que as características finais do componente mecânico podem diferir (para melhor ou pior) daquelas do material original após o processamento e a montagem. 12 3.1.1 Ductibilidade Ductilidade é a propriedade dos materiais que lhes permite passar através da deformação permanente, tais como alongamento e flexão, devido a uma força exercida sobre eles. Materiais menos dúcteis tais como o vidro pode suportar apenas forças relativamente baixas antes de quebrar. Logo, o vidro é definido como frágil e é possível medir a resistência à tração, que é proporcional à sua fragilidade. 3.1.2 Resistência à Tração A resistência à tração do vidro varia de 300 a 700 N/cm² e depende de: • Duração da carga para cargas permanentes (a resistência diminui cerca de 40%); • Umidade (diminui cerca de 20%); • Temperatura (a resistência diminui com o aumento da temperatura); • Estado da sua superfície; • Os componentes e suas proporções. 3.1.3 Resistência à Compressão A resistência à compressão do vidro pode variar bastante dependendo de sua constituição, na tabela abaixo pode-se verificar valores para vidros comum (float) e o vidro temperado, lembrando que poderá ocorrer variações grandes mesmo que na própria categoria do vidro, então é sempre importante verificar com fabricante as características do vidro que se está pretendendo comprar. Resistência à Compressão do Vidro Tipo Tensão (σ) Float 40 Temperado 140 Tabela 2: Resistencia à compressão do vidro (tensão de ruptura), Fonte: Bauer, 2008. 3.1.4 Resistência à Flexão Um vidro submetido à flexão fica com uma face em compressão e outra em extensão. A resistência à ruptura em flexão é de 40 MPa (N/mm²) para um vidro float com recozimento, 120 a 200 MPa (N/mm²) para um vidro temperado (dependendo da espessura, do acabamento das arestas e do tipo de manufatura). A elevada resistência do vidro temperado é devida ao fato de que este tratamento expõe as faces do vidro a uma forte compressão. 13 3.1.5 Elasticidade O vidro é um material perfeitamente elástico: nunca apresenta deformações permanentes. No entanto, é frágil, quando submetido a uma flexão constante, ou seja, parte-se sem apresentar indício anteriores. � Módulo de Young, E Este módulo exprime a força de tração que seria teoricamente necessária aplicar a um provete de vidro para lhe produzir um alongamento igual ao seu comprimento inicial. Exprime-se em força por unidade de superfície. Para o vidro: E = 7 x 1010 Pa = 70 GPa. � Coeficiente de Poisson, γ Quando um provete de vidro é alongado por ação de uma tensão mecânica, verifica-se uma retração da sua seção. O coeficiente de Poisson γ (também conhecido como coeficiente de contração lateral) é a razão entre a retração unitária da seção na direção perpendicular ao sentido do esforço e o alongamento unitário na direção do esforço. Para vidros de construção, o valor do coeficiente γ é de 0,2. 3.2 Propriedades Físicas 3.2.1 Densidade A densidade do vidro é de 2.5, ou seja, o vidro tem uma massa de 2.5 kg por m²de superfície e por milímetro de espessura para os vidros planos. A massa volumétrica do vidro, expressa no sistema de unidades oficial, é de 2.500 kg/m³. Assim, um metro quadrado de vidro com 4 mm de espessura tem uma massa de 10 kg. 3.2.2 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 de 6.5 entre a ORTOSE (6) e o quartzo (7). 3.2.3 Resistência à abrasão A resistência a abrasão, ou seja, resistência ao desgaste superficial do vidro é de aproximadamente 16 vezes mais resistente que o granito. 3.3 Propriedades Térmicas A resistência térmica (R) de um material corresponde à dificuldade de transmissão de calor e é determinada pelo quociente entre a espessura do material (E) e a sua condutividade térmica (λ): 14 R (W/K.m²) = E (m) / λ (W/K.m). Quanto menor for a condutividade térmica e maior a espessura do material, mais eficaz será o isolamento térmico. A condutividade térmica do vidro é de 0,72-0,86 (W/K.m²) 3.3.1 Dilatação Linear A dilatação linear é expressa por um coeficiente que mede o alongamento expresso em unidades de comprimento para uma variação de 1°C. Este coeficiente é geralmente dado para um intervalo de temperaturas de 20 a 300°C. O coeficiente de dilatação linear do vidro é de 9x10- 6. Por exemplo, um vidro com 2 metros de comprimento (expressos em mm), ao aquecer 30°C, verifica-se um alongamento de 2.000 x 9x10-6 x 30 = 0,54 mm. Uma elevação de temperatura de 100°C resulta numa dilatação de cerca de 1 mm para um vidro com um metro. 3.3.2 Tensões de Origem Térmica Devido à baixa condutividade térmica do vidro, o aquecimento ou o arrefecimento parcial dele origina tensões no seu interior que podem provocar rotura (neste caso, designada como "ruptura térmica"). A ocorrência mais frequente de risco de ruptura térmica reporta aos bordos de um vidro submetido à forte exposição solar, dado que os bordos estão dentro do caixilho e que estão a aquecer mais lentamente que a superfície do vidro. Quando as condições de utilização ou montagem acarretam o risco de um vidro estar submetido à diferenças de temperatura importantes, será necessário tomar algumas precauções durante a montagem e a manufatura. Um tratamento complementar (têmpera) permite ao vidro temperado suportar diferenças de temperatura de 150 a 200°C. 3.4 Propriedade Química Entre as principais características do vidro destaca-se sua elevada durabilidade química. Não obstante suas boas qualidades, nem os melhores vidros (por ex. o de SiO2) podem ser considerados rigorosamente inertes. Portanto, todos os vidros sofrem alterações superficiais quando colocados em contato com uma solução aquosa. Os vidros são muito resistentes a soluções ácidas e levemente básicas (pH < 9), porém são atacáveis por soluções básicas. A única exceção é o ácido fluorídrico (HF). 3.5 Propriedades Óticas O vidro, por não apresentar estrutura cristalina, mas sim randômica em todas as direções, tem a característica de ser isotrópico, isto é, suas propriedades independem da posição na qual são 15 analisadas. Portanto, quando uma massa de vidro é homogênea e não sujeita à tensões, ela é opticamente isotrópica. Quando um feixe de luz incide sobre uma superfície de vidro, parte da luz é refletida e o restante passa para dentro do vidro, onde, devido a maior densidade deste, o feixe é desviado, ou refratado. Parte da energia luminosa é perdida por absorção no vidro. Com a saída do feixe pela superfície oposta, o fenômeno de reflexão e refração se repete. A transmitância do vidro é a relação entre a intensidade do feixe emergente e a intensidade do feixe incidente. 3.4.1 Refração Quando a luz passa do ar para um meio ótico mais denso, como o vidro, sua velocidade é reduzida. A relação entre estas velocidades é conhecida como índice de refração (η) do meio mais denso: η = ��� �� Onde: ��� = �� ���� �� �� �� = �� ���� �� ���� Se o feixe de luz incide sobre a superfície do vidro não perpendicularmente, mas em outros ângulos, o feixe no vidro vai se desviar em direção à perpendicular. O índice de refração pode ser determinado a partir de dois ângulos: η = ���θ� ���θ� Onde: sinθ� =seno do ângulo de incidência e sinθ� = seno do ângulo de refração Para efeito de comparação de diferentes vidros, o índice de refração entre vidro e ar é comumente medido com luz monocromática com comprimento de onda de 598,3nm. Neste comprimento de onda, os índices de refração dos vidros ao silicato se situam entre 1,458 para sílica fundida e 2,00 para vidros óticos muito densos. 3.4.2 Reflexão A proporção de luz refletida de uma superfície de vidro polida, é usualmente pequena. Esta proporção depende do índice de refração do vidro η, e do ângulo de incidência (ângulo formado com a perpendicular ao ponto onde a luz incide sobre a superfície). Para incidência normal, R, a fração de luz refletida por uma única superfície pode ser determinada pela fórmula de Fresnel: R=[( η-1)/( η+1)]² Por esta razão, é que os vidros mais densos, como os vidros ao chumbo, apresentam a característica de serem mais brilhantes e são empregados na produção de lustres e peças “mais nobres”. 16 3.5 Vidros Estruturais Como sabe-se, o vidro é um material usado na construção civil há muito tempo, porém sua utilização para fins estruturais é recente. Para arquitetura, é um material excelente, pois proporciona entrada de iluminação natural e é um material reciclável, podendo assim tonar-se construções mais sustentáveis. Aos engenheiros é um desafio enorme, aliar a segurança ao projeto, pois o vidro é um material frágil, ou seja, não apresenta deformações antes de sua ruptura. No Brasil, sua utilização ainda é pequena, assim não existe norma em vigor, porém outros países como Austrália e Inglaterra já contam com esse suporte. Projetistas brasileiros recorrem às normas estrangeiras quando se necessita empregar o vidro para fins estruturais. Torres (2015), em sua monografia faz um estudo de caso sobre o tema, o projeto requeria a execução da entrada de um empreendimento (figura 5), cujo opção era adotar o vidro como material de vigas e pilares. Figura 6: Esquema 3D do uso de vidro em pilares e vigas, FONTE: Torres 2015 3.6 Vidros De Segurança No Brasil, a NBR estabelece obrigatoriedade dos vidros de segurança nos seguintes casos: • Balaustradas, parapeitos e sacadas; • Vidraças não verticais sob passagens; • Claraboias e telhados; • Vitrines; • Vidraças que são expostas ao exterior da edificação. De acordo com Bauer, a diferença característica de vidros considerados de segurança para outros vidros é o fato que nos de segurança, quando se alcança a tensão de ruptura, o conjunto produz estilhaços pequenos menos suscetíveis a causar ferimentos graves. Considera-se como vidros de segurança: o vidro temperado, laminado e aramado. 17 • Vidro temperado: É o mais resistente que o vidro comum tendo aproximadamente 140 Mpa de resistência à compressão, sendo que o vidro float comum tem cerca de 40 Mpa de resistência à compressão. O processo de têmpera, na maior parte dos casos, é feito aquecendo o vidro à uma temperatura média de 700° C e resfriando rapidamente por meio de jateamento de ar, gerando assim, tensões de compressão na superfície, tornando o vidro mais denso e resistente. É com essa diferença de pressão que ao se romper, o vidro se fragmenta em pequenos pedaços, geralmente sem ponta, evitando acidentes graves (figura 6). Figura 7: Tenções e trincas no vidro temperado, Fonte: Gardian SunGuard. A têmpera do vidro também pode ser feita com processo químico, mergulhando o vidro em uma solução de sais fundidoscom grande concentração de íons de potássio (KNO3). A grande vantagem deste procedimento é a possibilidade de "temperar" peças de 1 mm, espessura não permitida quando a tempera é realizada em forno, pois é necessário tamanho mínimo de 3 mm. A têmpera do vidro, através de processos químicos, não é tão utilizada na indústria, devido ao seu alto custo e mão de obra qualificada. Outra característica do vidro temperado é possuir uma tenacidade muito maior que o vidro comum, se o impacto for direcionado no centro do vidro. Porém, essa resistência não é igual em todo o vidro, sendo o temperado, é extremamente frágil à impactos ocorridos nas bordas, que é onde geralmente ocorrem os impactos que o levam à ruptura. O vidro temperado é muito usado em vitrines, portas de vidro, box de banheiros, e qualquer local onde exista alta probabilidade de colisão e a maior resistência mecânica, fator primordial para esforços de vento na edificação. O ganho de resistência do vidro temperado acarreta uma desvantagem à ele, pois os estados de tenções impossibilitam alteração na peça, por exemplo, não é possível fazer cortes e furos. 18 • Vidro Laminado Consiste em duas ou mais lâminas de vidro interligadas por camadas de polivinil butiral-PVB, ou outra resina plástica que conserve propriedades de resistência e flexibilidade. É menos resistente à impactos que o vidro temperado (embora existam vidros laminados que usam laminas de vidro temperado no lugar do vidro comum), porém tem como vantagem ficar colado nas camadas plásticas, ou seja quando o vidro se rompe ele continua no lugar, não despedaçando nem se fragmentando, isso é muito importante por exemplo em guarda corpos, pois se fosse utilizado o vidro temperado uma pessoa poderia cair ao se chocar com o vidro, podendo causar um acidente fatal. Também é utilizado em tetos de vidro pois, caso ocorra o impacto de algum objeto e quebre, o vidro não irá vazar e causar um acidente. O vidro laminado também possui uma capacidade de filtrar os raios ultravioleta maior que o vidro comum, reduzindo em 99,6 % ou mais a transmissão desses raios. Além disso, também possui uma capacidade de isolamento acústico maior que o vidro comum, principalmente se for utilizado mais de uma camada de PVB. Há também o vidro a prova de balas que apesar de possuir algumas particularidades, também é formado com vidro laminado de várias camadas, entretanto ele também possui camadas de outros materiais • Vidro Aramado Ele é feito unindo duas lâminas de vidro, que ainda estarão em fusão com uma malha de aço semelhante a um arame, que ficará entre as duas lâminas de vidro e após a junção, são resfriadas gradativamente. Possui duas funções principais, a primeira semelhante ao vidro laminado é que o vidro após o rompimento fica preso na malha de aço, não se desprende, podendo ser usado então para guarda-corpos ou tetos de vidro. Já a segunda função dele é ser um vidro anti-chamas, já que o mesmo possui uma grande resistência ao fogo, podendo assim ser usado em portas corta-fogo ou saídas de incêndio. Figura 8: Esquema vidro laminado Figura 9: Vidro aramado 19 4. VANTAGENS E DESVANTAGENS As vantagens da utilização do vidro nas edificações são muitas: maior aproveitamento da luminosidade, conforto, sensação de amplitude e beleza. Sua utilização também é versátil e abrange praticamente todos os locais de um imóvel, que pode ser usado tanto em objetos ou até mesmo para contribuir com a estética da fachada da edificação. Para adequada utilização do vidro, dois fatores são levados em consideração na hora de escolher o tipo correto: o estético e o esforço ao qual o vidro será submetido. É possível encontrar no mercado, uma infinidade de modelos e qualidades, o que torna esse produto uma excelente opção para quem quer investir em projetos despojados. 4.1 Vantagens da utilização: • Acrescenta o embelezamento da fachada de um edifício; • Útil para fins ornamentais e decorativos tanto para interiores e exteriores dos edifícios; • Ajuda na economia de espaço interiores; • Executa efeitos de iluminação, que ocasiona em economia de energia; • É um material versátil que pode ser usado para fazer escadas, prateleiras transparentes, coloridas e outras características como divisores; • Difícil corrosão. 4.2 Desvantagens da utilização: • É caro e pode aumentar os custos de construção; • Não recomendado para uso em áreas propensas a terremotos; • Alto custo na manutenção; • Fragilidade; • Peso relativamente grande; • Dificuldade de manipulação. 5. VISITA À OBRA No dia 30 de outubro de 2017, segunda-feira, foi realizada uma visita técnica afim de observar a utilização do material vidro em uma obra de construção civil situada no endereço Rua 03 chac. 94 lote 15B - Cond. Imperium - Vicente Pires, tendo como responsável pela execução o engenheiro civil Sebastiao Ribeiro Alves, com um terreno de 400 m² sendo 320 m² de área construída. O anexo desse trabalho contém mais informações sobre a obra. 20 Figura 10: Fachada frontal. Figura 11: Ambiente interno. A obra é referente a uma casa já na fase de acabamento, notou-se uma valorização no aspecto do aproveitamento da luz natural (figura 10) com um emprego demasiado de vidro no imóvel, em tetos, porta, janela e paredes, totalizando 101,9 m² do material dividido entre 55,18m2 de vidro laminado utilizado no teto, pois demanda maior resistência a intempéries como por exemplo, chuva com granizo, com 8mm de espessura e 46,81 m² de vidro float com 6mm de espessura em áreas que não demandam tanto uso, assim, economizando no custo da obra. De acordo com o mestre de obra que estava acompanhado a visita, não foi usado nenhum tipo de fibra de vidro na realização de isolamentos acústicos e os vidros empregado no teto e paredes possui um material reflexivo. Foi informado pelo mestre de obra um custo 52 mil reais referente a vidros, o que inclui a mão de obra de instalação, sendo notável uma grande parcela em relação ao orçamento total da obra, orçada em 350 mil reais (Tabela 2). Tabela 3: Levantamento geral 21 6. CONCLUSÃO Este trabalho teve como objetivo principal reunir as informações sobre a utilização do vidro na construção civil, pois futuros profissionais como arquitetos e engenheiros necessitam conhecer profundamente os materiais que trabalham, assegurando a integridade das pessoas que por ventura usufruirão do espaço. Foi dado ênfase nas propriedades que o vidro fornece, como resistência mecânica, física e química, mostra-se também como os processos de fabricação são determinísticos para obtenção de algumas particularidades, por exemplo, o jateamento de ar no vidro temperado, conferindo- lhe maior resistências à compressão, característica procurada por engenheiros. A visita na obra trouxe ao trabalho e aos integrantes um olhar mais crítico quanto ao uso de vidros, procurando sempre a segurança dos moradores, porém, após consultas às especificações do vidro, observou-se que quando usado, o vidro consegue aliar versatilidade, segurança e desempenho à edificação, sem deixar de lado conceitos como sustentabilidade. Por fim, a descoberta que o vidro também pode ser utilizado com finalidades estruturais e que o Brasil ainda não regulamenta esse tipo de prática promove vários questionamentos quanto ao seu uso e abre portas também para diversas pesquisas na área, por exemplo, análise dinâmica. Portanto, o emprego de novas tecnologias, melhorando materiais já existentes fomentam novas pesquisas, aumenta números de empregos fazendo girar uma indústria gigante que é da construção civil. 22 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BARROS, Carolina. Apostila de vidros: Materiais de construção.Instituto Federal de Educação – RS. 2010. Disponível em: <https://edificaacoes.files.wordpress.com/2011/04/apo- vidros-completa-publicac3a7c3a3o.pdf >. Acesso em: 01 de novembro de 2017. AKERMAN, Mauro. Natureza, Estrutura e Propriedades do Vidro.2000. Disponível em: <http://www.ceap.br/material/MAT10052011151508.pdf>. Acesso em: 01 de novembro de 2017. TORRES, Lívia M. O. Estudo De Caso De Projeto Com Utilização De Vidro Estrutural. Monografia (TCC em engenharia civil) – Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2015. Manual técnico: build with light. Guardian SunGuard. Disponível em: < http://www.sa.pt.sunguardglass.com/cs/groups/sunguardsouthamerica/documents/web_assets/ gi_002781.pdf >. Acesso em: 01 de novembro. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – NBR 7199 – Projeto, execução e aplicação de vidros na construção civil, Rio de Janeiro – 1989. BAUER, Falcão L. A. Materiais de construção. 5° ed. Rio de Janeiro: LTC 2008. Vol 2. Pág. 865 23 8. ANEXO Tabela 4: Quantitativos de materiais Figura 12: Vista interna da edificação, com ênfase no vidro laminado empregado no teto. Figura 13: Localização da obra, mapa geral.
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