Parte III (Pag 153 a 197)

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ESCOLA DE ENGENHARIA Departamento de Engenharia Civil Mestrado em Engenharia Civil

-Novas tecnologias construtivas com vista sustentabilidade da construo-

PARTE III

ANALISE COMPARATIVA DA SUSTENTABILIDADE DE SOLUES CONSTRUTIVAS PARA PAVIMENTOS E PAREDES EXTERIORES

CAPTULO 7 OBJECTIVOS E METODOLOGIA ADOPTADA

7.1. Objectivos Nesta parte, pretende-se realizar uma anlise comparativa entre vrias solues construtivas existentes ao nvel dos pavimentos e paredes exteriores. Este estudo visa avaliar a sustentabilidade de cada soluo construtiva, atravs da sua comparao com a soluo mais corrente nos edifcios em Portugal.

Em primeiro lugar ser desenvolvida uma metodologia adequada anlise comparativa da sustentabilidade de solues construtivas. A metodologia desenvolvida, ainda que simples, por englobar o estudo de um reduzido nmero de parmetros, poder constituir uma base para futuras investigaes que abordem o desenvolvimento de sistemas mais complexos de anlise da sustentabilidade de solues construtivas e/ou de sistemas de avaliao da sustentabilidade dos edifcios, adequados s solues construtivas portuguesas.

Por fim, sero apresentados dois quadros resumo, um para os pavimentos e outro para as paredes exteriores, onde esto apresentados os resultados obtidos para cada uma das solues construtivas analisadas. Estes resultados podero servir de apoio aos projectistas na seleco das tecnologias construtivas a integrar num edifcio, de modo a que os desgnios por uma construo mais sustentvel sejam cada vez mais uma realidade.

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7.2. Metodologia adoptada

Na avaliao da sustentabilidade podem ser abordados vrios parmetros que nem sempre esto correlacionados entre si e que no se expressam na mesma grandeza. Por outro lado, o modo como cada um dos parmetros influencia a sustentabilidade no consensual nem imutvel ao longo do tempo. Assim, difcil expressar a sustentabilidade em termos absolutos, atravs de um indicador que integre todos os parmetros analisados e que permita a classificao do objecto analisado, relativamente sua sustentabilidade. Por exemplo, uma soluo que apresente boa performance ambiental e ao mesmo tempo no cumpra as exigncias funcionais mnimas, no pode ser considerada sustentvel. Por outro lado, uma soluo com bom desempenho ambiental e que cumpra todas as exigncias funcionais, mas em que o custo de construo ultrapassa largamente o custo da soluo construtiva convencional, no poder ser considerada sustentvel, pois o seu custo proibitivo constitui uma barreira sua implementao.

A sustentabilidade assim uma questo relativa, que deve ser avaliada comparativamente e relativamente prtica corrente a soluo de referncia num determinado pas/local. Deste modo, possvel verificar se, ao nvel de cada parmetro analisado, a soluo em estudo melhor ou pior do que a soluo de referncia. O patamar mnimo de sustentabilidade deve corresponder, numa primeira fase, soluo com mais expresso no mercado, devendo ser ajustado ao longo do tempo em funo do desenvolvimento tecnolgico. A soluo mais sustentvel depende daquilo que o limite tecnolgico pode proporcionar em cada momento.

Em pases onde a sustentabilidade da Construo uma temtica relevante encontram-se a ser aplicados e/ou em fase de desenvolvimento, alguns sistemas e ferramentas de avaliao da sustentabilidade. Desses destacam-se os seguintes:

Building Research Establishment Environmental Assessment Method (BREEAM), desenvolvido no Reino Unido (BRE, 2004);

Leadership in Energy & Environmental Design (LEED), desenvolvido nos Estados Unidos (USGBC, 2004);

Green Building Challenge (GBTool), ferramenta desenvolvida no mbito de um desafio internacional com vista promoo e avaliao de projectos sustentveis para edifcios (Greenbuilding, 2004).

Estes sistemas encontram-se sobretudo orientados para a avaliao do desempenho ambiental edifcios, numa perspectiva global, em que as principais reas de verificao se encontram descritas no quadro 7.1. A sustentabilidade das solues construtivas um dos parmetros considerados na avaliao da sustentabilidade global dos edifcios. A aplicao destes sistemas de avaliao pressupe a utilizao de solues construtivas que constam nas suas bases de dados ou o conhecimento prvio das caractersticas de cada soluo, pelo que a sua aplicao em Portugal ou em outros pases que no o de origem, nem sempre possvel devido especificidade das solues construtivas. Ser assim necessrio adaptar estes sistemas s solues construtivas que se integram nos edifcios portugueses, em que o primeiro passo consistir em desenvolver bases de dados que renam as principais caractersticas das solues construtivas.

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Quadro 7.1 Principais reas de verificao nos sistemas mais relevantes de avaliao da sustentabilidade dos edifcios (fonte: Pinheiro, 2003)

Sistemas de avaliao

BREEAM LEED (2.0) GBTool (1.8)

Principais reas de verificao

Energia;

Transporte;

Poluio;

Materiais;

gua;

Ecologia e uso do solo;

Sade e bem-estar

Sustentabilidade dos locais;

Eficincia de gua;

Energia e atmosfera;

Materiais e recursos;

Qualidade do ar interior;

Inovao e desenho.

Consumo de recursos;

Cargas ambientais;

Qualidade do ar interior;

Qualidade do servio;

Economia;

Gesto de pr operaes;

Transporte.

Como j se referiu, os sistemas de avaliao da sustentabilidade existentes no so adequados avaliao das solues construtivas. Desenvolve-se, assim, uma metodologia especfica para a anlise de solues construtivas que ser aplicada a algumas solues convencionais e no convencionais na Indstria da Construo portuguesa. Os resultados obtidos so passveis de ser utilizados na aplicao de sistemas de avaliao da sustentabilidade global de edifcios.

Neste trabalho, propem-se que a avaliao da sustentabilidade das solues construtivas se realize atravs de uma metodologia de anlise relativa, cuja base de comparao , para cada elemento construtivo, a soluo construtiva mais aplicada soluo de referncia. Esta metodologia desenvolvida especificamente no mbito deste trabalho, a que foi atribuda a denominao de Metodologia de Avaliao Relativa da Sustentabilidade de Solues Construtivas (MARS-SC), aborda trs grupos de parmetros: ambientais, funcionais e econmicos.

Depois de se estudarem, dentro de cada grupo, os parmetros pretendidos, a comparao entre as diversas solues construtivas realizada atravs de ndices de comparao. Estes ndices expressam a relao de grandeza existente entre um determinado parmetro na soluo em estudo e o mesmo parmetro na soluo de referncia, o que permite verificar se, relativamente a cada parmetro analisado, a soluo construtiva em estudo melhor ou pior do que a soluo de referncia.

Para que o leitor tenha uma melhor percepo das diferenas existentes entre as diversas solues construtivas, ao nvel de cada parmetro, os ndices so representados graficamente.

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Cada ndice em estudo representado por um vector com o comprimento proporcional ao valor do ndice. Os vectores tero origem no mesmo ponto e a unio dos pontos, correspondentes outra extremidade, forma uma figura geomtrica com o nmero de lados correspondente ao nmero de ndices que so objecto de anlise em simultneo. representao grfica dos ndices atribuiu-se a denominao de Perfil Sustentvel.

O nmero de parmetros focados dentro de cada grupo de parmetros poder ser ajustado em funo do grau de complexidade que se pretenda para a avaliao, das caractersticas prprias de cada soluo construtiva, das exigncias funcionais que se pretenda que a soluo satisfaa e dos dados disponveis. Em cada grupo poder-se-o abordar, entre outros, os parmetros apresentados no quadro 7.2.

Quadro 7.2 Exemplos de parmetros que podem ser abordados na Metodologia de Avaliao Relativa da Sustentabilidade de Solues Construtivas (MARS-SC)

PARMETROS

Ambientais Funcionais Econmicos

Massa;

Energia primria incorporada (PEC);

Quantidade incorporada de matria-prima reciclada;

Potencial de reutilizao;

Potencial de reciclagem;

Reservas remanescentes de matria-prima;

Distncia mdia de transporte dos materiais/ produtos necessrios;

Potencial de aquecimento global (PAG);

Quantidade de gua incorporada.

Isolamento sonoro a sons de conduo area;

Isolamento sonoro a sons de percusso;

Isolamento trmico;

Durabilidade;

Comportamento ao fogo;

Construtibilidade;

Flexibilidade;

Inovao e desenho.

Custo de construo;

Custo de manuteno;

Custo de reabilitao;

Custo de desmantelamento/ demolio;

Valor venal;

Custo do tratamento para devoluo ao ambiente natural.

Na aplicao da MARS-SC s solues construtivas analisadas neste trabalho so abordados dois parmetros ambientais, trs funcionais e um econmico.

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Ao nvel dos parmetros ambientais so analisadas a massa da soluo construtiva e a energia primria incorporada por unidade de superfcie. No estudo dos parmetros funcionais abordam- -se o comportamento acstico e o isolamento trmico de cada soluo construtiva e, no caso das paredes, o espao ocupado. O comportamento acstico das solues construtivas caracterizado atravs do ndice de isolamento sonoro a sons de conduo area (Dn, w) e nos elementos horizontais pavimentos tambm considerado o ndice de isolamento sonoro a sons de percusso (Ln,w). O isolamento trmico das solues construtivas caracterizado atravs do coeficiente global de transmisso trmica (U). O espao ocupado pelas paredes caracterizado atravs da sua largura total. No caso das paredes, a largura das paredes um parmetro importante, na medida em que influencia a rea til dos edifcios. Ao nvel dos parmetros econmicos abordado o custo de construo.

Para os pavimentos so determinados, atravs das expresses apresentadas no quadro 7.3, os ndices de massa (Im), de energia primria incorporada PEC (IPEC), de isolamento sonoro a sons de conduo area (IDn,w), de isolamento sonoro a sons de percusso (ILn,w), de transmisso trmica mdia (IUmed) e de custo de construo (Icc).

Quadro 7.3 ndices de comparao utilizados na anlise comparativa das solues construtivas

i) ndice de peso (Im)

referncia

estudom

m

mI =

com, mestudo Massa da soluo em estudo; mreferncia Massa da soluo de referncia.

ii) ndice de energia primria consumida (IPEC)

referncia

estudoPEC PEC

PECI =

com, PECestudo Energia primria incorporada da soluo em estudo; PECreferncia Energia primria incorporada da soluo de referncia.

iii) ndice de isolamento sonoro a sons de conduo area (IDn,w)

estudo

refernciawDn

wDnwDn

I,

,

,=

com, Dn,wreferncia Isolamento a sons de conduo area da soluo de referncia; Dn,westudo Isolamento a sons de conduo area da soluo em estudo.

iv) ndice de isolamento sons de percusso (ILn,w)

referncia

estudownL

wnLwnL

I,'

,'

,'=

com, Ln,westudo Isolamento a sons de percusso da soluo em estudo; Ln,wreferncia Isolamento a sons de percusso da soluo de referncia.

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Quadro 7.3 (cont.) ndices de comparao utilizados na anlise comparativa das solues construtivas

v) ndice de transmisso trmica mdia (IUmed)

referncia

estudoUmed Umed

UmedI =

com, Umedestudo Coeficiente global mdio de transmisso trmica da soluo em estudo; Umedreferncia Coeficiente global mdio de transmisso trmica da soluo de referncia.

vi) ndice de custo de construo (Icc)

referncia

estudocc

cc

ccI =

com, ccestudo Custo de construo da soluo em estudo; ccreferncia Custo de construo da soluo de referncia.

Para as paredes, o ndice de isolamento a sons de percusso substitudo pelo ndice de espao ocupado (Ieo) que pretende traduzir a relao existente ao nvel da espessura total das paredes e o ndice de transmisso trmica mdia pelo ndice de transmisso trmica (IU) neste elemento no se torna necessrio averiguar o isolamento trmico da soluo para as duas direces do fluxo de calor: ascendente (Inverno) e descendente (Vero). No quadro 7.4 apresentam-se as expresses utilizadas na quantificao desses ndices.

Quadro 7.4 ndices de comparao utilizados na anlise comparativa das solues construtivas (cont.) vii) ndice de transmisso trmica (IU)

referncia

estudoU U

UI =

com, Uestudo Coeficiente global de transmisso trmica da soluo em estudo; Ureferncia Coeficiente global de transmisso trmica da soluo de referncia.

viii) ndice de espao ocupado (Ieo)

referncia

estudoeo

eo

eoI =

com, eoestudo Espao ocupado pela soluo em estudo; eoreferncia Espao ocupado pela soluo de referncia.

Calculados os ndices de comparao possvel avaliar, ao nvel de cada parmetro, se a soluo construtiva em estudo melhor ou pior do que a soluo construtiva de referncia (quadro 7.5).

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Quadro 7.5 Avaliao das solues construtivas, relativamente soluo de referncia, atravs dos ndices de comparao

Valor do ndice Avaliao

< 1 Soluo em estudo melhor do que a soluo de referncia

1 Soluo em estudo idntica soluo de referncia

> 1 Soluo em estudo pior do que a soluo de referncia

Os seis ndices so, por fim, representados em vectores, cujo comprimento expressa o valor do ndice. Os vectores na soluo de referncia tero desenvolvimento unitrio, e a figura formada o perfil sustentvel pela unio dos pontos correspondentes a uma das extremidades dos vectores ser, atendendo ao nmero de parmetros analisados, hexagonal (fig. 7.1). A ttulo de exemplo, no caso dos pavimentos e numa situao semelhante da figura 7.2, a soluo em estudo ser, a todos os nveis, melhor do que a soluo de referncia, pelo que, se poder considerar mais sustentvel, atendendo aos parmetros analisados. Quanto menor a rea da figura geomtrica formada pela unio dos pontos relativos a cada ndice, mais sustentvel ser a soluo.

Figura 7.1 Perfil sustentvel da soluo de referncia

Figura 7.2 Representao perfil sustentvel da soluo em estudo sobre o perfil sustentvel da

soluo de referncia

A metodologia adoptada na avaliao comparativa das solues construtivas encontra-se esquematizada na figura 7.3.

Im IPEC

ILn,w

Icc IUmed

IDn,w

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

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Figura 7.3 Representao esquemtica da Metodologia de Avaliao Relativa da Sustentabilidade de Solues Construtivas (MARS-SC)

Avaliao relativa da sustentabilidade das solues construtivas

Representao grfica dos ndices

(Perfil Sustentvel)

Ambientais

Massa total;

Energia primria incorporada total (PEC).

Funcionais

Isolamento sonoro a sons de conduo area;

Isolamento sonoro a sons de percusso (s para os pavimentos);

Coeficiente global mdio de transmisso trmica (s para os pavimentos);

Coeficiente de transmisso trmica (s para as paredes);

Espao ocupado (s para as paredes).

Econmicos

Custo de construo.

ndices de comparao

Soluo de referncia

Soluo em estudo

PARMETROS EM ANLISE

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Seguidamente, realiza-se uma descrio sucinta do mtodo adoptado na quantificao de cada um dos parmetros.

7.2.1. Parmetros ambientais Como j foi referido no captulo 3, a performance ambiental de uma soluo construtiva pode ser caracterizada atravs de vrios parmetros: massa da soluo, energia primria incorporada, potencial de aquecimento global, potencial de reciclagem, potencial de reutilizao, toxidade dos materiais utilizados, quantidade de gua utilizada na sua produo, etc.

A quantificao de alguns dos parmetros mencionados nem sempre fcil. Por exemplo, o potencial de reciclagem e o potencial de reutilizao so parmetros difceis de expressar numericamente. Estes parmetros dependem de alguns factores como o estado de conservao dos materiais ou produtos que compem a soluo construtiva no final do ciclo da sua vida til, das solues arquitectnicas e construtivas correntes numa determinada poca, do modo como os produtos ou materiais de construo se encontram ligados entre si, do estgio de desenvolvimento tecnolgico ao nvel das solues de reciclagem o que hoje no possvel reciclar, talvez no futuro o venha a ser , etc. Tambm a toxidade dos materiais de difcil avaliao, pois nem sempre possvel obter as Material Safety Data Sheets (MSDS) dos materiais de construo com a identificao dos compostos qumicos utilizados directa e/ou indirectamente na sua produo.

Atendendo dificuldade que existe na determinao de alguns dos parmetros ambientais das solues construtivas, so apenas abordados aqueles cuja quantificao menos complexa e que conduzem a resultados mais fidedignos: a energia primria incorporada (PEC) e o peso das solues construtivas.

Ao nvel da energia primria incorporada (PEC), j existem algumas publicaes que abordam esta temtica. No entanto, no existem dados concretos para Portugal, pelo que os valores que constam nessas publicaes esto relacionados com as condies particulares da Indstria da Construo dos pases de origem que, na maior parte das vezes, so muito distintas das do mercado portugus. Atendendo ao relativo atraso tecnolgico da indstria portuguesa, os valores da energia incorporada nos materiais de construo para o mercado portugus podero ser superiores aos valores apresentados. No entanto, optou-se por abordar este parmetro, pois os valores apesar de distintos no mercado portugus devem, no entanto, apresentar as mesmas relaes de grandeza, o que vai ao encontro do objectivo traado para o presente estudo, onde se pretende realizar uma anlise comparativa entre diversas solues construtivas. A quantificao do peso das solues construtivas importante, pois a maior parte dos parmetros enunciados esto correlacionados com este parmetro.

Quanto menor for o peso e a PEC, menor ser a contribuio da soluo construtiva na delapidao dos recursos naturais e nos consumos energticos associados Indstria da Construo.

O quadro 7.6 apresenta a massa volmica aparente, a condutibilidade trmica (?) e a energia primria incorporada (PEC), associados a cada material/produto utilizado na materializao das diversas solues construtivas estudadas.

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Quadro 7.6 Massa volmica aparente mdia, condutibilidade trmica (?) e energia primria incorporada (PEC), associados a cada material/produto de construo (fontes: Santos et al, 1990; Berge, 2000 e outras)

Material/produto Massa volmica aparente mdia

(kg/m3)

Condutibilidade trmica - ?

(W/m.C)

Energia primria incorporada PEC

(kWh/kg)

Ao (100% reciclado) 7780 52,00 2,77 Aglomerado de fibras de madeira (OSB)

925 0,012 4,17

Aglomerado negro de cortia 140 0,045 1,11

Argamassa de assentamento 1950 1,15 0,28

Argamassa de reboco 1950 1,15 0,28

Beto armado 2500 1,75 -

Beto celular autoclavado 720 0,16 1,11

Beto de argila expandida 750 0,25 1,11

Beto simples 2400 1,75 0,28

Blocos cermicos - - 0,83

Gesso cartonado 900 0,35 1,39

L de rocha 40 0,040 4,45

Madeira 350 0,12 0,83

Pedra (em alvenaria) 26001 3,001 0,03 Poliestireno expandido extrudido (XPS) 32,5 0,035 20,00 Poliestireno expandido moldado (EPS) 20 0,040 20,00 Polietileno 940 0,40 18,60

Revestimento cermico 2000 - 2,22

7.2.2. Parmetros funcionais

7.2.2.1. Comportamento acstico 1) Conceitos gerais

O comportamento acstico de um elemento de separao um factor que deve influenciar a opo por uma determinada soluo construtiva.

1 Inclui argamassa nas juntas de assentamento.

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O aumento do nmero de fontes ruidosas no exterior e no interior dos edifcios aliado ao facto do isolamento acstico das solues construtivas no ter acompanhado este acrscimo, tem conduzido degradao, em alguns casos bastante acentuada, da qualidade de vida das populaes. Esta degradao tem-se repercutido no s na diminuio do conforto acstico dos espaos habitados como na deteriorao da sade dos seus ocupantes, estando associada ao aparecimento de problemas psquicos (stress e irritabilidade), fisiolgicos (perturbao do sono) e auditivos (desde a fadiga at ao trauma) (Mateus, et al, 1999).

A aplicao da acstica no estudo do comportamento dos edifcios geralmente realizada a trs diferentes nveis (APICER, 98):

Estudo da propagao de sons entre dois espaos limitados por uma separao fsica, geralmente denominado por estudo do isolamento acstico e que depende essencialmente da massa e da estanquidade dos elementos que separam os dois locais;

Estudo da propagao do som no interior de um espao fechado, denominado de correco acstica ou acondicionamento acstico do local. Este estudo visa assegurar que os espaos fechados apresentem caractersticas acsticas compatveis com o tipo de actividade que se pretende desenvolver no seu interior. Este comportamento depende essencialmente do volume do espao, do tipo de revestimentos interiores e do tipo de recheio previstos;

O estudo da propagao do som por via slida. Os choques ou outras aces mecnicas aplicadas directamente nos elementos de construo produzem sons que so conhecidos por sons ou rudos de percusso. Estes sons podem ser provocados, por exemplo, por marteladas em paredes, arrastamento de mveis, passos em pavimentos principalmente quando se utilizam saltos duros , etc. Ao contrrio dos rudos de conduo area, que em geral s afectam os locais mais prximos da fonte de rudo, os rudos de percusso podem estender-se a todo o edifcio.

As solues construtivas de pavimentos e paredes, como elementos separadores entre espaos, so responsveis por assegurar a qualidade de vida dos utilizadores neste domnio, devendo manter os nveis sonoros nos espaos habitados dentro de valores aceitveis e regulamentares. Assim, para cada soluo construtiva vai-se estudar a sua capacidade em atenuar o nvel sonoro das ondas sonoras que a atravessam. Nos elementos verticais, tendo em conta a baixa probabilidade de serem solicitados por choques ou outras aces mecnicas, a forma de comportamento acstico que mais importa destacar prende-se com o isolamento sonoro a sons de conduo area. Nos elementos horizontais ser tambm avaliado o comportamento a sons de percusso.

A relao das solues construtivas com o acondicionamento acstico dos espaos mnima, pois depende essencialmente, como j foi referido, do volume do espao e dos tipos de revestimentos utilizados, pelo que este parmetro no ser abordado.

O isolamento a sons de conduo rea caracterizado atravs do ndice de isolamento sonoro a sons areos (Dn,w) e o isolamento sonoro a sons de percusso atravs do ndice de isolamento a

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sons de percusso (Ln,w). De seguida explica-se sucintamente as metodologias seguidas para a quantificao dos ndices de isolamento sonoro.

1) ndice de isolamento a sons areos (Dn,w) Da energia sonora que incide num elemento de separao, uma parte dissipada sob a forma de calor e a restante transmitida pela parede a outros locais. A transmisso sonora, por via rea, entre dois recintos um fenmeno complexo que pode envolver simultaneamente transmisses directas quando as transmisses ocorrem atravs do elemento de separao comum aos dois recintos , e transmisses indirectas ou marginais quando as transmisses tomam lugar atravs dos elementos construtivos adjacentes. Neste trabalho, como se pretende avaliar unicamente o comportamento acstico das solues construtivas na zona corrente, sero ignoradas as transmisses indirectas. Mesmo considerando apenas a transmisso por via directa, o fenmeno de transmisso no simples, pois envolve uma srie de factores, entre os quais se destacam:

Frequncia do som incidente no elemento separador;

Massa do elemento;

ngulo de incidncia das ondas sonoras;

Porosidade do elemento;

Rigidez do elemento.

Existem alguns mtodos que permitem estimar numericamente o ndice de isolamento sonoro a sons areos. Neste estudo recorreu-se ao Modelo Misto proposto por Meisser (Meisser, 1973) e cuja adequao s solues construtivas portuguesas foi estudada por Diogo Mateus e Antnio Tadeu (Mateus et al, 1999). A explicao do mtodo ultrapassa os objectivos deste documento, pelo que se aconselha ao leitor interessado e menos familiarizado com esta matria, a leitura das obras anteriormente referenciadas. No entanto, sero seguidamente apresentados alguns dados e equaes que justificam as curvas de isolamento sonoro a sons areos apresentados nos Anexos I e II.

1.1) Aplicao da lei da massa O ndice de reduo sonora de um elemento de construo tanto maior quanto maior for a sua massa. Esta relao conhecida pela Lei da Massa. Num hipottico elemento, onde se despreza a rigidez e o amortecimento, possvel estabelecer, atravs de um modelo inercial, uma lei da massa terica que se traduz num acrscimo de isolamento sonoro do elemento de separao de 6 dB por cada duplicao da massa ou duplicao da frequncia do som, no caso de elementos de construo simples. Para os elementos duplos e triplos, segundo Meisser (Meisser, 1973), possvel considerar-se uma lei terica da massa com inclinao mdia de 8 dB.

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Este autor considera ainda, na previso do ndice de isolamento acstico, uma lei experimental da massa, traduzida nos elementos simples, duplos e triplos, por um acrscimo de 4 dB, 6 dB e 10 dB, respectivamente, por cada duplicao da massa ou duplicao da frequncia.

Neste modelo de estimao, para o traado da curva de isolamento considerada a lei experimental da massa, mas com um posterior ajustamento ao modelo analtico, considerando a lei terica da massa e as quebras de isolamento nas frequncias prprias de vibrao transversal por flexo e por efeito de coincidncia.

A partir da anlise experimental, verificou-se que o ndice de isolamento acstico, na frequncia de 500 Hz e para uma massa de 100 kg/m2 era de 40 dB. Assim, a lei experimental da massa, para um som de 500 Hz (m em kg/m2), pode ser expressa atravs da seguinte equao:

dBmLogR Hz 4,13)(3,13500 +=

[7.2.1]

Em elementos de separao pesados, cuja massa igual ou superior a 200 kg/m2, da anlise experimental verifica-se que possvel considerar para a lei da massa uma maior inclinao, pelo que este comportamento se aproxima seguinte equao:

dBmLogR Hz 1,11)(3,14500 +=

[7.2.2]

No caso de elementos duplos, o ndice de isolamento acstico para os 500 Hz obtido atravs da lei experimental da massa, resultante das equao 7.2.1 ou 7.2.2, acrescentando-lhe a diferena de isolamento entre elementos simples e duplos com a mesma massa superficial total (Dif.), como se pode observar na equao 7.2.3. Nas solues correntes com caixas-de-ar com largura na gama dos 2 a 4 cm, esta diferena , para a frequncia dos 500 Hz, prxima dos 4 dB. Quando as caixas-de-ar apresentam largura superior a 4 cm a diferena muito maior, podendo atingir os 9 dB no caso de solues com painis cujas massas no so muito diferentes.

.1,11)(3,14500 DifdBmLogR Hz ++=

[7.2.3]

1.2) Frequncia de ressonncia do conjunto das massas e caixa-de-ar A frequncia de ressonncia do conjunto das massas e da caixa-de-ar calculada para os elementos duplos atravs da equao 7.2.4.

+=

21

11184

mmdfr [7.2.4]

em que:

d largura da caixa-de-ar (m);

mi massa do pano i (kg/m2).

Quando o valor da frequncia de ressonncia se situa fora da zona audvel, isto , geralmente abaixo dos 100 Hz, desprezada a perturbao que ocorre na curva de isolamento sonoro na

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frequncia de ressonncia do conjunto. Quando a frequncia de ressonncia superior a 100 Hz deve-se corrigir o elemento construtivo, aumentando a largura da caixa-de-ar e/ou a massa de cada um dos panos.

1.3) Frequncias de ressonncia da caixa-de-ar As reflexes mltiplas das ondas sonoras que se verificam no interior da caixa-de-ar so responsveis por quebras na curva de isolamento sonoro.

A frequncia de ressonncia da caixa-de-ar pode ser desprezada sempre que se utilize um material absorvente na caixa-de-ar. importante ter em conta este fenmeno no caso de elementos duplos cuja caixa-de-ar no apresente um material absorvente como, por exemplo, nos vidros duplos.

1.4) Frequncia crtica As quebras de isolamento acstico a considerar na zona da frequncia crtica dependem do amortecimento interno do material que constitui o elemento de separao. A quebra por efeito de coincidncia correspondente a cada material com espessura unitria, assim como a frequncia em que ocorre essa quebra frequncia crtica esto apresentadas no quadro 7.7.

Quadro 7.7 Frequncias crticas e quebras associadas, para diferentes materiais (fontes: Mateus et al, 1999 e outras)

Material/produto Frequncia crtica para 1 cm de espessura (Hz)

Quebra por efeito de coincidncia (dB)

Borracha 85 000 4

Cortia 18 000 4

Poliestireno expandido 14 000 5

Madeira 6 000 a 18 000 6

Chumbo 8 000 5

Gesso 4 000 7

Beto celular autoclavado 3200 9

Tijolo macio 2 500 a 5 000 9 Tijolo furado 2 000 9 Beto 1 800 8

Alumnio 1 300 10

Vidro 1 200 10

Ao 1 000 10

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O valor da frequncia crtica calculado atravs da equao seguinte:

= [7.2.5]

em que:

fc1cm frequncia crtica do elemento de construo para 1cm de espessura (Hz);

esp. espessura do elemento (cm).

1.5) Determinao do valor de Dn,w Na determinao do ndice de isolamento sonoro, Dn,w, recorreu-se comparao do traado do ndice de reduo sonora com um traado convencional de referncia, de acordo com a metodologia referida na Norma Portuguesa NP-2073.

Aps o ajustamento das duas curvas, o valor do ndice de isolamento, Dn,w, corresponde ao valor que a curva de referncia ajustada assume para a frequncia de 500 Hz.

2) ndice de isolamento a sons de percusso (Ln,w) Os rudos resultantes da percusso em pavimentos so considerados como os mais incomodativos, na medida em que afectam a maior parte das pessoas. Os sons de percusso so originrios de fontes que produzem vibraes em estruturas slidas e propagam-se por toda a estrutura quase sem amortecimento. Estes sons so normalmente produzidos a partir de passos sobre pavimentos, queda de objectos, batimentos de portas, actos de martelar, arrastamento de mveis, funcionamento de mquinas, vibrao de canalizaes, entre outros.

Os rudos de percusso nas habitaes so mais relevantes nas zonas em que se utilizam revestimentos mais rgidos, como por exemplo, cozinhas e casas de banho.

Parte da quantidade de energia produzida por um impacto dissipada pelo elemento construtivo no momento e na zona de aplicao do impacto e ao longo do material , sendo a restante transmitida pelo material. A energia dissipada no momento e na zona de aplicao do impacto depende do tipo de revestimento aplicado no elemento construtivo: quanto mais flexvel for o revestimento maior ser a quantidade de energia dissipada. A quantidade de energia transmitida pelo material depende, em grande parte, da rigidez desse material: quanto maior a rigidez do material maior ser a quantidade de energia transmitida.

O valor do ndice de isolamento a sons de percusso foi estimado atravs do mtodo do invariante Dn,w + Ln,w. Este mtodo encontra-se devidamente documentado numa das publicaes do LNEC (Patrcio, 1999).

Neste mtodo, o ndice de isolamento a sons de percusso (Ln,w), conferido pelos elementos de compartimentao horizontais pavimentos , estima-se a partir do conhecimento prvio do valor do ndice de isolamento sonoro a sons areos (Dn,w). A determinao do ndice de

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Ricardo Mateus

isolamento sonoro (Ln,w) baseada no quadro 7.8 , que apresenta, para cada tipo de pavimento, um valor constante do invariante Dn,w + Ln,w.

Quadro 7.8 Tipificaes de lajes de edifcios mtodo do invariante Dn,w + Ln,w (fonte: Patrcio, 1999)

Tipo de Pavimento Dn,w+L'n,w (Dn,w, dB)

(L'n,w, dB/oit.) Laje de beto no revestida (espessuras correntes) 130 a 135 Laje de beto revestida com tacos de madeira 120 Laje de beto com lajeta flutuante revestida com tacos de madeira 115 Pavimento de vigotas pr-esforadas com blocos de cofragem e beto complementar 125 a 130

Laje de beto com piso flutuante de madeira 117

O isolamento sonoro a sons de percusso, para alm de poder ser melhorado atravs da aplicao de um revestimento flexvel, pode ainda ser corrigido atravs da aplicao de materiais isolantes intermdios entre a laje de piso e a lajeta flutuante. O quadro 7.9 apresenta os valores de Ln,w obtidos experimentalmente no caso de pavimentos com lajeta flutuante. O parmetro Ln,w apresenta a diferena entre o ndice Ln,w, em dB, antes e depois da execuo da soluo construtiva.

Quadro 7.9 Redues globais na transmisso de rudos de percusso com laje flutuante (fonte: Mateus et al, 1999)

Natureza do revestimento de piso

Caractersticas do elemento resiliente Designao

Material Massa

volmica (kg/m3)

Espessura (mm)

Ln,w (dB/oit.)

Aglomerado negro de cortia

95 100 100 102 112 120 140 194

10 20 10 6

10 40 12 5

19 20 18 17 18 20 18 15

Massa volmica do granulado (kg/m3)

Lajeta flutuante de 40mm de espessura

com a face aparente revestida a tacos de pinho. Feltro

betuminoso com

granulado de cortia

52 66

114 146

19 20 21 20

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7.2.2.2. Isolamento trmico O isolamento trmico das solues construtivas caracterizado atravs do coeficiente global de transmisso trmica (U). Este coeficiente, num elemento de construo de faces planas e paralelas, representa a quantidade de calor que o atravessa perpendicularmente, por unidade de tempo e superfcie, quando sujeito a um gradiente unitrio entre os ambientes que separa. O valor mximo permitido para os coeficientes de transmisso trmica dos elementos de construo das envolventes dos edifcios encontra-se definido no Regulamento das Caractersticas de Comportamento Trmico dos Edifcios (R.C.C.T.E. DL 40/90 de 6 de Fevereiro) (Quadro 9.1). Este parmetro obtido atravs da equao 7.2.6, que se aplica em casos em que o elemento constitudo por um ou vrios materiais, em camadas de espessura constante.

heRR

hi

Uar

jj

111

+++=

[7.2.6]

em que:

1/hi resistncia trmica superficial interior (m2.C/W);

Rj = ej/?j resistncia trmica da camada j (m2.C/W); ej espessura da camada j (m); ?j condutibilidade trmica da camada j (W/m.C); Rar resistncia trmica dos espaos de ar no ventilados (m2 C/W);

1/he resistncia trmica superficial exterior (m2. C/W).

A resistncia trmica superficial (1/he, 1/hi) traduz o efeito da conveco e radiao, e o seu valor varia em funo de diversos factores, tais como a rugosidade da superfcie, posio da superfcie, entre outros. Contudo, na prtica so utilizados valores mdios. Os valores das resistncias trmicas superficiais encontram-se apresentados no quadro 7.10 em funo da posio do elemento construtivo e do sentido do fluxo de calor.

No quadro 7.6, apresentado anteriormente, encontram-se tabeladas as condutibilidades trmicas (?) dos materiais de construo que compem as solues construtivas analisadas.

A resistncia trmica dos espaos de ar no ventilados (Rar) depende da sua espessura e encontra-se definida no quadro 7.11, em funo da posio do elemento construtivo, espessura do espao de ar e do sentido do fluxo de calor.

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Ricardo Mateus

Quadro 7.10 Resistncias trmicas superficiais (fonte: Santos et al, 1990) Resistncia trmica

superficial (m2.C/W) Sentido do fluxo de

calor Exterior

(1/he) Interior

(1/hi) Horizontal (*) 0,04 0,12 Vertical (**)

Ascendente

0,04 0,10 Descendente

0,04 0,17

(*) Paredes (**) Coberturas e pavimentos

Quadro 7.11 Resistncia trmica dos espaos de ar no ventilados

Sentido do fluxo de calor Espessura do espao de ar

(mm)

Resistncia trmica (Rar)

(m2.C/W)

10 0.14 20 0.16 Horizontal (*)

50 a 100 0.17 Vertical (**) 10 0.13

Ascendente

20 0.14

50 a 100 0.14 Vertical (**) 10 0.15 Descendente

20 0.18

50 a 100 0.21 (*) Paredes (**) Coberturas e pavimentos

Nos elementos horizontais pavimentos , o isolamento trmico vai ser caracterizado atravs do coeficiente global mdio de transmisso trmica (Umed), que resulta da mdia da soma do coeficiente global de transmisso trmica ascendente com o coeficiente de transmisso trmica descendente.

Quanto menor o valor do coeficiente global de transmisso trmica (U), menores sero as trocas de calor entre as duas faces de um elemento construtivo, o que contribui para a diminuio do consumo de energia convencional nas operaes relacionadas com a manuteno das condies de conforto trmico dos espaos habitados.

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7.2.3. Parmetros econmicos Tal como se referiu no captulo 3.2.2.6 o custo de construo/aquisio , na maior parte das vezes e erradamente, o aspecto que mais influencia a opo por uma determinada soluo construtiva. A anlise econmica de uma soluo construtiva no deve abordar apenas o custo de construo mas todos os custos relacionados com o seu ciclo de vida, pois pequenos acrscimos no investimento inicial podem resultar em poupanas significativas ao nvel dos custos de operao e manuteno.

O custo de construo no deve por si s influenciar a deciso, mas em conjunto com a anlise de outros parmetros, nomeadamente ambientais e funcionais, pode constituir um critrio de desempate. Tambm preciso no esquecer que existem no mercado certas tecnologias construtivas que, apesar de estarem associadas a um investimento inicial superior ao das tecnologias utilizadas correntemente, no apresentam quaisquer vantagens funcionais ou econmicas nas restantes fases do ciclo de vida.

De modo a relacionar o desempenho ambiental e as caractersticas funcionais com o custo de construo e a comparar as diversas solues construtivas a este nvel, decidiu-se estimar, para cada soluo construtiva, o custo de construo associado, pelo que este ser o nico parmetro econmico avaliado neste estudo.

Os custos de construo apresentam-se neste trabalho por unidade de superfcie de soluo construtiva. O custo de cada soluo foi estimado atravs da mdia de valores obtidos para o preo unitrio de cada artigo de construo, numa sondagem realizada a algumas empresas de construo com sede no distrito de Braga. Os custos apresentados espelham a realidade do mercado da construo nessa zona do pas durante o ano de 2003.

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Ricardo Mateus

CAPTULO 8 ANALISE COMPARATIVA DE SOLUES CONSTRUTIVAS PARA PAVIMENTOS

8.1. Critrios adoptados na definio das solues construtivas

Depois de se analisarem as solues construtivas dos pavimentos de alguns edifcios construdos no Norte do pas, nomeadamente nos distritos do Porto e de Braga, verificou-se a preponderncia da soluo construtiva composta por vigotas pr-esforadas e blocos cermicos de cofragem. Assim, no presente estudo, esta soluo construtiva foi considerada a soluo de referncia para os pavimentos.

Os pavimentos apresentam uma importante funo estrutural, pois so responsveis pela distribuio das aces a que esto sujeitos pelas vigas ou directamente pelos elementos estruturais verticais. Tendo em conta a sua importante funo estrutural, o comportamento mecnico foi o critrio adoptado para a definio das solues construtivas estudadas: todas as solues construtivas de pavimentos foram definidas de modo a que fossem compatveis com os esforos que se desenvolvem num vo de 6m devido s aces correntes nos pavimentos de um edifcio de habitao (quadro 8.1).

Quadro 8.1 Aces consideradas no dimensionamento das solues construtivas para pavimentos

Aco Valor (kN/m2) Peso prprio Depende da soluo Peso dos revestimentos 1,00 Paredes divisrias 1,50 Sobrecarga 2,00

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8.2. Tecnologias construtivas analisadas

Os pavimentos representam o elemento estrutural que suporta todos os esforos que so aplicados num piso, e constituem o elemento de separao horizontal entre dois andares. Este elemento construtivo pode assumir duas funes distintas: para os locais que se encontram por baixo, assume a funo de tecto, e para os locais por cima, serve de piso de suporte.

Neste elemento construtivo possvel identificar trs diferentes partes constituintes:

(i) Elementos de suporte: vigotas prefabricadas de beto pr-esforado, painis alveolares de beto pr-esforado, vigas metlicas, vigas de madeira, vigas prefabricadas de beto armado ou pr-esforado, assim como as lajes macias ou nervuradas de beto armado, entre outros;

(ii) Revestimento superior: que constitui o acabamento do pavimento e que descansa sobre a armao ou estrutura de suporte: lajeado, soalho de madeira, revestimentos sintticos, entre outros;

(iii) Revestimento inferior: executado por baixo dos elementos de suporte e que pode ser rebocado, estucado com gesso ou revestido com placas prefabricadas de materiais de todos os tipos.

Neste trabalho foram estudados cinco tipos distintos de tecnologias construtivas para pavimentos, cujas diferenas residem fundamentalmente ao nvel da parte encarregada pelo suporte:

(i) Pavimentos aligeirados de vigotas pr-esforadas e blocos cermicos de cofragem;

(ii) Pavimentos em laje macia de beto armado; (iii) Pavimentos em painis alveolares prefabricados de beto pr-esforado;

(iv) Pavimentos mistos com cofragem metlica colaborante;

(v) Pavimentos em madeira.

Dentro de cada tipo de tecnologia construtiva, excepo dos pavimentos de madeira, a metodologia MARS-SC foi aplicada a trs solues possveis: na primeira s foi considerada a parte encarregada pelo suporte do pavimento, sem qualquer tipo de isolante; na segunda, numa tentativa de melhorar o isolamento trmico e o comportamento sonoro do pavimento a sons de conduo area, considera-se a existncia de um tecto falso com isolante no tardoz; por ltimo, de modo a melhorar o comportamento sonoro aos sons de percusso, introduziu-se na soluo anterior uma lajeta flutuante.

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Ricardo Mateus

O tecto falso, integrado em cada tecnologia construtiva, encontra-se desligado rigidamente da laje e separado desta por uma caixa-de-ar com 15 cm de espessura. O tecto falso composto pelas seguintes camadas:

(i) Revestimento em placas de gesso cartonado com 1,25 cm de espessura;

(ii) Manta de l de rocha, com densidade de 40 kg/m3 e espessura de 2,5 cm, assente no tardoz das placas de gesso cartonado.

A lajeta flutuante materializada, pelas seguintes camadas: (i) Espuma de polietileno em folha com densidade de 32 kg/m3 e 0,3 cm de espessura;

(ii) Aglomerado negro de cortia com densidade de 140 kg/m3 e 4 cm de espessura;

(iii) Lajeta de beto de argila expandida com densidade de 750 kg/m3 e 4 cm de espessura. Nos pavimentos de madeira, aplicou-se a metodologia MARS-SC a quatro solues construtivas em que o comportamento acstico, a sons de conduo area e de percusso, j tinha sido avaliado experimentalmente. Os resultados dessa avaliao experimental foram publicados por Martin (1995). A informao obtida experimentalmente complementada com os parmetros quantificados numericamente no presente trabalho.

De seguida, realiza-se uma breve apresentao de cada tecnologia construtiva, acompanhada pela representao grfica de cada soluo estudada. A marcha de clculo encontra-se descrita no Anexo I e os resultados obtidos apresentam-se no quadro 8.3.

8.2.1. Pavimentos aligeirados de vigotas pr-esforadas e blocos cermicos de cofragem

8.2.1.1. Apresentao da tecnologia construtiva

Este tipo de pavimento aquele que assume, devido sua utilizao intensiva, maior relevncia no contexto da construo portuguesa. Esta tecnologia essencialmente constituda por vigotas de beto pr-esforado e blocos de cofragem apoiados lateralmente sobre estas, formando um conjunto que solidarizado por uma camada contnua de beto complementar executada in situ com funo resistente.

Pela sua constituio e garantia de ligao eficiente das vigotas ao beto complementar, esta tecnologia de pavimentos pode considerar-se comparvel, sob o ponto de vista de funcionamento estrutural, a uma laje com armadura resistente numa s direco. Existem vrios tipos de blocos de cofragem, variando nas dimenses e no tipo de material (tijolo vazado, poliestireno expandido - EPS, cortia, beto de argila expandida, etc). A integrao de elementos vazados na sua constituio traduz-se, em relao a uma laje macia com a mesma massa, num melhor comportamento trmico e acstico. A utilizao de blocos de cofragem de materiais isolantes como o EPS ou a cortia permite melhorar o comportamento trmico das solues, piorando, no entanto, a inrcia trmica e a estabilidade ao fogo.

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Este tipo de tecnologia apresenta tradicionalmente elevada massa por unidade de superfcie, ainda que, para um vo com as mesmas dimenses e aces, seja menor do que as lajes de beto armado; e elevada PEC. Apresenta tambm uma levada contribuio para a inrcia trmica dos edifcios.

A durabilidade bastante elevada mas o potencial de reutilizao nulo. A reciclagem possvel. No entanto, a sua constituio heterognea torna este processo complexo.

Na figura 8.1, apresenta-se o aspecto de um pavimento aligeirado de vigotas pr-esforadas e blocos cermicos de cofragem, antes da colocao do beto complementar.

Figura 8.1 Aspecto de um pavimento aligeirado de vigotas pr-esforadas e blocos cermicos de cofragem, antes da colocao do beto complementar

8.2.1.2. Descrio das solues construtivas

O pavimento foi dimensionado atravs do programa de clculo de um fabricante, de modo a que se verificasse a segurana aos estados limites ltimos e de utilizao. Deste modo, necessrio um pavimento do tipo 2V5 C40x21-25, isto , um pavimento de dupla vigota, com altura total de 25 cm e camada de beto complementar com 4 cm de espessura armada com armadura de distribuio em rede electrossoldada A50. Os blocos de cofragem so cermicos e apresentam trs fiadas de furos.

Nas figuras 8.2 a 8.4, representam-se graficamente as trs solues construtivas analisadas. As caractersticas do tecto falso e da lajeta flutuante encontram-se descritas em 8.2.

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Ricardo Mateus

1) Pavimento sem isolante soluo construtiva de referncia (Pav1)

Figura 8.2 Pavimento aligeirado de vigotas pr-esforadas e blocos cermicos de cofragem, sem isolante (Pav1 - soluo de referncia)

2) Pavimento com tecto falso e isolante (Pav2)

Figura 8.3 Pavimento aligeirado de vigotas pr-esforadas e blocos cermicos de cofragem, com tecto falso e isolante no tardoz (Pav2)

Bloco cermico de cofragem

Armadura de distribuio (A50)

Vigota pr- -esforada

Camada de compresso

4 cm

21cm

15 cm

Painel de gesso cartonado (1,25cm)

Caixa-de-ar

Manta de l de rocha (2,5cm)

Bloco cermico de cofragem

Armadura de distribuio (A 50)

Vigota pr- -esforada

Camada de compresso

4cm

21cm

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3) Pavimento com isolante trmico, tecto falso e lajeta flutuante (Pav3)

Figura 8.4 Pavimento aligeirado de vigotas pr-esforadas e blocos cermicos de cofragem com tecto falso, isolante e lajeta flutuante (Pav3)

8.2.2. Pavimentos de estrutura contnua em laje macia de beto armado


As lajes macias so fabricadas inteiramente em obra, requerendo uma grande quantidade de trabalho de cofragem e, por conseguinte, grande carga de mo-de-obra. Este tipo de laje apresenta espessura constante e pode ser armado numa s direco ou em duas direces ortogonais.

Esta tecnologia construtiva apresenta as vantagens de ser um dos sistemas mais econmicos no caso de vos de pequena dimenso e de no requerer mo-de-obra com elevado grau de qualificao. Em contrapartida, apresenta como principais desvantagens a sua elevada massa e a dificuldade em permitir a passagem de instalaes.

A considervel massa do beto oferece uma boa inrcia trmica e elevado isolamento a rudos de conduo area, prejudicando, no entanto, o seu comportamento trmico, por conduo. Assim, quando este tipo de pavimento se encontra numa das envolventes de um edifcio necessrio introduzirem-se revestimentos isolantes de maior espessura do que nas lajes aligeiradas. A nvel ambiental o seu desempenho prejudicado fundamentalmente pela sua elevada massa. O beto armado apresenta tradicionalmente grande quantidade de energia primria. Esta energia pode, no entanto, ser reduzida se se utilizarem armaduras e/ou agregados reciclados. A grande quantidade de trabalho de cofragens e a necessidade de se utilizar grande quantidade de leos descofrantes, potenciam os impactes ambientais durante a fase de construo. Apesar do seu ciclo de vida ser dilatado quando no exposta aos agentes atmosfricos , no final, o processo

Espuma de polietileno (0,3cm)


Lajeta flutuante

4cm

21cm

15cm

Painel de gesso cartonado (1,25cm) Caixa-de-ar


4cm

4cm

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de desmantelamento/demolio complexo e o potencial de reutilizao nulo. A reciclagem possvel, embora o processo envolva grande consumo energtico.

Apesar das reservas enunciadas, a elevada inrcia trmica torna esta tecnologia adequada a sistemas de construo que recorram a solues construtivas de baixa massa para as paredes. Nesse caso, os pavimentos asseguram a massa necessria acumulao de calor, evitando grandes flutuaes na temperatura nos espaos habitados, reduzindo o consumo energtico convencional nas operaes de aquecimento e arrefecimento, e aumentando o conforto.

Na figura 8.5, apresenta-se o aspecto de uma laje macia numa das etapas da fase de construo.

Figura 8.5 Aspecto de uma laje macia durante a fase de construo (antes da betonagem)


A laje foi dimensionada de acordo com a metodologia preconizada pelo Regulamento de Estruturas de Beto Armado e Pr-esforado, apresentando uma altura total de 20 cm.


1) Pavimento sem isolante (Pav4)

Figura 8.6 Pavimento de estrutura contnua em laje macia de beto armado sem isolante (Pav4)

Beto

20cm

Armadura superior Armadura inferior

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Figura 8.7 Pavimento de estrutura contnua em laje macia de beto armado com tecto falso e isolante no tardoz (Pav5)

3) Pavimento com tecto falso, isolante e lajeta flutuante (Pav6)

Figura 8.8 Pavimento de estrutura contnua em laje macia de beto armado com tecto falso, isolante e lajeta flutuante (Pav6)

4cm

4cm



Lajeta flutuante



21cm

15cm

Beto armado

20cm

15cm



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Ricardo Mateus

8.2.3. Pavimentos de painis alveolares prefabricados de beto pr-esforado


Neste tipo de tecnologia, os pavimentos so compostos por painis alveolares prefabricados de beto pr-esforado, dispostos lado a lado, deixando entre si espaos livres juntas cujo preenchimento realizado em obra, com beto de solidarizao. Quando se pretende maior resistncia possvel a realizao de uma camada contnua de beto armado beto complementar sobre a superfcie do pavimento. O seu comportamento estrutural semelhante ao de uma laje com armadura resistente unidireccional. Esta tecnologia surgiu na procura de solues com maior grau de industrializao, que permitissem a diminuio dos prazos de construo e a utilizao de menores quantidades de mo-de-obra na fase de construo

Relativamente s vantagens desta tecnologia de salientar que, relativamente aos pavimentos de lajes macias de beto armado, em igualdade de vos e de sobrecargas, possuem menor peso prprio, o que permite o aligeiramento das estruturas de suporte de cargas verticais dos edifcios. Outra vantagem que dispensa o uso de cofragens e de escoramentos intermdios. Por ser constituda por elementos vazados, confere melhor isolamento trmico entre andares do que as lajes macias. Como reservas, de salientar o mau comportamento ao fogo e a dificuldade que existe na implantao e cruzamento de instalaes

A nvel ambiental, o seu desempenho melhor do que o das lajes macias, pois apresenta menor massa e, por conseguinte, menor quantidade de energia incorporada. A utilizao de menor quantidade de ao tambm contribui para este aspecto. O seu desmantelamento mais simples do que nas tecnologias referidas anteriormente, e a reutilizao dos painis possvel, principalmente quando no existe camada de beto complementar.

Nas figuras 8.9 e 8.10 apresentam-se duas fases do processo construtivo.

Figura 8.9 Transporte de lajes alveolares

Figura 8.10 Aplicao de lajes alveolares

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Para o seu dimensionamento estrutural, recorreu-se a um baco apresentado nas especificaes tcnicas de um fabricante. Em funo do vo e das aces ser necessrio um pavimento com 20 cm de altura total, composto por painis alveolares com 16 cm de altura e camada de beto complementar de 4 cm.



Figura 8.11 Pavimento de painis alveolares sem isolante trmico (Pav7)


Figura 8.12 Pavimento em painis alveolares com tecto falso e isolante trmico no tardoz (Pav8)

Beto complementar

Junta de solidarizao

Painel alveolar

Armadura de distribuio

4cm

16cm

15cm


Caixa-de-ar Manta de l de rocha (2,5cm)

Beto complementar

Junta de solidarizao

Painel alveolar

Armadura de distribuio

4cm

16cm

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Ricardo Mateus


Figura 8.13 Pavimento em painis alveolares com tecto falso, isolante trmico e lajeta flutuante (Pav9)

8.2.4. Pavimentos mistos com cofragem metlica colaborante


Este tipo de pavimento, tal como no anterior, teve origem na procura de solues construtivas com maior grau de industrializao. Esta tecnologia composta por chapas metlicas onduladas assentes geralmente em vigas de ao laminado , sobre as quais se realiza uma camada de beto armado camada complementar (fig. 8.14 e 8.15).

As chapas metlicas actuam como cofragem perdida e como armadura de momentos positivos. Evitam-se assim, os morosos processos de desmontagem e manuteno das cofragens, muito caracterstico no caso das lajes macias. Com esta tecnologia possvel, em igualdade de vos e de sobrecargas, realizarem-se pavimentos com menor espessura do que a dos pavimentos com laje contnua de beto armado ou de vigotas pr-esforadas e blocos de cofragem. A sua massa assim menor do que a dos pavimentos convencionais, o que torna esta tecnologia adequada a locais onde a distncia de transporte dos materiais/produtos significativa. O tempo necessrio sua construo e a quantidade de mo-de-obra necessria so tambm menores do que nos pavimentos convencionais.

O potencial de reutilizao praticamente nulo, pois s se conseguem reaproveitar as vigas metlicas que suportam o pavimento. O elevado grau de ligao entre as chapas metlicas e a camada de beto tornam os processos de reciclagem complexos e dispendiosos.



Lajeta flutuante

4cm

16cm

15cm



4cm

4cm

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Para mais informaes acerca tecnologia construtiva, bem como do sistema construtivo a que est correntemente associada, consultar o captulo 5.2.

Figura 8.14 Aspecto da face inferior tecto de um pavimento misto de cofragem metlica colaborante

Figura 8.15 Aspecto da face superior de um pavimento de cofragem metlica colaborante durante

a fase de construo antes da betonagem


De acordo com o vo, sobrecargas em causa e com as caractersticas tcnicas apresentadas por um fabricante de componentes para este tipo de tecnologia, ser necessrio que o pavimento seja constitudo por chapa colaborante com 0,75 mm de espessura e peso prprio de 8,51 kg/m2, sobre a qual assentar uma camada de beto armado beto complementar com 10 cm de espessura mxima. Atendendo s caractersticas mecnicas da chapa e s aces actuantes, ser necessrio que estrutura principal das solues construtivas seja constituda por perfis de ao laminado INP 160, espaados, no mximo, de 1 m.



Figura 8.16 Pavimento misto de cofragem metlica colaborante sem isolante trmico (Pav10)

Armadura de distribuio (CQ30)

Chapa de cofragem colaborante

INP160//1m

10cm

16cm

Camada de beto complementar

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Ricardo Mateus


Figura 8.17 Pavimento misto de cofragem metlica colaborante com tecto falso e isolante trmico (Pav11)


Figura 8.18 Pavimento misto de cofragem metlica colaborante com tecto falso, isolante trmico e lajeta flutuante (Pav12)

8.2.5. Pavimentos de estrutura descontnua em madeira


Antes do aparecimento do beto armado, esta era praticamente a nica tecnologia de pavimentos existente em Portugal. Actualmente, s muito raramente se recorre a este tipo de tecnologia, pois

10cm

16cm

15cm


Caixa-de-ar


4cm

4cm



Lajeta flutuante

Armadura de distribuio (CQ30)

Chapa de cofragem colaborante

INP160//1m

10cm

16cm

Camada de beto complementar

15cm



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as lajes de beto armado ou de elementos metlicos prestam-se melhor s exigncias mecnicas pretendidas.

Este tipo de tecnologia possui a grande vantagem de ser bastante mais leve do que as restantes tecnologias construtivas. A baixa massa torna este tipo de pavimentos adequado a locais em que a distncia de transporte dos materiais e componentes de construo elevada.

Os pavimentos de madeira apresentam baixa energia primria incorporada e baixa inrcia trmica. A sua baixa inrcia trmica poder, sempre que necessrio, ser compensada pela sua utilizao em conjunto com outras tecnologias construtivas mais pesadas. A madeira, desde que tenha origem em plantaes sustentveis doutra forma o impacte na biodiversidade ser elevado , um dos materiais de construo com menor impacte ambiental. Tambm preciso ter em ateno os compostos qumicos utilizados para a sua preservao que, em alguns casos, podem comprometer a qualidade do ar interior (consultar o captulo 3.2.2.5).

O revestimento deste tipo de pavimentos geralmente descontnuo, podendo constituir uma fonte de infiltrao de ar. Para que no se comprometa os seus comportamentos trmico e acstico deve-se assegurar um adequado encaixe entre os diversos componentes.

A sua durabilidade pode ser elevada, desde que devidamente protegida contra os microorganismos e da humidade. As ligaes entre os diversos componentes so mecnicas, o que torna possvel o processo de desconstruo e elevado o potencial de reutilizao.

Na figura 8.19, apresenta-se o aspecto de um pavimento de estrutura descontnua em madeira.

Figura 8.19 Aspecto inferior de um pavimento de estrutura descontnua em madeira

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Ricardo Mateus


Este tipo de pavimento foi dimensionado de acordo com a metodologia proposta pelo Eurocdigo 5, tendo-se admitido a utilizao de peas de madeira da classe C24 (fm,k1 = 24 Mpa). O vigamento das solues construtivas composto por elementos em madeira de seco 0,25x0,30 m, afastados entre si de 0,65 m.

Tendo como base o estudo referido anteriormente, foram analisadas quatro solues construtivas, cujas diferenas se verificam ao nvel do revestimento de piso e do revestimento de tecto:

(i) Pavimento de estrutura descontnua em madeira sem isolante trmico, composto por piso em madeira (1,80 cm) e tecto revestido com painis de gesso cartonado (1,25 cm) (fig. 8.20).

(ii) Pavimento de estrutura descontnua em madeira, com piso em madeira (1,80 cm), tecto falso composto por dois nveis de painis de gesso cartonado (2x1,25 cm) e manta de l de rocha (8 cm) aplicada no tardoz do tecto (fig. 8.21)

(iii) Pavimento de estrutura descontnua em madeira, com revestimento de piso flutuante sobre revestimento estrutural em madeira (1,80 cm), tecto revestido com painis de gesso cartonado (1,25 cm) e manta de l de rocha (8 cm) aplicada no tardoz do tecto (fig. 8.22).

(iv) Pavimento de estrutura descontnua em madeira, com piso flutuante em madeira (1,80 cm), tecto revestido com painis de gesso cartonado (1,25 cm) e manta de l de rocha (8 cm) aplicada no tardoz do tecto (fig. 8.23).

de salientar que no estudo publicado por Martin (1995), o comportamento sonoro foi avaliado em pavimentos em que a altura das vigas era de 20 cm. Atendendo maior altura das vigas 30 cm dos pavimentos estudados neste documento, possvel que estes apresentem na realidade melhor comportamento sonoro.

1 Valor caracterstico da resistncia flexo.

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Figura 8.19 Pavimento de estrutura descontnua em madeira sem isolante (Pav13)


Figura 8.20 Pavimento de estrutura descontnua em madeira com tecto falso e isolante (Pav14)

Painis de gesso cartonado (2x1,25cm)

Viga de madeira (0,25x0,30cm)

Piso em madeira (1,8cm)

40cm

Manta de l de rocha (8cm)


Viga de madeira (0,25x0,30cm)

Piso em madeira (1,8cm)

30cm

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Ricardo Mateus

3) Pavimento com isolante e piso flutuante sobre revestimento estrutural (Pav15)

Figura 8.21 Pavimento de estrutura descontnua em madeira com isolante e piso flutuante sobre revestimento estrutural (Pav15)

4) Pavimento com isolante e piso flutuante (Pav16)

Figura 8.22 Pavimento de estrutura descontnua em madeira com isolante e piso flutuante

8.3. Resultados obtidos

Os resultados obtidos encontram-se apresentados no quadro 8.2.


Piso flutuante em madeira (1,8cm)



30cm


Piso flutuante em madeira


Revestimento estrutural (1,8cm)

30cm


Quadro 8.2 Resumo das caractersticas tcnico-funcionais mais importantes de algumas solues construtivas para pavimentos

Soluo construtiva Massa (kg/m2)

PEC (kW.h/m2)

Dn,w (dB)

Ln,w (dB)

Umed (W/m2.C)

Custo (/m2) Perfil sustentvel

Pav1 (referncia) - descrio em 8.2.1

373 163 53 75 2,35 35,45

Pav2 descrio em 8.2.1

385 186 55 73 0,80 54,45


421 227 56 54 0,45 68,00

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Quadro 8.2 (cont.) Resumo das caractersticas tcnico-funcionais mais importantes de algumas solues construtivas para pavimentos


PEC (kW.h/m2)

Dn,w (dB)

Ln,w (dB)

Umed (W/m2.C)



491 164 55 78 3,50 47,90


503 185 57 76 0,90 66,90


539 227 57 58 0,45 80,50

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed



PEC (kW.h/m2)

Dn,w (dB)

Ln,w (dB)

Umed (W/m2.C)



377 122 53 75 2,89 113,50


389 144 56 72 0,85 132,50


425 185 57 53 0,45 146,10

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed



PEC (kW.h/m2)

Dn,w (dB)

Ln,w (dB)

Umed (W/m2.C)



188 117 49 84 4,95 66,45


200 138 52 81 0,95 85,45


236 180 54 61 0,50 99,05

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed


Soluo construtiva

Descrio

Massa (kg/m2)

PEC (kW.h/m2)

Dn,w (dB)

Ln,w (dB)

Umed (W/m2.C)



48 46 38 83 1,90 166,80


62 76 63 56 0,39 199,20


52 57 54 58 0,37 199,25

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed



PEC (kW.h/m2)

Dn,w (dB)

Ln,w (dB)

Umed (W/m2.C)



50 56 50 63 0,40 181,75

Im IPEC

ILn,w

IDn,w

Icc IUmed

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8.4. Discusso dos resultados

Em primeiro lugar, necessrio salientar que a interpretao dos resultados obtidos no pode ser alienada do conjunto de exigncias funcionais que se pretende para determinado pavimento. Por exemplo, num pavimento interior, que divida dois espaos aquecidos pertencentes a um mesmo fogo, no exigido que este satisfaa qualquer requisito trmico, o que alteraria significativamente as concluses descritas seguidamente. O mesmo poderia ocorrer ao nvel das exigncias para o isolamento sonoro. Assim, os resultados obtidos sero discutidos admitindo que se pretende que o pavimento a seleccionar apresente bom isolamento sonoro, bom isolamento trmico, bom desempenho ambiental, sem que com isso se comprometa o custo de construo.

Analisando os resultados obtidos na aplicao da metodologia MARS-SC s seis solues construtivas para pavimentos, verifica-se que, dentro desta amostra e de acordo com os parmetros analisados, a soluo construtiva mais sustentvel a Pav12 pavimento misto com cofragem metlica colaborante, com tecto falso, isolante e lajeta flutuante , enquanto que a soluo construtiva menos sustentvel a Pav13 pavimento de estrutura descontnua em madeira com tecto falso sem isolante.

No quadro 8.3, apresentam-se as solues construtivas ordenadas por ordem decrescente de sustentabilidade.

Como se pode verificar nos resultados obtidos, a aplicao do tecto falso, com as caractersticas referidas anteriormente, melhora significativamente o isolamento trmico das tecnologias construtivas, sem comprometer o desempenho ambiental e o custo de construo. A melhoria tanto maior quanto menor for o isolamento trmico da soluo sem tecto falso. Por exemplo, no caso das lajes com cofragem metlica colaborante, o valor do coeficiente de transmisso trmica na soluo com tecto falso cerca de 20% do valor da soluo sem tecto falso. As melhorias verificadas ao nvel do isolamento sonoro a sons de conduo rea, aps a introduo do tecto falso, rondam em mdia os 2 dB.

A aplicao da lajeta flutuante, com as caractersticas referidas anteriormente, traduz-se numa melhoria significativa como era de esperar ao nvel do isolamento sonoro a sons de percusso, sem que com isso seja necessrio aumentar desmesuradamente o investimento inicial. O isolamento trmico das tecnologias construtivas tambm melhora, em grande parte devido baixa condutibilidade trmica do elemento resiliente aglomerado negro de cortia. Em contrapartida, a aplicao da lajeta flutuante implica principalmente nas tecnologias construtivas de menor massa uma diminuio significativa do desempenho ambiental. A ttulo de exemplo, a aplicao de lajeta flutuante no pavimento com cofragem metlica colaborante traduz-se num incremento da massa e da energia primria incorporada em cerca de 25% e 55%, respectivamente.

A opo pelos pavimentos de estrutura contnua de beto armado, em detrimento das lajes de vigotas pr-esforadas e blocos cermicos de cofragem, no apresenta qualquer vantagem, tendo

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Ricardo Mateus

em conta os parmetros analisados. Neste caso, a inexistncia de elementos vazados agrava significativamente a sua massa e diminui acentuadamente o isolamento trmico.

Quadro 8.3 Solues construtivas para pavimentos, ordenadas por ordem decrescente de sustentabilidade

Posio Soluo construtiva

Mais sustentvel

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Pav12

Pav14

Pav2

Pav16

Pav11

Pav15

Pav3

Pav1

Pav5

Pav6

Pav8

Pav4

Pav9

Pav10

Pav7

Pav13 Menos sustentvel

Os pavimentos constitudos por painis prefabricados de beto pr-esforado apresentam como nica vantagem, relativamente soluo de referncia, a menor quantidade menos cerca de 25% de energia primria incorporada. A maior desvantagem reside ao nvel do custo de construo, que superior em cerca de 220%. A aplicao desta tecnologia em edifcios de habitao no se traduz em qualquer vantagem. Este tipo de pavimento ser mais adequado a edifcios com grandes vos ou elevadas sobrecargas, como por exemplo, os edifcios industriais. Um parmetro que no foi analisado neste estudo, e que poder justificar a opo por esta

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tecnologia, o tempo necessrio construo, que neste caso menor, pelos motivos apontados anteriormente.

Os pavimentos mistos com cofragem metlica colaborante apresentam como principal desvantagem o seu fraco isolamento trmico, que justificado pela elevada condutibilidade trmica dos materiais constituintes. A sua massa e PEC so significativamente inferiores em cerca de 50% e 28%, respectivamente, tornando o seu desempenho ambiental melhor do que o da soluo de referncia. Numa situao em que no seja necessrio cumprir a exigncia de isolamento trmico, esta tecnologia torna-se mais sustentvel do que a de referncia. Sempre que necessrio, o seu baixo isolamento trmico pode ser facilmente corrigido pela introduo de revestimentos isolantes que, como se pode observar no quadro 8.2, acabam por a converter na tecnologia construtiva mais sustentvel, atendendo aos parmetros considerados. Outra desvantagem reside ao nvel do custo de construo que, por ser praticamente o dobro do da soluo de referncia, constitui uma barreira sua implementao.

Os pavimentos de estrutura descontnua em madeira so, dentro da amostra analisada, os que apresentam melhor desempenho ambiental a sua massa e energia primria chegam a ser apenas cerca de 15% e 28%, respectivamente, dos valores associados soluo de referncia. A soluo mais sustentvel s no pertence a este tipo de tecnologia devido necessidade de se realizar um investimento inicial muito significativo, que , numa das solues, superior em cerca de 400% relativamente soluo de referncia. Dentro desta tecnologia, a soluo mais sustentvel a que apresenta tecto falso, desligado rigidamente dos elementos de suporte, com isolante no tardoz Pav14.

Em concluso, a tecnologia construtiva convencional apresenta, no universo analisado, um bom posicionamento o Pav2 encontra-se no grupo das trs solues mais sustentveis , apresentando como principal vantagem o facto de apresentar o menor custo de construo. No entanto, preciso no esquecer que existem outros parmetros que no foram abordados neste estudo por exemplo o potencial de reutilizao , que poderiam comprometer a sustentabilidade desta soluo.

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Parte III (Pag 153 a 197)

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