UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA CENTRO DE … · A Deus pelas oportunidades obtidas de conquistas...

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA

CENTRO DE TECNOLOGIA E URBANISMO

CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA

DE EDIFICAÇÕES E SANEAMENTO

CONCEPÇÃO DE UM SISTEMA CONSTRUTIVO LEVE DE

ALTO DESEMPENHO PARA VEDAÇÃO VERTICAL E

ANÁLISE DO SEU COMPORTAMENTO TÉRMICO

Reginaldo de Matos Manzano Orientando

Profa. Dr a. Berenice Martins Toralles Carbonari

Orientadora

Londrina, junho de 2007.

REGINALDO DE MATOS MANZANO




Dissertação apresentada ao Curso de Pós-graduação em Engenharia de Edificações e Saneamento da Universidade Estadual de Londrina, como requisito parcial à obtenção ao título de Mestre.

Orientadora: Profª Drª Berenice M. Toralles Carbonari

Londrina

2007




Dissertação apresentada ao Curso de Pós-graduação em Engenharia de Edificações e Saneamento da Universidade Estadual de Londrina, como requisito parcial à obtenção ao título de Mestre.

COMISSÃO EXAMINADORA

Profª Drª Berenice M. Toralles Carbonari

Prof. Dr. Fernando Barth

Prof. Dr. Jorge Daniel de Melo Moura

Profª Drª Miriam Jerônimo Barbosa Londrina, 29 de junho de 2007.

DEDICATÓRIA

Ao meu pai, Mauro (in memorian), sem o

qual não teria chegado até aqui. Para quem

a maior riqueza eram os filhos, e ver-me

concluindo mais esta etapa certamente o

faria feliz. No entanto, Deus o levou logo

após a minha formatura na graduação...

Obrigado Sr. Mauro (in memorian), por

teres existido, e por constituir a motivação

e o melhor exemplo para tudo que me

proponho a fazer.

AGRADECIMENTOS

A Deus pelas oportunidades obtidas de conquistas e aprendizagens,

com serenidade e plenitude;

A minha Mãe Conceição, juntamente com meu pai Mauro (in

memorian), por terem me norteado sempre no caminho da dignidade e ensinado o

valor do esforço;

À Profa. Dra. Berenice Martins Toralles Carbonari, pelo

encaminhamento do tema, orientação, críticas e sugestões que muito contribuíram

para o enriquecimento do trabalho;

Aos Professores, Dra. Miriam Jerônimo Barbosa e Dr. Jorge Daniel de

Melo Moura pelo empenho, ajuda e orientação na finalização do estudo;

Ao Prof. Dr. Fernando Barth, pela análise crítica do trabalho, as

preciosas observações e as sugestões expressas no exame de qualificação;

Ao Prof. Mestre Eduardo M. Cortelassi, pelo apoio e ensinamento,

fundamentais a concretização desta pesquisa;

A todos os Professores do Curso, os quais, com cada parcela individual

de dedicação tornaram este, um exemplo de vida;

Aos colegas de mestrado, pelo constante incentivo e agradável

convívio;

A todos aqueles que direta ou indiretamente contribuíram para a

realização deste trabalho.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

LISTA DE ABREVIATURAS

RESUMO

ABSTRACT

INTRODUÇÃO I

Objeto de estudo II

Colocação do problema II

Contexto geral do desenvolvimento da pesquisa II

Questão de pesquisa IV

Objetivo IV

Relevância da pesquisa IV

Estruturação da dissertação V

1.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 01

1.0. Introdução 02

1.1. Habitação 04

1.1.1. A habitação e seus significados 04

1.1.2. Caracterização das exigências humanas 05

1.1.3. Modificações no projeto-base 11

1.1.4. Habitação e o conceito de desempenho 12

1.2. Coordenação modular 22

1.2.1. Aspectos históricos da modulação 22

1.2.1.1. Gregos 22

1.2.1.2. Romanos 23

1.2.1.3. Idade Média 24

1.2.1.4. Japoneses 24

1.2.1.5. Revolução Industrial 25

1.2.1.6. Século XX 25

1.2.1.7. Le Corbusier – “Le Modulor” 26

1.2.2. A modulação como instrumento de racionalização da construção

29

1.2.3. Modulação 32

1.2.4. Terminologia referente à modulação 33

1.2.4.1. Módulo 33

1.2.4.2. Componente modular 35

1.2.4.3. Projeto modular 36

1.2.5. Peculiaridades da construção civil 37

1.2.6. Normas Técnicas 39

1.3. Sistemas construtivos 42

1.3.1. Sistemas construtivos em madeira 45

1.3.1.1. A madeira 45

1.3.1.2. Propriedades físicas e mecânicas da madeira 46

1.3.1.3. A madeira serrada 52

1.3.1.4. Os processos de secagem da madeira 53

1.3.1.5. Classificação das peças estruturais de madeira 53

1.3.1.6. Caracterização do Pinus 57

1.3.1.7. Durabilidade e tratamento 59

1.3.1.8. Ligações de peças estruturais 61

1.3.1.8.1. O sistema de ligação por CDE’S 62

1.3.1.9. Estruturas em madeira 65

1.3.1.9.1. Sistema construtivo Plataforma 66

1.3.1.9.2. Sistema construtivo “Balloom Frame” 67

1.3.2. Placas 69

1.3.2.1.Placas cimentícias 70

1.3.2.2. Placas cimentícias existentes no mercado 72

1.4. Detalhes construtivos 76

1.4.1. Sistema construtivo em placas de gesso acartonado e cimentícias – detalhes construtivos

76

1.4.2. Sistema construtivo em madeira – detalhes construtivos 81

1.5. Conforto térmico 87

1.5.1. Caracterização das exigências humanas de conforto térmico

87

1.5.2. Caracterização do clima de Londrina - PR 91

1.5.3. Levantamento dos critérios relativos ao desempenho térmico estabelecidos em cada norma

93

1.5.3.1. Norma NBR 15220:2005 93

1.5.3.2. Projeto de norma NBR 02:136.01 95

2.0. Desenvolvimento de um sistema construtivo de vedação vertical destinado a habitações de interesse social

97

2.1. Concepção de um projeto habitacional de interesse social 99

2.2. Desenvolvimento do sistema construtivo baseado nos conceitos de modulação

109

3.0. Análise do desempenho térmico do sistema construtivo proposto 119

3.0. Análise do desempenho térmico do sistema construtivo proposto 120

3.1. Verificação do desempenho térmico pelo método simplificado 120

3.2. Verificação do desempenho térmico por simulação computacional

122

3.2.1. O programa Energy Plus 122

3.2.1.1. Balanço de energia utilizado pelo programa E+ 123

3.2.1.2. Radiação solar 124

3.2.1.3. Dados climáticos 124

3.2.1.4. Infiltração e ventilação 125

3.2.2. Simulação térmica 125

3.2.2.1. Características térmicas do concreto celular espumoso de alto desempenho

126

3.2.2.2. Entrada de dados no Energy Plus 127

3.2.2.3. Os resultados obtidos pelo processo de simulação computacional do desempenho térmico do protótipo habitacional desenvolvido

129

4.0. Considerações finais e conclusões 134

4.1 Considerações finais e conclusões 135

4.2 Sugestões para trabalhos futuros 137

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANEXOS

LISTAS DE FIGURAS

01. “Le Modulor” – Le Corbusier 28

02. Reticulado modular 37

03. Estrutura de cobertura executada com CDE’S como elemento de união nas ligações

62

04. Exemplo de um CDE 63

05. Desenho esquemático do esqueleto estrutural no sistema plataforma – edificação de dois pavimentos

67

06. Vista geral do sistema “Balloom Frame” 68

07. Solução técnica apresentada pelo fabricante Placo. Detalhe do encontro da parede com o piso

77

08. Solução técnica apresentada pelo fabricante Placo. Detalhe do encontro da parede com o piso

78

09. Especificação de projeto para área do boxe do banheiro – parede simples

79

10. Especificação de projeto para área do boxe do banheiro – parede dupla

80

11. Solução técnica apresentada pelo fabricante Eternit para o tratamento de juntas aparentes

81

12. Detalhe dos painéis de vedação – Protótipo BATTISTELLA-UFSC 82

13. Detalhe da parede cega e do painel com janela – Protótipo BATTISTELLA-UFSC

82

14. Especificação de projeto para a área do boxe do banheiro – solução técnica proposta por KRAMBECK

83

15. Detalhe do canto do canto externo da edificação. Propostas apresentadas pelo Protótipo BATTISTELLA-UFSC e KRAMBECK

84

16. Detalhe da ampliação do projeto básico, solução técnica proposta por KRAMBECK

84

17. Detalhe da ancoragem do subsistema parede a fundação, solução técnica proposta por KRAMBECK

85

18. Mapa das zonas climáticas 88

19. Divisão em grandes áreas de atividade 101

20. Projeto-base de acordo com a implantação mais adequada em relação à radiação solar

104

21. Ventilação pela orientação leste, direção predominante dos ventos em Londrina

105

22. Detalhe da câmara de ar proporcionada pelo sistema construtivo desenvolvido

106

23. Detalhe do brise em madeira localizado na fachada oeste 107

24. Cobertura 108

25. Detalhe da viga de amarração quer contorna toda a edificação 110

26. Família de placas cimentícias 111

27. Disposição das placas cimentícias com sua dimensão maior no sentido vertical

113

28. Detalhe da junta entre as placas cimentícias 113

29. Detalhe da ligação entre a ossatura em madeira e o baldrame 114

30. Detalhe da ligação entre as peças componentes da ossatura em madeira

114

31. Detalhe da ligação entre a ossatura em madeira e as placas cimentícias

115

32. Possibilidade de produção de placas pigmentadas 116

33. Possibilidade de produção de placas pigmentadas 116

34. Detalhe da fixação do brise 117

35. Detalhe da fixação do telhado frontal 117

36. Facilidade em ampliações do projeto-base 118

37. Interface do programa Energy Plus 123

38. Lançamento da geometria por meio de coordenada 128

39. Lançamento das aberturas por meio de coordenada 128

40. Arquivo DXF resultante dos dados lançados 129

41. Gráfico do desempenho térmico do protótipo no dia típico de verão 131

42. Gráfico do desempenho térmico do protótipo no dia típico de inverno

132

LISTAS DE TABELAS

01. Déficit habitacional III

02. Valores de áreas mínimas de construção, dos tipos de unidades habitacionais mais construídos por Companhia de Habitação

06

03. Escala conceitual de valores a serem atribuídos a cada requisito 09

04. Móveis e equipamentos padrão 09

05. Dimensões mínimas de mobiliários e circulação 10

06. Aspectos relevantes ao desempenho segundo BLÀCHERE 15

07. Aspectos relevantes ao desempenho segundo HANDLER 16

08. Exigências do usuário segundo ISO 6241/1984 18

09. Requisitos do usuário segundo projeto de norma NBR 02:136.01.001:2007

19

10. Comparação entre o projeto de norma da ABNT, a ISO 6241 e os requisitos de HANDLER E BLÀCHERE

20

11. Publicação das primeiras normas de Coordenação Modular 26

12. Lista de normas da ABNT sobre Coordenação Modular 40

13. Defeitos máximos permissíveis em madeiras serradas macias, segundo a norma DIN - 4074

55

14. Limitações nos defeitos em cada classe para peças de seção transversal de 3,5 cm X 12,5 cm, e comprimento de 2,6 m, segundo a ASTM D245-93

55

15. Classificação da madeira de Pinho para exportação segundo o decreto 30/835

56

16. Valores médios de madeiras de coníferas nativas e de reflorestamento

57

17. Caracterização do Pinus elliottii e Pinus Taeda nas idades de 10, 20 e 25 anos

58

18. Princípios gerais e detalhes do sistema construtivo Plataforma 67

19. Princípios gerais e detalhes do sistema construtivo “Balloom Frame”

68

20. Tensões mínimas admissíveis para ruptura por flexão de placas cimentícias – classificação

71

21. Requisitos mínimos a serem atendidos pelas placas cimentícias, previsto no projeto de norma NBR 18:406.03:2005

72

22. Características das principais placas cimentícias comercializadas no Brasil

74

23. Valores climáticos mensais do ano de 1986, identificado como ano climático de referência para o período de 1979 a 1990

92

24. Valores climáticos mensais do ano de 1996, identificado como ano climático de referência para o período de 1989 a 1998

92

25. Médias climáticas do ano de 1976 a 2006 92

26. Transmitância térmica, atraso térmico e fator solar admissíveis para cada tipo de vedação

93

27. Diretrizes bioclimáticas estabelecidas para cada zona bioclimática 94

28. Diretrizes construtivas relativas a aberturas para ventilação 94

29. Critério de avaliação de desempenho térmico para condições de verão

95

30. Critério de avaliação de desempenho térmico para condições de inverno

96

31. Características do Concreto Celular Espumoso de Alto Desempenho (CCEAD).

111

32. Resultados obtidos para placa cimentícia com 25 mm 120



35. Resultados obtidos para coberturas com laje mista 121

36. Resultados referentes a cálculos de ventilação necessários para simulação no programa Energy Plus

125

37. Condutividade térmica das amostras de CCEAD 127

38. Resultados obtidos em simulações 130

LISTAS DE ABREVIATURAS

ABIMCI Associação Brasileira da Indústria da Madeira Processada Mecanicamente

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

AEP Associate Environmental Professional

ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers

ASTM American Society for Testing and Materials

BID Banco Interamericano de Desenvolvimento

BLAST Building Loads Analysis and System Thermodynamics

BNH Banco Nacional da Habitação

CCA Arsenato de cobre cromatado

CCB Borato de cobre cromatado

CCEAD Concreto Celular de Alto Desempenho

CDE Chapas metálicas com dentes estampados

CIB Conseil International du Bâtiment

COBRACON Comitê Brasileiro da Construção

COHAB Companhia de Habitação

COHAPAR Companhia de Habitação do Paraná

CREA Conselho Regional de Engenharia e Arquitetura

DIN Deutsches Institut fur Normung

E+ Programa Energy Plus

GFRC Glass Fiber Reinforced Concrete

HIS Habitação de Interesse Social

IAPAR Instituto Agronômico do Paraná

ICC Indústria da Construção Civil

IDEG Instituto de Desenvolvimento Econômico e Gerencial

IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo

ISO International Organization for Standardization

IWC International Weather for Energy Calculations

LWF Light Wood Frame

M Módulo ou módulo-base

NB Normas Brasileiras (nomenclatura utilizada antes da unificação com a ABNT)

NR Norma Regulamentar

NBR Normas Brasileiras

OSB Oriented Strand Board

PBQP-H Programa Brasileiro de Qualidade e produtividade da Construção Habitacional

RU Resistente a umidade

S.D. Sem data

Sepurp Secretaria de Políticas Públicas

SFH Sistema Financeiro da Habitação

TMY Test Meteorological Year

TRY Test Reference Year

UIOF União Internacional de Organizações Familiares

USFC Universidade Federal de Santa Catarina

RESUMO MANZANO, R. M. Desenvolvimento de um sistema construtivo leve de alto desempenho para vedação vertical e análise do seu comportamento térmico. Londrina, 2007. 212p. Dissertação (Mestrado) – Departamento de Engenharia Civil,

Centro de Tecnologia e Urbanismo, Universidade Estadual de Londrina.

Visando os princípios da sustentabilidade este trabalho enfoca a concepção de um

sistema construtivo leve de alto desempenho destinado a vedação vertical e, a

análise do seu comportamento térmico. Estes princípios serviram de base tanto na

definição dos materiais e componentes utilizados como no projeto do sistema

construtivo, uma vez que a sustentabilidade define como um dos requisitos a

minimização do emprego de materiais não renováveis. Com intuito de compatibilizar

este requisito com o desempenho de durabilidade, propõem-se um sistema

construtivo para vedação vertical que utiliza a madeira de reflorestamento (material

renovável) como estrutura autoportante e o Concreto Celular Espumoso de Alto

Desempenho na forma de placas passíveis reutilização. O projeto do sistema

construtivo também foi embasado nos conceitos da coordenação modular, buscando

propiciar flexibilidade à planta e facilidade a futuras ampliações e alterações no

projeto-base. Com a definição do projeto avaliou-se o comportamento térmico, por

dois métodos previstos em normas técnicas da ABNT, sendo que os resultados

obtidos apresentaram 1191 horas de desconforto para o clima do Município de

Londrina, comprovando um desempenho adequado.

Palavras-chave: sustentabilidade, ossatura em madeira, placas cimentícias,

sistemas construtivo, coordenação Modular, conforto Térmico.

ABSTRACT MANZANO, R. M. Conception of a Constructive System Develop of high performance to vertical blockading and analysis of its thermal behavior. Londrina, 2007. 212p. Lecture (Master) – Civil Engineer Department, Town Planning

and Technology Centre, Universidade Estadual de Londrina.

Aiming the sustainability principles, this essay focus the conception of a slight

constructive system of high performance destined to a vertical blockading and, the

analysis of its thermal behavior. This principles served as a base as in the material

definition and components used as in the constructive system project, once

sustainability defines as one of the requirement the minimizing of materials not

renewable usage. With the willing to share this requirement with the durability

performance, it’s proposed a constructive system to vertical blockading that uses the

reforest wood (renewable material) like auto carry structures and the Foamy Cellular

Concrete of High Performance in forms of plates that can be reused. The project of

the constructive system was also founded on the concepts of the modular

coordination, reaching flexible provide to the plant and facilities to futures

enlargement and changes in the base-project. With the project definition was

assessed the thermal behavior, by two previewed methods in the ABNT technical

norms, being the obtained results showed 1191 hours of uncomfortable to Londrina

Town weather, proving an appropriate performance.

Key-Words: sustainability, light wood frame, cement plates, Constructive System,

Module Coordination, and Thermal Comfort.

Concepção de um sistema construtivo leve de alto desempenho para vedação vertical e análise do seu comportamento térmico

I

INTRODUÇÃO

INTRODUÇÃO

II

OBJETO DE ESTUDO

Esta pesquisa consiste no desenvolvimento de um sistema construtivo

que se subdivide em: ossatura em madeira de reflorestamento, utilizado como

estrutura, e placas cimentíceas leves, utilizadas em camada dupla para vedação

vertical, destinado a Habitações de Interesse Social (HIS) e, na avaliação deste em

relação ao comportamento térmico. Sendo a Moradia Popular ou habitação de

interesse social de acordo com Código de Obras do Município de Londrina, Lei

281/55, e o Ato 37/92 do Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e

Agronomia do Estado do Paraná – CREA-Pr, uma residência unifamiliar de um

pavimento, única no lote, não exigindo cálculo estrutural, com área de construção

igual ou inferior a 70 m2, unitária, isolada e não constituindo parte de um

agrupamento ou conjunto habitacional.

COLOCAÇÃO DO PROBLEMA

O sistema construtivo a ser desenvolvido compõe-se de dois

componentes trabalhando em conjunto. O primeiro é a ossatura, executada em

madeira, e o segundo são placas cimentíceas, produzidas em Concreto Celular

Espumoso de Alto Desempenho (CCEAD). O problema de pesquisa refere-se ao

desenvolvimento do projeto de um sistema construtivo que atenda aos parâmetros

mínimos de conforto térmico estabelecidos por norma.

CONTEXTO GERAL DO DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA

Segundo os últimos censos habitacionais realizados no Brasil é

possível constatar que o Déficit Habitacional tem aumentado consideravelmente nos

últimos anos. Isto se deve ora pelo crescimento populacional, ora pela ausência de

políticas públicas que visem a sua redução. De acordo com a estimativa do

Ministério das Cidades o déficit habitacional no Brasil em 2005 foi entorno de 7,2

milhões de unidades. (Déficit Habitacional no Brasil: Municípios selecionados e

micro-regiões geográficas, Ministério das Cidades, 2005)


III

Na tabela 01 são apresentados dados relativos à evolução do déficit

habitacional no estado do Paraná e na cidade de Londrina.

Tabela 01 - Déficit habitacional.

Ano Déficit habitacional (unidades)

Londrina (%) Paraná (%)

1991 24.000 - 133.000 -

2000 30.106 25 229.069 72

Fonte: Autor (COHAB/COHAPAR 2006)

Os dados da tabela 01 apresentados pela COHAPAR (Companhia de

Habitação do Paraná) e pela COHAB (Companhia de Habitação – Londrina)

referentes ao déficit habitacional do estado do Paraná e da cidade de Londrina,

demonstram uma evolução de 72% e 25%, respectivamente, no período de

aproximadamente uma década.

Segundo a COHAPAR e a COHAB parte deste déficit inclui as

habitações existentes que não atendem de forma satisfatória as condições mínimas

de habitabilidade, ou seja, o atendimento às condições climáticas, e aos seguintes

requisitos do usuário de: estanqueidade, durabilidade, resistência mecânica e as

questões culturais.

Na busca de alternativas para reverter o déficit habitacional, são

desenvolvidas anualmente muitas propostas inovadoras de sistemas construtivos e

componentes. No entanto, poucas têm satisfeito de forma adequada aos requisitos

mínimos de habitabilidade.

Atualmente, no Brasil, encontra-se em desenvolvimento um projeto de

norma para avaliação do desempenho de edificações de até cinco pavimentos, com

o objetivo de estabelecer os requisitos mínimos de habitabidade. Entretanto, deve-se

ressaltar que o projeto restringe-se apenas as questões físicas da habitação:

durabilidade, estanqueidade, resistência mecânica e atendimento as condições

climáticas, sendo denominado de NBR 02:136.01.001 (ABNT, 2007). No entanto,

este projeto de norma não estabelece os requisitos do usuário e as questões

relativas aos aspectos culturais.

INTRODUÇÃO

IV

Nos últimos anos acrescentou-se a todos os requisitos citados a

questão ambiental, de tal forma que toda edificação tem de ser sustentável para ser

considerada eficiente. A aplicação dos conceitos de sustentabilidade em uma

construção envolve as fases da concepção, da escolha do sistema construtivo a ser

adotado – englobando os materiais –, e da execução. Em razão desta necessidade

de uma edificação ser sustentável têm se difundido muito os processos e sistemas

construtivos baseados na construção seca, por contribuírem com a minimização das

perdas de matéria-prima e, conseqüentemente, proporcionar uma redução na

geração de entulho.

Os requisitos que compõe o contexto acima contribuem na justificativa

do projeto do sistema construtivo a ser proposto. Sistema este baseado no princípio

da construção seca, na rapidez de execução, na praticidade de manutenção, na

redução da geração de entulho e, na reutilização das peças no fim da vida útil da

construção.

QUESTÃO DE PESQUISA

Como desenvolver o projeto de um sistema construtivo composto de

placas de concreto celular espumoso de alto desempenho (CCEAD) e ossatura de

madeira, atendendo aos parâmetros mínimos de conforto térmico estabelecidos em

projeto de norma NBR 02:136.01.001:2007.

OBJETIVO

Desenvolver o projeto de um sistema construtivo com a utilização do

CCEAD e madeira de reflorestamento, bem como avaliar pelo método simplificado e

por simulação o desempenho térmico deste.

RELEVÂNCIA DA PESQUISA

Recentemente, tem se constatado o desenvolvimento de inúmeras

soluções construtivas originadas da experiência vernacular ou de pesquisas

científicas. Estes sistemas construtivos desenvolvidos pelo Estado ou pela iniciativa


V

privada têm como objetivo final a redução dos custos de modo tornar a habitação um

direito do cidadão. Entretanto, essas soluções têm proporcionado como resultado

final: a diminuição da área construída, construções menos duráveis e um baixo

padrão de qualidade. Em contraposição a este quadro, pretende-se desenvolver um

sistema construtivo que atenda de forma adequada aos requisitos relacionados ao

conforto térmico previsto em projeto de norma.

ESTRUTURAÇÃO DA DISSERTAÇÃO

Este trabalho teve início com a definição de parâmetros que

subsidiaram o projeto do sistema construtivo a ser proposto, buscando conceituá-lo

através da revisão bibliográfica que trata do assunto. Posteriormente, definiu-se a

metodologia mais adequada ao desenvolvimento do projeto e da avaliação térmica

sistema construtivo.

Em função disto, o trabalho foi estruturado da seguinte forma:

CAPÍTULO 1: REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste capítulo busca-se abranger de maneira sucinta tópicos

relevantes sobre habitação, sistema modular, sistemas construtivos, sistemas

construtivos em placas, e desempenho térmico.

CAPÍTULO 2: DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DO SISTEMA

CONSTRUTIVO DE VEDAÇÃO VERTICAL DESTINADO A HABITAÇÕES DE

INTERESSE SOCIAL

Considerando-se as definições e recomendações apresentadas no

capítulo anterior, desenvolve-se a metodologia empregada na concepção do projeto

habitacional de interesse social e na elaboração do sistema construtivo.

INTRODUÇÃO

VI

CAPÍTULO 3: ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO DO SISTEMA

CONSTRUTIVO

Este capítulo busca avaliar pelo método simplificado, previsto na norma

NBR 15220:2005, e por simulação computacional, no programa Energy Plus, o

desempenho térmico do sistema construtivo.

CAPÍTULO 4: CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES

Apresentação das conclusões retiradas durante o desenvolvimento da

pesquisa e as possibilidades para futuras investigações.


1

CAPÍTULO 1.0

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

CAPÍTULO 1.0 – Revisão bibliográfica

2

1.0. INTRODUÇÃO

Este capítulo encontra-se subdividido em cinco grandes subtemas

que se inter-relacionam, tanto na concepção arquitetônica do projeto habitacional de

interesse social como no desenvolvimento do projeto do sistema construtivo. Cada

um deles busca abranger de maneira sintética questões relativas à história,

conceitos básicos e normas de referência, itens que servirão de base para o

desenvolvimento da pesquisa.

Apesar destes se encontrarem separados em subtemas, ambos

fazem parte de um único tema que é o projeto habitacional, ou seja, todos poderiam

estar agrupados em um único grupo. Mas esta unificação tornaria mais complexa à

compreensão do projeto como um todo. Isto porque os conceitos não se inserem

uma única vez durante a concepção. Alguns conceitos se encontram presentes

desde a fase inicial até a final do projeto, que é a habitação construída. No esquema

abaixo, busca-se demonstrar como cada um deles se insere na concepção

arquitetônica do projeto habitacional e no desenvolvimento do projeto do sistema.

No entanto, ressalta-se que este esquema restringe-se apenas a etapa de projeto, a

qual está delimitada a pesquisa.


3

HABITAÇÃO SISTEMAS CONSTRUTIVOS

COORDENAÇÃO MODULAR

MODIFICAÇÕES DO PROJETO BASE

CONCEITO DE DESEMPENHO

FUNCIONALIDADE

SISTEMAS LWF

NORMAS TÉCNICAS

DESEMPENHO TÉRMICO

NORMAS TÉCNICAS

CONCEITO

REQUISITOS DO USUÁRIO

HISTÓRIA

CONCEITO

HISTÓRIA

TIPOS DE SISTEMA CONSTRUTIVO

ANÁLISE DO COMPORTAMENTO

TÉRMICO

MÉTODO SIMPLIFICADO

PROCESSOS DE AVALIAÇÃO

SEQÜÊNCIA DE DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA

HISTÓRIA

COORDENAÇÃO MODULAR

CONCEITO

FERRAMENTAS MODULARES

SISTEMAS MODULARES

DEFINIÇÃO DA ESPESSURA DAS PLACAS E DA DENSIDADE DO CONCRETO CELULAR ESPUMOSO DE ALTO DESEMPENHO

CONCEPÇÃO DO SISTEMA

CONSTRUTIVO

ESCOLHA DA TIPOLOGIA

CONSTRUTIVA

CONCEPÇÃO DO PROJETO

HABITACIONAL

PROJETO EXECUTIVO

PROJETO FINAL

CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES

HABITAÇÃO E O CONCEITO DE DESEMPENHO

PLACAS CIMENTÍCIAS

DETALHES CONSTRUTIVOS

SISTEMAS EM MADEIRA

SISTEMAS DRYWALL

HABITAÇÃO E SEUS SIGNIFICADOS

REQUISITOS DO USUÁRIOS


4

1.1. HABITAÇÃO

1.1.1. A HABITAÇÃO E SEUS SIGNIFICADOS

O projeto habitacional traz em si implicações profundas sobre as

pessoas e atividades que vai abrigar, sendo o elemento da organização social, que

ao longo do tempo foi incorporando diversos significados. O significado essencial da

habitação, presente desde os primeiros abrigos, constitui-se em teto, alojamento e

refúgio, lugar de proteção, defesa e autonomia de seus ocupantes contra as

intempéries e ameaças externas.

Na segunda metade do século XIX e primeira metade do século XX,

o conceito de habitação como mero alojamento foi alvo de críticas profundas pelos

letrados da época. Suas condições sanitárias foram questionadas e seu papel na

reprodução da família e na produtividade do trabalho foi discutido. Simultaneamente,

novos modelos de habitação foram elaborados e difundidos, com profundos

impactos sobre a relação do indivíduo com seu corpo, a vida familiar, o uso do

espaço público e, especialmente, sobre a relação do indivíduo com a casa. Nesse

processo, novos significados foram incorporados ao conceito de habitação.

Segundo CORREIA (2004), cronologicamente os significados

incorporados ao conceito de habitação foram: o de espaço sanitário, baseado na

difusão dos mecanismos disciplinares no âmbito doméstico; o de santuário

doméstico, lugar propício ao fortalecimento da vida familiar; o de propriedade,

convertendo a moradia em expressão de direito básico consagrado pela sociedade

burguesa e também em instrumento de controle social; o de estojo do homem

privado, expressão de Walter Benjamin, espaço onde o morador procura afirmar sua

individualidade, imprimindo a cada recanto o seu gosto pessoal, suas lembranças e

belos objetos que amealhou ao longo de sua existência; o de máquina de morar,

articulando três preocupações básicas: garantir a reposição de energias para o

trabalho, reduzir os custos com construção e conservar e agilizar as tarefas

domésticas.

Através da análise do conceito de habitação e da evolução deste ao

longo do tempo, descrito por CORREIA (2004), pode-se constatar que o programa

de necessidades e o projeto-base foram se alterando ao longo do tempo. No


5

entanto, observa-se, também, que surge uma forte tendência à individualidade e a

propriedade por parte do usuário, o que acaba contribuindo com a alteração do

programa de necessidades e/ou do projeto-base da habitação.

1.1.2. CARACTERIZAÇÃO DAS EXIGÊNCIAS HUMANAS DA ADAPTAÇÃO AO USO

Em relação ao desenvolvimento de um projeto habitacional deve-se

atentar as exigências humanas de adaptação ao uso, tentando minimizar os motivos

que levam o usuário a modificar o projeto-base. Uma vez que este, naturalmente,

tende a ser alterado pelo usuário, motivado pela necessidade de impor a sua

individualidade a habitação. Sendo que, as principais exigências humanas

relacionadas a adaptação ao uso são: a área útil mínima por ocupante e a

funcionalidade.

a) ÁREA ÚTIL MÍNIMA POR HABITANTE

A necessidade de construir habitações econômicas resultou na

utilização de materiais e processos construtivos de menor custo, com padrão de

acabamento e de conforto inferiores, havendo uma diminuição pura e simples do

tamanho da moradia. Esta minimização da habitação, segundo LEITE (2006),

ocorreu também devido a elevação do custo do binômio terreno-construção. No

entanto, o processo de compactação das áreas a um limite abaixo da relação ideal

por habitante faz com que a edificação deixe de cumprir sua função essencial, ao

ponto de seu valor de compra não corresponder ao serviço que esta presta.

Este não é um fato recente, tem ocorrido desde a metade do século

XX, quando se pretendia tornar a habitação cada vez mais eficiente e impessoal. O

número de cômodos foi aumentando, em compensação, a área útil de cada cômodo

foi sendo drasticamente reduzida. Um exemplo concreto desta redução ao longo

tempo encontra-se na tabela 02 retirada de BARBOSA (1997), em que é possível

constatar a redução de áreas na maioria dos estados onde a COHAB tem atuado.


6

Tabela 02 – Valores de áreas mínimas de construção, dos tipos de

unidades habitacionais mais construídos por Companhia de Habitação.

COHABs 60/70 Área média (m2)

80/90 Área média (m2)

ACRE 30,00 21,00

PARÁ 45,00 26,00

RONDÔNIA - 40,23

PIAUI 45,00 30,00

RIO GRANDE DO NORTE 45,00 40,00

PARAÍBA 27,00 31,00

PERNAMBUCO 42,00 27,00

SERGIPE 27,00 27,00

MINAS GERAIS 37,00 37,00

VOLTA REDONDA 45,00 25,00

RIO URBE - 28,12

SÃO PAULO 35,00 24,00

CDHU SP 47,00 40,00

CAMPINAS 42,00 38,00

BANDEIRANTES 46,00 40,00

BAURU 41,37 39,43

RIBEIRÃO PRETO 49,70 32,17

ARAÇATUBA - 28,94

PARANÁ 39,50 48,30

CURITIBA 50,00 40,00

LONDRINA 38,00 31,00

SANTA CATARINA 39,40 36,30

PORTO ALEGRE 30,00 30,00

MATO GROSSO DO SUL 40,00 40,00

CAMPO GRANDE - 36,00

GOIÂNIA 41,40 46,70

BRASÍLIA 40,00 30,00

MÉDIA 40,10 33,82

VALOR MÁXIMO 50,00 48,30

VALOR MÍNIMO 27,00 24,00

Fonte: BARBOSA, 1997.

Em oposição à redução gradual da área útil mínima por habitante,

constatado nas últimas décadas, alguns pesquisadores, como BLÀCHERE,


7

CHOMBART de LAUWE e ROSSO, propuseram a fixação de uma metragem mínima

com intuito de obter um melhor desempenho funcional da habitação.

Segundo BLACHÉRE (1978), as exigências de habitabilidade ou

adaptação da moradia correspondem ao atendimento às atividades familiares

realizadas dentro de uma área mínima determinada pelo número de habitantes. A

partir deste conceito este autor dividiu a moradia em três categorias de área útil de

superfície por pessoa: a modesta, com 14 m2, a mediana com 18 m2, e a superior

com 22 m2.

ROSSO (1980) divulgou um trabalho realizado por CHOMBART de

LAUWE, no qual se determina como fatores importantes à habitação, os requisitos

de higiene a partir da relação área por morador, onde abaixo de 8 m2 por pessoa, as

condições físicas e mentais do morador estariam comprometidas, estabelecendo

assim um limite patológico na relação área mínima por morador. O pesquisador

apresenta ainda, dados referentes à variação de área útil unitária, segundo diversas

composições familiares, fixadas por países europeus e organismos internacionais.

Os técnicos europeus fixaram como limite crítico a área mínima de 12 m2 por pessoa

e, também, como limite patológico 8 m2 por pessoa, sendo que alguns recomendam

como limite de segurança a área de 16 m2 por pessoa. Tais dados definem como

metragem quadrada adequada à habitação de interesse social para um número de

quatro pessoas o intervalo entre 48 m2 e 64 m2.

Nos países em desenvolvimento o valor médio de área por morador

adotado para as habitações de interesse social é de 11 m2, valor acima do mínimo

estipulado pelo Banco Interamericano de Desenvolvimento (BID), que é 10,5 m2 e,

abaixo do determinado pela União Internacional de Organizações Familiares (UIOF),

que é de 16,6 m2. Tanto o BID como a UIOF consideram como composição familiar

um número mínimo de três pessoas, o que implica na existência de no mínimo 2

dormitórios por habitação.

Em Londrina e em diversas cidades do Brasil, são os Códigos

municipais que regulamentam os critérios que definem as áreas mínimas da

habitação.

No desenvolvimento do projeto da habitação de interesse social

pressupõe-se a determinação de uma família tipo, com isto as normas passam a ser

elaboradas visando atender as funções e necessidades domésticas desta família.


8

Alguns países procuram obter melhor aproveitamento de espaço mínimos a partir da

análise dos equipamentos e mobiliário mínimo e da necessidade de espaço para a

circulação, sendo que em muitos casos são fixadas normas que se aplicam somente

a habitações financiadas pelo Estado. Na Europa é comum a definição de medidas

mínimas para os ambientes de acordo com a função que estes cumprem (área útil

mínima, espaço mínimo habitável por pessoa, capacidade cúbica e distribuição de

mobiliário).

b) FUNCIONALIDADE DA EDIFICAÇÃO

A produção massificada da habitação de interesse social tem se

caracterizado pela excessiva padronização e redução dimensional das áreas

internas, resultando em minúsculos ambientes dispostos em edificações,

tecnicamente, mal concebidas, o que acaba comprometendo a sua funcionalidade.

Na habitação de interesse social, os espaços destinados ao

descanso e lazer foram, ao longo e das experiências dos empreendimentos sociais,

deixados para um segundo plano, comprometendo a sua funcionalidade. No entanto,

constata-se que a funcionalidade aderida ao produto habitação tem proporcionado

ao consumidor maior garantia de satisfação as suas necessidades. (LEITE, 2006)

Na busca pela melhora da funcionalidade da edificação LEITE

(2006) desenvolveu um método com a função de identificar as falhas nos projetos

e/ou edificações. Este método denominado pelo autor como Funcionalidade.com,

busca através da identificação das falhas, ainda na fase projeto, tornar possível a

realização de pequenas mudanças na disposição e no tamanho dos cômodos, que

visem o aumento da funcionalidade da edificação.

A Funcionalidade.com consiste, basicamente, na avaliação dos

espaços através da análise de alguns requisitos relacionados à funcionalidade dos

espaços. Requisitos estes referentes aos equipamentos mínimos e adicionais e, a

acessibilidade (locomoção e acesso a todos os equipamentos instalados). A

funcionalidade do ambiente resulta da média dos valores atribuídos a cada requisito

(tabela 03) e, conseqüentemente, a da edificação à média entre todos os ambientes.


9

Tabela 03 – Escala conceitual de valores a serem atribuídos a cada

requisito.

Escala conceitual

FUNCIONALIDADE

Extremamente precário

Muito adequadamente

precário

Precariamente adequado

Parcialmente adequado

Plenamente adequado ou atende

Atende mais que

plenamente

Extremamente precário

Muito precário Precário Parcial Atende Supera

Escala numérica

20 40 60 80 100 120

Fonte: RIFRANO, 2006.

Em 12 de janeiro de 2007, o COBRACON (Comitê Brasileiro da

Construção), visando a funcionalidade da edificação lançou uma nova atualização

do projeto de norma NBR 02:136.01-001, que em seu item 16.1.1 - Disponibilidade

mínima de espaços para uso e operação da habitação, determina o móveis e

equipamentos padrão para cada cômodo/atividades essenciais (tabela 04).

Tabela 04 – Móveis e equipamentos padrão.

Atividades essenciais / Cômodo Móveis e equipamentos padrão

Dormir / Dormitório Casal Cama de casal + guarda roupa + criado mudo (mínimo 1)

Dormir / Dormitório para duas pessoas (2º. Dormitório)

Cama de solteiro (duas) + guarda roupa + criado mudo ou mesa de estudo

Dormir / Dormitório para uma pessoa (3º. Dormitório)

Cama de solteiro + guarda roupa + criado mudo

Estar Sofá de dois ou três lugares + armário/estante + poltrona

Cozinhar Fogão + geladeira + pia de cozinha + armário sobre a pia + gabinete + apoio para refeição (2 pessoas)

Alimentar/ tomar refeições Mesa + quatro cadeiras

Fazer higiene pessoal Lavatório + chuveiro (box) + vaso sanitário

Obs.: no caso de lavabos, não é necessário o chuveiro

Lavar, secar e passar roupas Tanque (externo para unidades habitacionais térreas) + máquina de lavar roupa

Estudar, ler, escrever, costurar, reparar e guardar objetos diversos

Escrivaninha ou mesa + cadeira

Fonte: NBR 02:136.01.001:2007.


10

Ainda nesta mesma atualização do projeto de norma, no item 16.1.2

– Dimensões mínimas dos cômodos; este define as dimensões mínimas dos

mobiliários e da circulação interna para cada cômodo (tabela 05).

Tabela 05 – dimensões mínimas de mobiliários e circulação.

Ambiente Mobiliário Circulação (m) Observações

Móvel ou Equipamento dimensões (m) L p

Sala de Estar

Sofá de 3 lugares c/ braço 1,70 0,70 . Prever espaço de 0,50 m na frente da assento, para sentar, levantar e circular.

. Largura mínima da sala de estar: 2,40 m. . Número mínimo de assentos determinado pela quantidade de habitantes da unidade, considerando o número de leitos.

Sofá de 2 lugares c/ braço 1,20 0,70 Poltrona c/ braço 0,80 0,70 Sofá de 3 lugares s/ braço 1,50 0,70 Sofá de 2 lugares s/ braço 1,00 0,70 Poltrona s/braço 0,50 0,70

Estante / Armário para TV 0,80 050 0,50 m . Espaço para o móvel obrigatório

Mesinha de centro ou cadeira de apoio

- - - . Espaço para o móvel opcional

Sala Estar/Jantar Sala de Jantar Copa Copa/Coz

Mesa redonda p/ 4 lugares D= 0,95 - . circulação mínima de 0,75 m a partir da borda da mesa (espaço para afastar a cadeira e levantar)

. Largura mínima da sala de estar/jantar e da sala de jantar (isolada): 2,40m. . Mínimo: 1 mesa p/ 4 pessoas. . Admite-se layout c/ o lado menor da mesa encostado na parede, desde que haja espaço p/seu afastamento, quando da utilização.

Mesa redonda p/ 6 lugares D= 1,20 -

Mesa quadrada p/ 4 lugares 1,00 1,00

Mesa quadrada p/ 6 lugares 1,20 1,20

Mesa retangular p/ 4 lugares 1,2 0,80

Mesa retangular p/ 6 lugares 1,50 0,80

Cozinha Pia 1,20 0,50 . circulação mínima de 0,85m frontal à pia, fogão e geladeira.

. Largura mínima da cozinha: 1,50m . Mínimo: pia, fogão e geladeira e armário

Fogão 0,55 0,60

Geladeira 0,70 0,70

Armário sob a pia e gabinete - - - . Espaço p/ móvel obrigatório

Apoio para refeição (2 pessoas)

- - - . Espaço p/ móvel opcional

Dormitório Casal (dormitório principal)

Cama de casal 1,40 1,90 . circulação mínima entre o mobiliário e/ou paredes de 0,50m.

. Mínimo: 1 cama, 2 criados e 1 guarda-roupa. . Admite-se apenas 1 criado-mudo, quando o 2O interferir na abertura de portas do guarda-roupa.

Criado-mudo 0,50 0,50

Guarda-roupa 1,60 0,50

Dormitório p/ 2 pessoas (2o dormitório)

Camas de solteiro 0,80 1,90 . circulação mínima entre as camas de 0,60m . Demais circulações mínimo de 0,50m.

Mínimo: 2 camas, 1 criado e 1 guarda-roupa. Criado-mudo

0,50 0,50

Guarda-roupa 1,50 0,50

Mesa de estudo 0,80 0,60 - Espaço para o móvel opcional

Dormitório para 1 Pessoa (3o

Cama de solteiro 0,80 1,90 . circulação mínima entre o mobiliário e/ou paredes de

. Mínimo: 1 cama, 1 guarda-roupa e Criado-mudo 0,50 0,50


11

dormitório) Armário 1,20 0,50 0,50m 1criado.

Mesa de estudo 0,80 0,60 - Espaço para o móvel opcional

Banheiro Lavatório 0,39 0,29 . Circulação mínima de 0,4 m frontal ao lavatório, vaso e bidê .

. Largura mínima do banheiro: 1,10 m, exceto no box. . Mínimo: 1 lavatório, 1 vaso e 1 box.

Lavatório com bancada 0,80 0,55

Vaso sanitário (caixa acoplada)

0,60 0,70

Vaso sanitário 0,60 0,60

Box quadrado 0,80 0,80

Box retangular 0,70 0,90 Bidê 0,60 0,60 Peça opcional

Área de serviço

Tanque 0,52 0,53 . Circulação mínima de 0,50 m frontal ao tanque e máquina de lavar.

. Mínimo: 1 tanque e 1 máquina, (tanque de no mínimo 20 litros). Máquina de lavar roupa 0,60 0,65

Notas: 1) Esta Norma não estabelece dimensões mínimas de cômodos, deixando aos projetistas a competência de formatar os ambientes da habitação segundo o mobiliário previsto, evitando conflitos com legislações estaduais ou municipais que versam sobre dimensões mínimas dos ambientes. 2)) Em caso de adoção em projeto de móveis opcionais, as dimensões mínimas devem ser obedecidas.

Fonte: NBR 02:136.01.001:2007.

Apesar da norma ainda se encontrar na fase de projeto, esta pode

auxiliar no desenvolvimento de projetos que visem a maior satisfação do usuário-

morador. O atendimento a esta garante maior funcionalidade a cada cômodo e a

habitação como um todo, pois a disposição dos mobiliários-padrão e da circulação

recomendados acabam resultando em uma área útil mínima por habitante superior a

limite patológico constatado por pesquisadores, ou seja, a 8m2.

1.1.3. MODIFICAÇÕES NO PROJETO-BASE

O desconhecimento e/ou o não atendimento aos requisitos

prescritos em projeto de norma tem resultado em habitações inadequadas as

necessidades dos usuários, ocasionando modificações no projeto original.

KOWALTOWSKI e PINA (1995) destacam a área reduzida destas edificações como

um dos motivos responsáveis por estas alterações, pois segundo as pesquisadoras

os seus usuários as consideram muito pequenas para suas necessidades.

Em virtude disto, as pesquisadoras comentam sobre a necessidade

de se evitar tipologias de casas como edícula ou sobrado, pois as consideram

menos favoráveis a modificação. O prejuízo da casa do tipo edícula alterada é a falta

de ventilação, insolação, iluminação dos ambientes originais e problemas


12

construtivos na configuração do telhado. O sobrado, mesmo muito desejado,

apresenta uma evolução construtiva problemática, onde o telhado é criado somente

na conclusão da casa, expondo os cômodos iniciais a infiltrações. O sobrado

também exige técnicas construtivas (escada, estrutura reforçada e andaimes) muitas

vezes pouco dominadas pelo auto-construtor. Há ainda as restrições às técnicas de

pré-fabricação com métodos construtivos complexos e o uso de equipamentos na

obra fora do alcance do pequeno auto-construtor. (KOWALTOWSKI e PINA, 1995).

No entanto, mesmo que a habitação venha a suprir as necessidades

dos usuários de uma determinada faixa de renda, esta não estará isenta a

alterações, pois segundo SANTOS (S.D), a moradia é um espaço de vida, onde o

morador e a família não são passíveis de padronização, pois constituem

individualidades cujas necessidades não se pode generalizar.

1.1.4. HABITAÇÃO E O CONCEITO DE DESEMPENHO

Durante as últimas décadas do século XIX e a primeira metade do

século XX, a moradia urbana no Brasil passou por uma ampla reforma, que envolveu

desde mudanças de ordens espaciais a alterações de usos e significados.

A partir da década de 1870, a situação das moradias nas principais

cidades brasileiras – que passavam por acelerado processo de crescimento e

adensamento das áreas centrais – começou a inquietar os setores da elite. O

crescimento desordenado das cidades causou ou teve como conseqüência o

agravamento da falta de condições sanitárias devido ao aumento na geração de lixo

e dejetos, e a disposição incorreta das habitações. Escritores, médicos, engenheiros

e administradores públicos expressaram sua preocupação com a moradia urbana,

uma vez que esta era vista por muitos, de modo geral, como um ambiente prejudicial

à saúde de seus moradores.

Segundo CORREIA (2004), a habitação do pobre era entendida

como ameaça tanto à saúde quanto à moralidade e à produção. Esta era vista como

local impróprio à saúde e à virtude; como lugar sujo e desconfortável, propício à

geração de doenças e a transmissão de epidemias ao resto da população da cidade;

como ambiente imoral e promíscuo, que corrompia seus moradores. Por não ser um

ambiente acolhedor, essa moradia era responsabilizada por atirar seus moradores


13

às ruas, aos bares e bordéis, onde estes estariam expostos aos vícios, a devassidão

e ao ócio.

Nas décadas finais do século XIX, teve início a preocupação da

burguesia com a má qualidade da habitação popular, pois a inadequação desta a

afetava indiretamente. A falta de saneamento básico e de acesso à água potável

pelo proletariado facilitava a proliferação de doenças (vetores) que, geralmente,

transformavam-se em epidemias. Como parte desta população tinha acesso às

casas burguesas, devido ao tipo de trabalho que exerciam (empregadas domésticas,

motoristas, cozinheiras, etc.), disseminavam, assim também, doenças entre a elite

da sociedade.

Outro fator que também motivou tal preocupação por parte da

burguesia refere-se à queda no nível de produtividade das indústrias, ocasionada

pela inadequação destas habitações, o que comprometia a reposição das energias

gastas pelo trabalhador.

Diante do exposto, conclui-se que tal preocupação por parte da

burguesia na época era simplesmente motivada pelo interesse, ora nos lucros

obtidos em suas indústrias, ora em sua própria qualidade de vida.

Na segunda metade dos anos setenta, houve uma procura pelo

aumento nos níveis de produção, motivado pelo crescente déficit habitacional e por

políticas públicas. Diante deste novo contexto, sistemas e processos construtivos

inovadores foram introduzidos visando à construção de um grande número de

habitações no menor tempo e custo possíveis em detrimento de quaisquer outras

características, como conforto e durabilidade, (FRANCO, 1992).

Com a crise do Sistema Financeiro da Habitação (SFH), no início

dos anos 80, o subsetor de edificações teve de rever suas prioridades. A eficiência

na utilização dos recursos e a qualidade da habitação tenderam a assumir maior

importância para as empresas, motivadas por um mercado em retração. O cliente

passou a ser a um só tempo, contratante, usuário e financiador, tendo esta relação

por característica a exigências relativas a prazos, qualidade e controle de custos. No

entanto, com o surgimento de novos riscos inerentes a desistência por parte dos

compradores, antes da entrega do imóvel, os compradores se viram obrigados a

reduzirem ainda mais os custos para manterem a sua rentabilidade. Entretanto, esta

redução não se limitou apenas a adoção da racionalização construtiva, constatando-


14

se, nos meio dos anos 80, a absorção predatória de mão-de-obra e o

comprometimento da qualidade da habitação. Esta postura mostrou-se, ao longo do

tempo, geradora de sérios problemas para as empresas, sendo registrado um

volume considerável de processos de mutuários em que o problema apontado

decorreu de “vícios de construção”, repercutindo de forma negativa sobre as

construtoras, não apenas em termos de imagem, mas também sob forma de custos

adicionais, (FARAH, 1992).

Na busca por avaliar a qualidade destas habitações, Rosso realiza

os primeiros estudos sobre o conceito de desempenho no fim da década de 70. No

entanto a aplicação prática deste conceito só veio a ocorrer na década de 80 após o

desenvolvimento de normas e diretrizes para avaliação de soluções inovadoras

destinada a habitações térreas unifamiliares pelo Instituto de Pesquisa Tecnológica

de São Paulo (IPT).

O conceito de desempenho de edificações surgiu na década de 30

com a expressão inglesa “performance requeriments” (SOUZA, 1983). Mas, somente

em 1975, o conceito de desempenho foi definido pelo CIB (“Conseil International du

Bâtiment”) como sendo o comportamento de um produto em utilização (FRANCO,

1992). A palavra desempenho, segundo SOUZA (1983), foi escolhida para

caracterizar o fato de que um produto deve apresentar certas propriedades que o

capacitem para cumprir sua função quando sujeita a certas ações.

De acordo com SOUZA (1983), os produtos que compõem os

edifícios estão sujeitos a uma grande variedade de ações, no sentido amplo do

termo, ações estas devidas aos fenômenos de origem natural, devidas à utilização

do edifício e mesmo decorrentes de sua própria concepção.

A partir da década de 80, o IPT realizou diversas avaliações de

componentes, elementos e sistemas construtivos, incluindo questões inerentes aos

requisitos de habitabilidade definidos por BLACHÉRE e HANDLER e incorporados à

normalização internacional – ISO 6241. Com intuito de alavancar as discussões

sobre a qualidade dos processos e sistemas construtivos voltados para as

habitações de interesse social, foi criado o Programa Brasileiro de Qualidade e

Produtividade da Construção Habitacional (PBQP-H), subordinado à Secretaria de

Políticas Públicas (Sepurp), que em parceria com o Instituto de Pesquisas


15

Tecnológicas (IPT) definiu alguns “Critérios- Mínimos de Desempenho para

Habitações Térreas de Interesse Social” (1997). (SILVA, 2000)

Atualmente, muito se tem discutido sobre o conceito de desempenho

das edificações de interesse social, mas estas discussões não devem limitar-se

apenas a produção de uma habitação adequada aos recursos da população, sendo

necessário considerar tanto os custos quanto os requisitos mínimos de dignidade,

higiene e segurança. (SILVA, 2000)

Todos estes requisitos são englobados quando se pensa em

desempenho de uma edificação. Nas tabelas 06 e 07 encontram-se apresentadas

duas formas de aplicação do conceito de desempenho. A primeira refere-se aos

aspectos considerados mais relevantes ao desempenho por BLACHÈRE (1978) e a

segunda refere-se aos aspectos estabelecidos por HANDLER (SILVA, 2000).

Tabela 06 – Aspectos relevantes do desempenho segundo

BLÀCHERE (1978):

Aspectos relevantes ao desempenho – BLÀCHERE, 1978.

1) Exigências do usuário:

a) Exigências de habitabilidade: - Fisiológicas: ligadas aos processos vitais; - Psicológicas: ligadas aos processos mentais; - Sociológicas: ligadas às intervenções entre pessoas e grupos;

b) Exigências econômicas: - Durabilidade; - Custo.

2) Condições de exposição:

a) Condições ambientais: - De origem natural; - Geográfica; - Impostas pelo homem;

b) Condições de ocupação: - Impostas pelo usuário; - Impostas pela concepção do produto.

Fonte: Síntese de BLÀCHERE (1978).


16

Tabela 07 – Aspectos relevantes ao desempenho segundo

HANDLER (SILVA, 2000):

Aspectos relevantes ao desempenho – HANDLER (SILVA, 2000)

1) Desempenho técnico e ambiental;

- Grau de eficiência com que os componentes e elementos físicos do edifício desempenham as funções designadas a eles;

- Critérios e parâmetros que descrevem qual deve ser o desempenho de um componente específico;

- Escolha de soluções que atendam aos requisitos técnicos, com a máxima eficiência dadas as condições existentes.

2) Desempenho humano:

- Razão para os objetivos e padrões de natureza técnica;

- Avaliação do edifício por seu efeito sobre o usuário, seu comportamento e desempenho;

- Eficiência com que o usuário executa suas tarefas e atividades no ambiente que lhe foi criado;

- Medido segundo os seguintes objetivos: a) Saúde: processos fisiológicos (temperatura do corpo, ritmo metabólico, pressão sanguínea, ritmo cardíaco e pulsação); b) Bem-estar: sensação subjetiva de conforto (térmico, visual, auditivo e olfativo); c) Vivacidade ou vigilância: reações humanas a nível físico ou perceptual (sensibilidade, discriminação e unidade); d) Eficiência de tarefa: velocidade e exatidão com que a atividade é desenvolvida, quantidade e qualidade do produto e o “custo humano”.

3) Desempenho simbólico:

“Um edifício desempenha um efeito simbólico quando aponta algo além da sua existência física e parece incorporar um princípio de validade universal”.

4) Desempenho econômico:

A melhor alocação dos recursos em face dos diferentes usos. Balanços entre custos e benefícios derivados dos atendimentos a cada um dos objetivos visados.

Fonte: Síntese de SILVA (2000)

Apesar das mudanças no mercado consumidor e a concorrência dos

importados alertarem aos construtores sobre a necessidade da adoção da avaliação

de desempenho de seus produtos, a aplicação desta sem a devida orientação tem

proporcionado poucos resultados tanto para o construtor quanto para o usuário.

(FARAH, 1992)

Para SOUZA (1983), a aplicação do conceito de desempenho tem

início com a definição das exigências impostas pelo usuário, baseados nas

necessidades e condições de exposição a que estará submetido o edifício em

condições normais de uso; posteriormente aplicam-se os métodos que verificam o

atendimento a estas condições estabelecidas. A verificação do comportamento do

produto pode ser feita com a utilização de modelos matemáticos e físicos e a


17

realização de ensaios e medida em protótipos. A metodologia básica para a

aplicação do conceito segue os seguintes passos:

1º - Identificar as exigências do usuário, adaptando-as a realidade

do local;

2º - Identificar as condições de exposição do edifício, de seus

elementos e componentes;

3 º - Listar os requisitos de desempenho a serem atendidos,

expressos qualitativamente;

4º - Definição dos critérios de desempenho a serem atendidos pelo

edifício, seus elementos e componentes, expressos quantitativamente;

5º - Definição dos métodos de avaliação, envolvendo ensaios,

medidas e procedimentos de cálculo.

As exigências do usuário consistem num conjunto de necessidades

a serem atendidas pela edificação, de tal forma que esta desempenhe a função de

abrigo para as atividades humanas. Estas exigências são abordadas de maneira

objetiva e abrangente por BLACHÈRE e posteriormente foram utilizadas como

referência pelo CIB e pela ISO 6241 (tabela 08) na definição qualitativa e

quantitativa das exigências humanas.


18

Tabela 08 – Exigências do usuário segundo ISO 6241/1984:

ISO 6241/1984 – Performance Standards in building : Principles for their preparation and factors to be consisdered

EXIGÊNCIAS DO USUÁRIO 1) Exigências de segurança estrutural;Estabilidade e resistência mecânica. 2) Exigências de segurança ao fogo;Limitações do risco de início e propagação de um incêndio, segurança dos usuários. 3) Exigências de segurança à utilização;Segurança dos usuários e segurança a intrusões. 4) Exigências de estanqueidade;Estanqueidade aos gases, aos líquidos e aos sólidos. 5) Exigências de conforto higrotérmico;Temperatura e umidade do ar e das paredes. 6) Exigências atmosféricas; Pureza do ar e limitações de odores. 7) Exigências de conforto acústico;Isolação acústica e níveis de ruído.8) Exigências de conforto visual;Aclaramento, aspecto dos espaços e das paredes, vista para o exterior. 9) Exigências de conforto tátil;Eletricidade estática, rugosidade, umidade e temperatura da superfície. 10) Exigências de conforto antropodinâmico;Acelerações, vibrações e esforços de manobra. 11) Exigências de higiene; Cuidados corporais, abastecimento de água, eliminação de matérias usadas. 12) Exigências de adaptação à utilização;Número, dimensões, geometria e relações de espaços e de equipamentos necessários. 13) Exigências de durabilidade;Conservação do desempenho ao longo do tempo. 14) Exigências de economia. Custo inicial e custos de manutenção e reposição durante o uso.

Fonte: ISO 6241/1984.


19

Tabela 09 – Requisitos do usuário segundo Projeto de Norma NBR

02:136.01.001:2007:

REQUISITOS DO USUÁRIO PROJETO DE NORMA NBR 02:136.01.001:2004

1) Desempenho Estrutural;

2) Segurança contra incêndio;

3) Segurança ao uso e operação;

4) Estanqueidade;

5) Desempenho térmico;

6) Desempenho acústico;

7) Desempenho lumínico;

8) Saúde, higiene e qualidade do ar;

9) Durabilidade e manutenibilidade;

10) Conforto tátil-visual e antropodinâmico;

11) Exigências do usuário;

12) Adequação ambiental;

13) Funcionalidade e acessibilidade.

Fonte: NBR 02:136.01.001:2007.

Apesar do projeto de norma da ABNT ser dedicado exclusivamente

a avaliação do desempenho de edificações de até cinco pavimentos, NBR

02:136.01:2007, e este ter sido baseado na ISO 6241 de 1984, constatou-se,

entretanto, que nem todos os requisitos constantes na ISO foram incorporados pelo

mesmo. Algo semelhante, também, acontece com a ISO 6241, que segundo SOUZA

(1983), teve por base para a sua elaboração os requisitos estabelecidos por

HANDLER e BLÀCHERE. Através da tabela 10, pode-se observar que nas duas

normas citadas os requisitos referentes ao desempenho humano, desempenho

simbólico e a exigências de habitabilidade foram excluídos. Talvez, um dos aspectos

que motivaram a exclusão destes das duas normas esteja relacionado ao fato de

estes serem requisitos de caráter qualitativo, ou seja, subjetivos, o que dificulta a

mensuração dos mesmos e, conseqüentemente, o seu atendimento pelas empresas

da construção civil.


20

Tabela 10 – Comparação entre o Projeto de Norma da ABNT, a ISO

6241, e os requisitos de HANDLER e BLÀCHERE.

REQUISITOS DO USUÁRIO PROJETO DE NORMA NBR 02:136.01.001:2007

REQUISITOS DA ISO 6241 DE 1984 QUE NÃO SÃO ABRANGIDOS PELO PROJETO DE NORMA DA ABNT

1) Desempenho Estrutural;

2) Segurança contra incêndio;

3) Segurança ao uso e operação;

4) Estanqueidade;

5) Desempenho térmico;

6) Desempenho acústico;

7) Desempenho lumínico;

8) Saúde, higiene e qualidade do ar;

9) Durabilidade e manutenibilidade;

10) Conforto tátil-visual e antropodinâmico;

11) Exigências do usuário;

12) Adequação ambiental;

13) funcionalidade e acessibilidade.

14) Exigências de economia. Custo inicial e custos de manutenção e reposição durante o uso.

REQUISITOS DE HANDLER QUE NÃO SÃO ABRANGIDOS PELA ISO 6241 E PELO PROJETO DE NORMA DA ABNT

2) Desempenho humano: - Medido segundo os seguintes objetivos: c) Vivacidade ou vigilância: reações humanas a nível físico ou perceptual (sensibilidade, discriminação e unidade); 3) Desempenho simbólico: “Um edifício desempenha um efeito simbólico quando aponta algo além da sua existência física e parece incorporar um princípio de validade universal”.

REQUISITOS DE BLÀCHERE (1978) QUE NÃO SÃO ABRANGIDOS POR HANDLER, PELA ISO 6241 E PELO PROJETO DE NORMA DA ABNT

1) Exigências do usuário: a) Exigências de habitabilidade: - Sociológicas: ligadas às intervenções entre pessoas e grupos;

Fonte: Autor.

Com base na revisão bibliográfica realizada, conclui-se que toda

edificação encontra-se sujeita a modificações, seja por necessidade de ampliação

de área e/ou pelo caráter individual do usuário. A partir desta constatação, durante a

etapa de definição de um projeto habitacional deve-se levar em conta a possibilidade

de mutabilidade da edificação, de forma, que esta possa se adequar as

necessidades do usuário, ou seja, o projeto deve ser flexível a ponto de permitir

mudanças, tanto de função como ampliações.

A possibilidade de se promover mudanças em uma edificação

encontra-se diretamente relacionada ao tipo de sistema construtivo adotado, ou seja,

para que esta vem há ocorrer é necessário optar-se por um sistema simples e de

fácil absorção pelo usuário. Após a definição do sistema a ser utilizado, outros


21

fatores devem ser levados em conta na concepção do projeto habitacional: a área

útil mínima por habitante, a funcionalidade e o desempenho da edificação, de forma,

a proporcionar maior qualidade de vida a seus futuros ocupantes.


22

1.2. COORDENAÇÃO MODULAR

A Coordenação Modular apresenta-se como uma importante

ferramenta de racionalização tanto dos processos como da construção em si, pois

esta padroniza os componentes construtivos, possibilitando maior controle da

qualidade na produção da edificação. A opção pela adoção da Coordenação

Modular baseou-se não só nestas características, mas, também, na possibilidade de

flexibilidade que esta permite adicionar a edificação.

1.2.1. ASPECTOS HISTÓRICOS DA MODULAÇÃO

A Coordenação Modular não consiste em uma inovação técnica

recente de racionalização dos processos construtivos, mas sim, um instrumento

muito utilizado a milhares de anos na concepção de grandes monumentos. Esta foi

utilizada tanto para conseguir um efeito estético-harmônico (gregos, Idade Média e

Le Corbusier) quanto para privilegiar a funcionalidade da edificação (Romanos,

Japão, Revolução Industrial e Século XX), constatando-se uma divisão clara em

duas vertentes. Sendo a modulação utilizada para o efeito estético-harmônico regida

pela progressão geometria e a utilizada para privilegiar a funcionalidade pela

progressão aritmética.

A seguir será realizado um breve histórico sobre modulação

abrangendo desde os gregos até Le Corbusier (século XX), buscando demonstrar

aplicação das duas vertentes ao do tempo.

1.2.1.1. GREGOS

Os primeiros indícios da utilização da Coordenação Modular são

encontrados na civilização grega, onde segundo ROSSO (1976), esta assume

caráter estético. A proporção dos elementos da ordem expressava harmonia e

beleza, e a unidade básica das dimensões era o diâmetro da coluna. Esta dimensão

regia não só o tamanho da coluna, mas todas as dimensões da obra arquitetônica.

Mesmo sendo esta a dimensão moduladora, o tamanho da coluna varia conforme a

edificação. Sendo assim, as ordens gregas – corínthia, dórica e jônica – não se


23

apoiavam em uma unidade de medida constante, mas cada uma seguia as suas

proporções.

Pitágoras, baseando-se no pentágono regular e no pentagrama,

polígono regular estrelado de cinco pontas inscrito no pentágono regular, buscou

explicar à proporção geométrica ideal dos aspectos físicos dos elementos naturais,

principalmente a relacionada ao corpo humano ideal. Definiu, então, uma relação de

proporção particular que se encontra no pentágono regular e no pentagrama, a da

divisão de um segmento em média e extrema razão. Euclides, posteriormente,

definiria esta relação como: um segmento se divide em média e extrema razão

quando todo o segmento está para a parte maior como esta última está para a

menor. O que equivaleria a expressão algébrica ...618,1)( =÷+=÷ ababa , que

solucionado resulta na seguinte equação de segundo grau (x2–x–1=0) cujas as

raízes são ( )[ ] ...618,1215 ±=÷+± que posteriormente ficou conhecido como o

Número de Ouro.

Segundo MARTINS (2002), o Número de Ouro foi à chave de

diversas construções geométricas notadamente na arquitetura. Sendo encontrado

seu traçado em muitos elementos da pirâmide de Queóps no Egito e no Partenon na

Grécia (foi utilizado na concepção da planta e fachada). Em homenagem ao escultor

grego Phídias, que decorou o Partenon em Atenas, o Número de Ouro recebeu o

nome da letra grega Φ (phi).

1.2.1.2. ROMANOS

Posteriormente, os romanos baseado no passus, que era múltiplo do

pé, planejavam cidades e edificações obedecendo ao retículo modular. Nos

romanos, segundo Rosso (1976), o módulo assumia o caráter estético-funcional.

Mas, para KURENT (S.D., apud BALDUF, 2004), a propriedade mais importante das

séries dimensionais romanas no que tange à composição consiste no que Vitruvius

denominava ratio symetriarum: os tamanhos modulares dos componentes

construtivos romanos eram pequenos múltiplos de várias unidades-padrão. Dessa

forma, os romanos aplicaram uma modulação flexível desde o pequeno componente

até a grande cidade.


24

1.2.1.3. IDADE MÉDIA

Na Idade Média, o matemático Leonardo de Pisa, mais conhecido

pelo nome de Fibonacci, baseado no conhecimento matemático desenvolvido pelos

árabes, abstraiu o sentido concreto de áreas, na seção áurea, ao transformar o

relacionamento geométrico em uma série de números reais positivos, que crescem

em proporção contínua. Esta seqüência ficou conhecida como “Série Fibonacci”.

Segundo RIBEIRO (1997), a série de Fibonacci

0:1:1:2:3:5:8:13:21:34:55:89:144:233:377, foi construída de forma que cada número

é a soma dos dois números precedentes e está sempre em relação proporcional

com o número anterior e o seguinte. Esta série tem como peculiaridade o fato de

cada número guardar com o seu antecedente uma razão próxima ao Número de

Ouro, bem como um certo par em relação ao par subseqüente. A série de Fibonacci,

como ficou conhecida, é um recurso para se obter uma proporção próxima à áurea,

sem a necessidade de se lidar com números incomensuráveis. Quanto mais essa

razão cresce mais vai se aproximar do número de ouro Φ.

1.2.1.4. JAPONESES

A unidade clássica de medida japonesa, o shaku, tem origem

chinesa. Praticamente equivale ao pé ingles e é divisível em unidades decimais.

Durante a segunda metade da Idade Média, no Japão, implantou-se outra medida, o

ken. Com a trama modular do ken se instauraram dois métodos de projeto. No

primeiro, o método inaka-ma, a trama do ken (que pasou a ser 6 shaku) determinava

a separação entre eixos das colunas. Por conseqüência, o tradicional tatame (3 x 6

shaku ou ½ x 1 ken) variava ligeiramente, tendo em conta o diâmetro da coluna

(CHING, 1998). No método kýo-ma o tatame tinha dimensões constantes (3,15 x

6,30 shaku) e entre-colunas (módulo ken) oscilava entre 6,4 e 6,7 shaku (CHING,

1998).

O tatame, por ser usado em todos os locais internos, levou à

necessidade de os espaços serem dimensionados de forma a poderem receber, no

piso, um número inteiro deste, dando à modulação um caráter prático-funcional

(ROSSO, 1976).


25

Em função de sua modulação 1:2, os tatames podiam ser

distribuídos em um grande número de posições para qualquer dimensão de

habitação, e para cada uma delas se fixava uma altura de teto que se calculava a

partir da seguinte igualdade: altura de teto = número de tatames x 0,3 (CHING,

1998).

1.2.1.5. REVOLUÇÃO INDUSTRIAL

A primeira aplicação moderna da Coordenação Modular foi o Palácio

de Cristal, projetado por Joseph Paxton e construído entre 1850 e 1851 para

Exposição Universal de Londres (ROSSO, 1976). O pavilhão de 71.500 m2 foi

totalmente construído com componentes pré-fabricados produzidos no próprio

canteiro de obra. O elemento condicionador da escolha do módulo foi o vidro,

aplicado em grandes placas, cuja medida máxima de fabricação era de 8 pés (240

cm), dimensão que determinou o reticulado da malha. (ROSSO, 1976; BALDAUF,

2004).

1.2.1.6. SÉCULO XX

No período entre a Primeira e a Segunda Guerras Mundiais, 1914-

1918 e 1939-1945 respectivamente, a Coordenação Modular é utilizada como

contribuição fundamental na reconstrução das edificações residenciais destruídas

pela guerra, principalmente na Alemanha, em função da rapidez e redução dos

custos proporcionados pela utilização desta, (BALDAUF, 2004).

A partir desta época, um grupo expressivo de países passou a

discutir sobre a racionalização dos processos construtivos. Sendo que dentro deste

grupo destacaram-se os países industrializados, que já se utilizam de normas para

impor à indústria da construção civil a adoção de medidas que visassem à

racionalização no processo de produção e construção de sistemas construtivos

abertos, dentre estas, a “Coordenação Modular”. (PEREIRA, 2005).

Apesar de aparecer como um dos primeiros países em nível mundial

a aprovar uma norma referente à Coordenação Modular, a NB-25R datada de 1950,

o Brasil (tabela 11) dedicou-se ao seu estudo, desenvolvimento e aplicação na


26

construção civil até o início da década de 80. Após este período, com o fim Banco

Nacional da Habitação (BNH), houve uma estagnação das pesquisas relacionadas a

Coordenação Modular.

Tabela 11: Publicação das primeiras normas de Coordenação

Modular.

País Módulo Ano

França 10 cm 1942

Estados Unidos 4 polegadas 1945

Bélgica 10 cm 1948

Finlândia 10 cm 1948

Itália 10 cm 1949

Polônia 10 cm 1949

Brasil 10 cm 1950

Bulgária 10 cm 1951

Alemanha 12,5 cm e 10 cm 1951

Noruega 10 cm 1951

Hungria 10 cm 1951

Suécia 10 cm 1952

Portugal 10 cm 1953

União Soviética 10 cm 1954

Grécia 10 cm 1955

Romênia 10 cm 1956

Áustria 10 cm 1957

Iugoslávia 10 cm 1958

Dinamarca 10 cm 1958

Tchecoslováquia 10 cm 1960

Bielorússia 10 cm 1962

Holanda 10 cm 1965

Inglaterra 4 polegadas 1966 Fonte: adaptado de BAUDALF, 2004.

1.2.1.7. LE CORBUSIER – “LE MODULOR”

Le corbusier está inserido dentro do século XX, mas optou-se por

sua colocação em um item específico por causa de sua grande importância para a


27

área da arquitetura. Ele foi um dos precursores no desenvolvimento e utilização do

sistema modular destinado a concepção arquitetônica.

Le Corbusier (1962) passou toda a sua vida estudando a formulação

do “Modulor”, que acreditava ser um sistema de medidas que satisfaria tanto às

exigências de beleza – por ser derivado da seção áurea – quanto as funcionais – por

ser adequado às dimensões humanas. Para ele, este era um instrumento universal,

fácil de empregar, e que podia ser usado no mundo inteiro para se obter

racionalidade nas proporções de tudo o que é produzido pelo homem. Assunto este,

explanado em dois livros denominados “Modulor – ensaio sobre uma medida

harmônica à escala humana, aplicável universalmente à arquitetura e mecânica”, o

primeiro em 1948 e o segundo em 1955 (uma continuação).

Le Corbusier propôs uma regra de proporções para o

desenvolvimento de projetos empregando o número de ouro (1,618), inicialmente,

estabeleceu como estatura média do ser humano a medida de 1,75 m. No entanto,

sob pretexto de considerar a média de altura dos policiais ingleses e, ciente da

progressiva evolução da estatura do ser humano, ao menos na Europa, resolveu

adotar 1,83 m, como ponto de partida para o Modulor. Por outro lado, assim poderia

também compatibilizar o sistema métrico com o sistema britânico de medidas,

aspecto para ele importante naquele momento, pois na França vigorava o primeiro e

nos Estados Unidos o segundo.

A seguir apresenta-se um trecho do Modulor a partir de duas

medidas adotadas.

Caso A – Homem com 175 cm

Série Vermelha

10:16:26:41:67:108:175:283:458:741:1199

Série Azul

20:32:52:82:134:216:349:565:915:1480:2395

Caso B – Homem com 183 cm

Série Vermelha

10:16:27:43:70:113:183:296:479:775:1254

Série Azul

20:33:53:86:140:226:366:592:957:1549:2506


28

Como se pode perceber a construção do Modulor é feita a partir da

seqüência:

at = a0*1,618

a2= a1*1,618 = a0*1,618*1,618 = a0*1,6182

a3= a2*1,618 = a0*1,618*1,618*1,618 = a0*1,6183

an= an-1*1,618n

Figura 01 – “Le Modulor” – Le Corbusier

Le Corbusier (1961) define o Modulor como um entramado de

proporções, utensílio eventual de medida das pré-fabricações, acomodando a ordem

matemática à estatura humana. Um homem com o braço levantado dá os pontos

determinantes da ocupação do espaço - o pé, o plexo solar, a cabeça, a ponta dos

dedos (estando o braço levantado) - três intervalos que definem uma série de

seções áureas de Fibonacci; e por outra parte, a matemática oferece a variação

mais simples e mais forte de um valor: o simples, o dobro e as duas seções áureas.

No Renascimento ficou constatado que o corpo obedece à regra áurea. Quando os

anglo-saxões adotaram as medidas lineares, se estabeleceu uma correlação entre o

valor pé e o valor polegada, a qual se estende (implicitamente) a outros valores

correspondentes do corpo.


29

Diante do exposto sobre o histórico da Coordenação Modular, em

que fica nítida, a divisão desta em duas vertentes: a estético-harmônica e a

funcional, observa-se que em determinados períodos adotou-se uma ou outra de

acordo com a necessidade de cada civilização.

Assim com base nas características próprias de cada vertente,

acabou-se por optar pela utilização da modulação funcional, pois esta pesquisa

consiste na pré-fabricação dos componentes construtivos em uma central e, num

simples processo de montagem destes no canteiro de obra. Outro fator que também

motivou à adoção da modulação funcional foi a facilidade em compatibilizá-la aos

componentes existentes, o que resultou num número reduzido de família de placas

de CCEAD. Esta característica específica da Coordenação Modular fez com que ela

se tornasse uma importante ferramenta na busca pela racionalização construtiva.

1.2.2. A MODULAÇÃO COMO INSTRUMENTO DE RACIONALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO

A partir da década de 80, segundo FARAH (1992), pode-se observar

a primeira tendência de mudança do processo de construção de edificações no

segmento de promoção estatal. Neste segmento, voltado à produção de habitações

de baixo custo, as empresas procuraram introduzir no canteiro de obras novos

sistemas construtivos, com ênfase a pré-fabricação de elementos estruturais

(pilares, vigas e lajes), de forma, a garantir a flexibilidade através do

desenvolvimento ou adaptação de sistemas abertos. Estes novos sistemas se

orientavam para a simplificação da execução, através da transferência parcial de

atividades para centrais de produção, procurando-se deixar para o canteiro, na

etapa da estrutura, apenas operações de montagem.

Esta alteração gradual da forma de construir está resultando em

processos mais eficientes, com redução de tempo e aumento da qualidade das

partes. No entanto, a qualidade das partes componentes não determina a qualidade

total do edifício, mas sim, a forma como elas são agrupadas. Neste sentido, a

modulação é uma ferramenta importante na busca da racionalização dos processos

construtivos e da qualidade da edificação.


30

Entretanto, a qualidade da habitação de interesse social deve

adequar-se ao aporte financeiro da população a que é destinada, possuindo um

mínimo de condições de habitabilidade. Com base neste contexto a racionalização

através da modulação pode oferecer além da redução dos custos de construção,

devido à minimização da freqüência de cortes das peças e do tempo de execução, a

flexibilidade da planta e, posteriormente, a facilidade de ampliação da edificação.

Embora o conceito de racionalização não seja recente e, tenha um

significado compreendido, tanto coloquialmente, como no meio técnico, esta não tem

sido muito difundida na área da construção civil. Segundo um dos mais utilizados

dicionários da língua portuguesa, o termo racionalização pode ser entendido como o

ato ou efeito de racionalizar alguma coisa, ou seja, tornar racional, tornar mais

eficiente os processos de trabalho ou de organização de empreendimentos

(FERREIRA, 1986).

Para ROSSO (1980), a racionalização é o processo mental que

governa a ação contra os desperdícios temporais e materiais dos processos

produtivos, aplicando o raciocínio sistemático, lógico e resolutivo, isento do influxo

emocional; é o conjunto de ações reformadoras que se propõe substituir as práticas

rotineiras convencionais por recursos e métodos baseados em raciocínio

sistemático, visando eliminar a casualidade nas decisões.

Ainda segundo o pesquisador a racionalização deve ser aplicada

tanto como produto quanto como processo, ou seja, o edifício precisa ser

racionalizado na fase de concepção. Sendo exatamente neste momento a

possibilidade de auferir maiores ganhos com as ações de racionalização,

estendendo, então, essas ações para a etapa de produção, a fim de que possam ser

efetivamente implementadas, obtendo-se os ganhos previamente definidos.

Para SABBATINI (1989) a racionalização construtiva compreende

um processo composto pelo conjunto de todas as ações que tem por objetivo

otimizar o uso dos recursos materiais, humanos, organizacionais, energéticos,

tecnológicos, temporais e financeiro disponíveis na construção em todas as fases.

No entanto, segundo o pesquisador, o que torna a racionalização da construção um

processo complexo é que não é simples encontrar-se soluções ótimas para

problemas com uma quantidade imensa de variáveis.


31

Segundo FRANCO (1992), os objetivos específicos da

racionalização construtiva que serão apresentados a seguir podem estar presentes

numa mesma medida de racionalização.

- Diminuição do consumo de materiais. Este é um dos principais

aspectos presentes nas medidas de racionalização da produção, uma vez que a

construção civil trabalha normalmente com índices relativamente altos de

desperdício de materiais, quando comparados com os demais setores;

- Diminuição do consumo de mão-de-obra. Embora em termos

globais, o planejamento de um empreendimento contemple a otimização do

emprego de mão-de-obra, a racionalização na utilização desta em termos de tarefas

construtivas ou técnicas é muito pequena;

- Uniformização do produto. A falta de padronização dos produtos

resultantes das técnicas construtivas é uma realidade alimentada pelo baixo nível de

especificação e detalhamento dos projetos, bem como pela de uma política de

treinamento da mão-se-obra;

- Preparação para aplicação de técnicas racionalizadas em fases

posteriores. Neste caso, o objetivo de uma medida de racionalização é garantir as

condições exigíveis para aplicação posterior de outra técnica racionalizada;

- Aumento do nível de organização do trabalho. A possibilidade de

tornar a execução de uma tarefa mais previsível, tento em termos de desempenho,

quanto de custo e prazo;

- Aumento da segurança, diminuindo as perdas materiais e humanas

associadas a acidentes;

- Aumento do desempenho e da qualidade, evitando-se os custos de

“má-qualidade” do produto;

- diminuição de problemas patológicos. Estes correspondem também

a um aumento de desempenho, mas por sua importância, pode ser tomado

isoladamente como objetivo.

A aplicação da racionalização na construção civil tem como um dos

principais instrumentos a utilização dos princípios da Coordenação Modular, pois

com a utilização destes durante a etapa de concepção da habitação é possível

reduzir o desperdício de componentes construtivos, padronizar processos executivos

e, proporcionar uma redução no tempo de construção.


32

1.2.3. MODULAÇÃO

Conceitualmente a modulação é definida como a ferramenta

utilizada na compatibilização dimensional dos espaços de uma edificação. Na

construção civil este conceito envolve uma gama de considerações, como por

exemplo, o número de componentes, a montagem e execução, e a forma de

conciliar estes componentes em projeto. A coordenação destes elementos é

denominada “Coordenação Modular”, envolvendo a repetição e a organização (NUIC

et. al., 2003).

A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), em uma

publicação intitulada “Síntese da Coordenação Modular” define-a como sendo a

aplicação específica do método industrial por meio da qual se estabelece uma

dependência recíproca entre produtos básicos (componentes), intermediários de

série e produtos finais (edifícios), mediante o uso de uma unidade de medida

comum, representada pelo módulo (1975). Na NBR 5706/77: “Coordenação Modular

da construção - procedimento”, a ABNT usa como definição técnica que permite

relacionar as medidas de projeto com as medidas modulares por meio de um

reticulado espacial modular de referência (BALDAUF, 2004). Greven (2000, apud

BALDAUF) a considera como a ordenação dos espaços na construção civil, sendo

esta a definição mais adequada a área.

A coordenação modular dispõe de quatro instrumentos fundamentais

que norteiam a sua estruturação:

- Sistema de referência: formado por pontos, linhas e planos em

relação ao qual fica determinada a posição e a medida de cada componente da

construção, permitindo, assim, sua conjugação racional no todo ou em parte;

- Sistema modular de medidas: é baseado na unidade de medida

básica da coordenação modular, ou seja, o módulo e em alguns múltiplos inteiros ou

fracionários do mesmo. O módulo constitui o espaço entre os planos do sistema de

referência em que se baseia a coordenação modular. Além do módulo-base são

necessários multimódulos – n.M, onde n é um número positivo inteiro qualquer – e

submódulos – M/n, onde n é um número positivo inteiro qualquer;

- Sistema de ajustes e tolerâncias ou ajuste modular: estabelece a

relação dos componentes da construção com o sistema de referência, permitindo


33

definir com segurança os limites dimensionais dos elementos em função das

exigências de associação ou montagem;

- Sistema de números preferenciais: O uso de um sistema modular

de medidas realiza naturalmente uma seleção de medidas, mas a utilização de

outros instrumento de seleção faz-se necessária para otimizar o tipo e o número de

formatos de cada componente de maneira a permitir um redução das séries de

produção ao mínimo indispensável para atender as exigências de mercado sem

perder a flexibilidade. Estes são escolhidos de forma adequada em relação as

características do sistema modular e de maneira a obedecer as regras numéricas

seletivas e que permitam uma seleção organizada de dimensões (ROSSO, 1976).

Segundo Mascaró (1976, apud BALDAUF), o sistema de números preferenciais

caracteriza-se:

a) por ter fixos os seus limites pelas características técnicas dos

componentes e as razões econômicas de sua fabricação;

b) pela função que desempenha;

c) por sua forma de união (junta entre os componentes construtivos);

d) por sua possibilidade de dividir-se sem desperdício.

1.2.4. TERMINOLOGIA REFERENTE À MODULAÇÃO

Nesta seção serão definidos os principais termos que compõe um

sistema modular. Sendo sistema modular uma organização harmônica entre o todo e

as partes.

1.2.4.1. MÓDULO

Segundo a NBR 5706/77, módulo é a distância entre dois planos

consecutivos do sistema que origina o retículo espacial modular de referência.

Sendo o módulo ou módulo-base universalmente representado por “M” e, na maioria

dos países representado pelo sistema decimétrico (10 cm). Desde 1950, com a

publicação da NB-25R, o Brasil já adota o decímetro como módulo-base.


34

Em agosto de 1955, na convenção realizada pela AEP em Munique,

foram estabelecidos cinco requisitos na adoção da medida correspondente ao

módulo (YRAOLA, 1966):

a) a dimensão do módulo deve ser suficientemente grande para que

seja possível estabelecer uma correlação satisfatória entre as dimensões modulares

dos componentes e os espaços modulares do projeto;

b) o módulo deve ser suficientemente pequeno para que seus

múltiplos correspondam, com todas as dimensões de que necessitem, aos diferentes

elementos da gama industrial, constituindo uma unidade conveniente de incremento

de uma dimensão modular à seguinte, de modo que se reduzam ao mínimo tanto as

variações a serem introduzidas nos elementos já produzidos atualmente, para

adaptá-los à medida modular mais próxima, quanto as variações correspondentes

dos espaços previstos no projeto;

c) será eleito como módulo a maior medida possível, a fim de

proporcionar a máxima redução da variedade atual de componentes;

d) para comodidade de uso, a dimensão do módulo deve ser

expressa por um número inteiro e ser caracterizada por uma relação numérica

simples com o sistema de medidas ao qual se refere;

e) a dimensão do módulo deve ser eleita por unanimidade dos

países que pretendem adotar a Coordenação Modular e será, portanto, dentro dos

limites possíveis, igual para todos os países.

Ainda, segundo a AEP (1962), o módulo deve desempenhar três

funções essenciais:

a) é o denominador comum de todas as medidas ordenadas;

b) é o incremento unitário de toda e qualquer dimensão modular a

fim de que a soma ou a diferença de duas dimensões modulares também seja

modular;

c) é um fator numérico, expresso em unidades do sistema de medida

adotado ou a razão de uma progressão.


35

1.2.4.2. COMPONENTE MODULAR

Segundo ROSSO (1976), os componentes são produtos

intermediários fabricados como unidades independentes, com dimensões definidas e

fixas pelo menos em duas direções. Estes se subdividem em: - Componentes semi-terminados ou sub-componentes: são produtos

derivados de processos de transformação de matéria prima amorfa e que supõem

operações adicionais de caráter industrial para serem integrados na

edificação/produto final ou nos componentes/produtos intermediários. Ex: perfis,

tubos, fios, folha, etc.

- Terminados simples: são produtos, derivados de processos de

transformação de matéria-prima amorfa ou de produtos semi-terminados, que já

possuem o caráter de componentes intermediários definidos e as seguintes

propriedades:

a) Três dimensões fixas;

b) Dimensões reduzidas;

c) Formas simples;

d) Utilização específica.

Exemplos deste tipo de material são: tijolos, blocos, placas, chapas,

telhas, aparelhos, etc.

- Terminados compostos: são o resultado de processos de

transformação que utilizam os produtos das categorias anteriores (amorfos, semi-

terminados e terminados simples) para dar lugar a produtos dotados das seguintes

características:

a) Dimensões médias;

d) Formas complexas;

c) Utilização específica;

d) Funcionalidade completa, simples.

Sendo exemplos deste tipo de material: uma viga, uma escada, um

aparelho sanitário, uma lâmpada, um motor elétrico, etc.

- Terminados complexos: são os que podem satisfazer as várias

exigências funcionais, simultaneamente. Por exemplo: uma janela, um conjunto

sanitário pré-fabricado, um painel portante, etc.


36

- Elementos associados ou órgãos construtivos: são partes da

edificação com função definida e definitiva, obtidas “in situ”, mediante a união ou

junção de componentes. Ex: estruturas, vêdos, instalações, revestimento, etc.

No entanto, para um componente ser considerado modularmente

coordenado, segundo a ABNT (1975), deve atender a três critérios básicos:

- Seleção: deve possuir um número reduzido de variedade de tipos

de maneira a atender às necessidades dos projetistas, simplificar as linhas de

produção e facilitar a estocagem;

- Correlação: deve ter definidas as relações de reciprocidade que

facilitem a disposição dos componentes;

- Intercambialidade: deve assegurar as condições que facilitem a

montagem, estabelecendo critérios e normas para os ajustes e as tolerâncias.

(BALDAUF, 2004).

1.2.4.3. PROJETO MODULAR

O projeto modular, segundo o BNH/IDEG (1976) é baseado no

sistema de referência, através do quadriculado modular de referência. Dessa forma,

as plantas, fachadas e cortes que compõem o projeto se desenvolvem sobre o

quadriculado, permitindo coordenar a posição e dimensões dos componentes de

construção.

O Reticulado Modular Espacial de Referência ou Sistema de

Referência (figura 02) é constituído pelas linhas de interseção de um sistema de

planos separados entre si, por uma distância igual ao módulo e paralelo a três

planos ortogonais dois a dois. Já a Quadrícula Modular de Referência baseia-se na

quadrícula com espaçamento entre suas linhas igual a 1M. Sendo a Quadrícula

Multimodular de Referência àquela com espaçamento entre as suas linhas igual a

2M ou 3M, empregados de forma separada ou conjunta.


37

Figura 02 – Reticulado Modular.

A zona não modular entre retículos modulares espaciais de

referência, destinada a absorver partes da construção de difícil modulação, por suas

características técnicas ou funcionais, é definida como Zona Neutra.

1.2.5. A CONSTRUÇÃO CIVIL E A MODULAÇÃO

Apesar de ser constatados indícios da utilização da Coordenação

Modular a milhares de anos, observa-se, atualmente, um abandono de seus

conceitos por parte das empresas da área de construção civil, ou por

desconhecimento ou mesmo por negligência. No entanto, em empresas da área da

manufatura a utilização destes conceitos tem sido amplamente difundido na busca

pela redução dos custos e pela ampliação da produção.

Para MESSEGUER (1991), as ações de qualidade desenvolvidas e

aplicadas em outros setores industriais, como Coordenação Modular e a

Racionalização, não podem ser transportadas diretamente para a construção civil,

pois esta indústria possui características peculiares que as diferencia dos demais

setores da indústria de transformação. Para MESSEGUER (1991), estas

peculiaridades são:

- A construção é uma indústria de caráter nômade, na qual a

constância das características nas matérias-primas e nos processos é mais difícil de

se conseguir do que em outras indústrias, de caráter fixo;


38

- Salvo algumas exceções, a indústria da construção cria produtos

únicos e não produtos seriados;

- Na construção, diferente de outras indústrias, não é possível

aplicar a produção em cadeia (produtos móveis passando por operários), mas sim a

produção centralizada (operários móveis em torno de um produto fixo), o que

dificulta a organização e controle dos trabalhos, provocando interferências mútuas,

etc.;

- Frente a outras indústrias mais jovens e dinâmicas, a construção é

uma indústria muito tradicional, com grande inércia às alterações;

- A construção utiliza em geral mão-de-obra pouco qualificada,

sendo que o emprego destas pessoas tem um caráter eventual e suas

possibilidades de promoção são escassas. Tudo isto repercute na baixa motivação

no trabalho e em perdas de qualidade;

- Outras indústrias realizam seus trabalhos em ambientes cobertos

enquanto a construção é feita à intempérie, com dificuldades para um bom

armazenamento, submetidas às adversidades do tempo, a ações de vandalismo,

etc. A proteção, em todos os sentidos da palavra é mais difícil;

- Nas indústrias que fabricam produtos de vida limitada, o ciclo de

aquisição-uso-requisição de um novo produto se repete várias vezes na vida do

comprador, o que origina uma experiência do usuário que repercute em uma

exigência na qualidade. Na construção, pelo contrário, o produto é único ou quase

único na vida do usuário e, conseqüentemente, sua experiência não repercute

posteriormente. Em outras palavras, na construção o usuário influi pouco na

qualidade do produto;

- Independentemente do grau de complexidade do produto, outras

indústrias empregam especificações simples e claras. A construção emprega

especificações complexas, quase sempre contraditórias e muitas vezes confusas e

desta forma a qualidade resulta mal definida desde a origem;

- Em outras indústrias, as responsabilidades se encontram

relativamente concentradas e estão bem definidas. Na construção, as

responsabilidades são dispersas e pouco definidas, o que sempre origina zonas

obscuras de qualidade;


39

- O grau de precisão com que trabalha a construção é, em geral,

muito menor do que em outras indústrias, qualquer que seja o parâmetro que se

contemple: orçamento, prazo, resistência mecânica, etc. A conseqüência é que, na

construção, o sistema é por demais flexível e, confiantes em tal flexibilidade,

aceitam-se compromissos de difícil cumprimento que provocam sempre uma

diminuição da qualidade. Na construção se diz não menos vezes do que as

necessárias.

1.2.6. NORMAS TÉCNICAS

As normas técnicas brasileiras atuais que tratam especificamente da

Coordenação Modular somam um total de 26 (tabela 12), com datas de publicação

de 1977 a 1982. Todas foram produzidas pelo CB-2, o “Comitê Brasileiro de

Construção Civil” e pelo CE-2:02.15, a “Comissão de Estudos de Coordenação

Modular da Construção”.

Apesar de todas as normas presentes na tabela 12 encontrarem-se

em vigor de acordo com a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), estas

possuem caráter apenas orientativo. Dentre as normas constantes nesta tabela,

cerca de 13, referem-se a simbologias, métodos e diretrizes necessárias a aplicação

da coordenação modular. O restante destas refere-se apenas à normalização de

alguns componentes construtivos, na tentativa de padronizá-los, facilitando a

compatibilização entre estes. Com o Código do Consumidor (CDC) de 2002 as

normas técnicas passaram a ser de uso obrigatório, tornando-se necessário,

entretanto, que estas sejam freqüentemente atualizadas para que as mesmas

possam ter caráter normativo. Quando isto não ocorre às mesmas perdem a força

legal com o tempo.


40

Tabela 12 – Lista de normas da ABNT sobre Coordenação Modular. Norma Código Status Publicação Ajustes modulares e tolerâncias NBR 5725 (orig. NB 417) Em vigor 02/1982

Altura modular de teto-piso (entre pavimentos consecutivos)

NBR 5713 (orig. NB 331) Em vigor 02/1982

Alturas modulares de piso a piso, de compartimento e estrutural


Alvenaria modular NBR 5718 (orig. NB 340) Em vigor 02/1982

Bloco vazado modular de concreto NBR 5712 (orig. NB 307) Em vigor 02/1982

Coberturas NBR 5720 (orig. NB 344) Em vigor 02/1982

Componentes de cerâmica, de concreto ou de outro material utilizado em lajes mistas na construção coordenada modularmente


Coordenação modular da construção – Terminologia NBR 5731 (orig. TB 202) Em vigor 02/1982

Coordenação modular da construção – Procedimento NBR 5706 (orig. NB 25) Em vigor 12/1977

Detalhes modulares de esquadrias NBR 5728 (orig. NB 423) Em vigor 02/1982

Divisória modular vertical interna NBR 5721 (orig. NB 345) Em vigor 02/1982

Equipamento para complemento da habitação na construção coordenada modularmente


Espaço modular para escadas NBR 5717 (orig. NB 339) Em vigor 02/1982

Esquadrias modulares NBR 5722 (orig. NB 346) Em vigor 02/1982

Forro modular horizontal de acabamento (placas, chapas ou similares)


Local e instalação sanitária modular NBR 5715 (orig. NB 337) Em vigor 02/1982

Multimódulos NBR 5709 (orig. NB 304) Em vigor 02/1982

Painel modular vertical NBR 5714 (orig. NB 332) Em vigor 02/1982

Posição dos componentes da construção em relação a quadrícula modular de referência


Princípios fundamentais para a elaboração de projetos coordenados modularmente


Revestimentos NBR 5719 (orig. NB 343) Em vigor 02/1982

Série modular de medidas NBR 5726 (orig. NB 420) Em vigor 02/1982

Símbolos gráficos empregados na coordenação modular da construção

NBR 5730 (orig. SB 62) Em vigor 02/1982

Tacos modulares de madeira para soalhos na construção coordenada modularmente


Tijolo modular de barro cozido NBR 5711 (orig. NB 306) Em vigor 02/1982

Vãos modulares e seus fechamentos NBR 5708 (orig. NB 303) Em vigor 02/1982

Fonte: BALDAUF, 2004.

Na década de 50, a adoção da coordenação modular pelo Brasil

teve por intuito padronizar a elaboração dos componentes construtivos (tijolos

cerâmicos, painéis, revestimentos cerâmicos), de forma, a garantir a sua

adaptabilidade a qualquer técnica, processo ou sistema construtivo. Atualmente,

muitos estudos têm comprovado a grande utilidade da coordenação modular no

processo de racionalização da construção. Em destaque, encontram-se as

pesquisas realizadas por ROSSO, GREVEN, BNH/IDEG, BALDAUF e PEREIRA

com intuito de divulgar a utilização desta ferramenta pelo meio técnico.


41

Apesar dos sucessos nos estudos realizados e na aplicação

histórica da coordenação modular na edificação, torna-se difícil compreender o

abandono desta ferramenta pela indústria da construção brasileira após a década de

80. Esta prática, principalmente, pelo setor responsável pelo revestimento cerâmico,

tem ocasionado dificuldades na compatibilização entre os componentes construtivos,

comprometendo qualquer tentativa de racionalização na construção.

Com base nestes aspectos, conclui-se, também, que para a

aplicação da racionalização construtiva na totalidade da edificação, esta tem de ser

precedida por uma rigorosa seleção de componentes construtivos que possam ser

utilizados.


42

1.3. SISTEMAS CONSTRUTIVOS

Para subsidiar a concepção do sistema construtivo a ser proposto,

nesta seção realiza-se um breve levantamento bibliográfico que busca abordar de

maneira sucinta os aspectos sociais e de recursos humanos, econômicos e

tecnológicos.

Segundo a versão de 2004 do projeto de norma NBR 02:136.01,

sistema construtivo vem a ser um conjunto de elementos e instalações, constituindo

um todo que atenda ao programa de necessidades previamente estabelecido

(habitação, escola, creche, etc.) e, o processo construtivo é definido como conjunto

de métodos e técnicas de produção de componentes, elementos e sistemas

construtivos. No entanto, em sua nova versão, lançada em janeiro de 2007, o termo

sistema construtivo aparece como sinônimo de processo construtivo, o que é

considerado por pesquisadores como SABBATINI (1989) como uma utilização

equivocada do termo. Desta forma o presente trabalho tomará como referência para

sistemas construtivos a definição da versão 2004.

Segundo PICARELLI (1986), os sistemas construtivos podem ser

classificados em tradicionais, convencionais, racionalizados e industrializados.

- Sistemas tradicionais: são aqueles que utilizam métodos e

processos empíricos, intuitivos, materiais locais e equipamentos de uso comum;

- Sistemas convencionais: são aqueles que utilizam métodos e

processos parcialmente normalizados, com componentes padronizados do tipo:

tijolos maciços, blocos de concreto, blocos cerâmicos, elementos esses produzidos e

outro local. Os sistemas convencionais caracterizam-se também pela produção

manual, pelo desperdício de material e pelo longo espaço de tempo necessário à

sua utilização;

- Sistemas racionalizados: são aqueles que utilizam métodos e

processos sistemáticos de organização, visando eliminar o desperdício de material,

diminuir o custo e o prazo de execução, simplificar as etapas construtivas e melhorar

a qualidade do sistema.

- Sistemas industrializados: são aqueles que utilizam métodos e

processos de produção em série, de pré-fabricação total ou parcial, utilizando

equipamentos mecânicos e mesmo automatizados, visando diminuir a quantidade de


43

material utilizado, o custo e o tempo necessário à execução, aumentar a qualidade e

garantir a intercambiabilidade dos componentes construtivos.

Inicialmente, o setor da construção baseava a sua produção no auto-

consumo e gradativamente está foi sendo direcionada para suprir uma demanda de

mercado. Esta alteração gradual foi acelerada com a difusão da tecnologia da

alvenaria, motivada, principalmente, pela expansão das olarias em torno da cidade

de São Paulo, e pelo adensamento dos centros urbanos, induzido por mudanças na

área rural. Neste período, o processo de formação de mão-de-obra ocorria através

da iniciação e da colaboração na execução das tarefas, por transmissão direta dos

conhecimentos produtivos do trabalhador de ofício para seu ajudante (FARAH,

1998).

Após a Segunda Grande Guerra Mundial, a construção mudou

consideravelmente do ponto de vista da tecnologia e das demandas de mercado. O

direcionador destas mudanças foi o desenvolvimento de novos materiais e

equipamentos e, a pré-fabricação.

Na década de 50, o país experimentou uma intensa industrialização,

procurando suprir um grande mercado de massa não atendido. Porém, de 1955 a

1964 ocorreu uma fase de obstrução da acumulação de capital devido à falta de

uma estrutura financeira para a produção. Já o período de 1964 a 1968,

caracterizou-se pelos ajustes estabelecidos pela nova estrutura de desenvolvimento

e pela intervenção do governo na economia, o que propicio a retomada do

crescimento a partir de 1968. (PEREIRA, 2005)

De 1968 a 1973 o país experimentou um rápido, porém notável

desenvolvimento econômico, refletindo-se em níveis altos de atividades da Indústria

da Construção Civil (ICC). Neste período, com a necessidade de suprir o déficit

habitacional brasileiro, observou-se o surgimento de novos sistemas construtivos,

como alternativa aos produtos e processos tradicionais até então utilizados, visando

principalmente à racionalização da construção. Entretanto, as altas taxas de juros

internacionais no início dos anos 80 frustraram as expectativas, provocando a dívida

que ocasionou a crise, a estagnação econômica e a explosão inflacionária da

década de 80. (BAER, 1996)

Diante deste contexto, constatou-se que entre as décadas de 60 e

80, ocorreu uma excessiva padronização arquitetônica e urbanística resultando em


44

espaços impessoais e insatisfatórios aos moradores (SZÜCS, et. al., 1998). No

entanto, a partir da década de 80 a racionalização da construção surge como uma

alternativa, pois esta permitiria o crescimento da produtividade sem grandes

investimentos. Ainda nesta década, as construtoras, para garantir a sua

sobrevivência num mercado em retração e altamente competitivo, tiveram de adotar

estratégias que visassem atender as condições ambientais. Segundo FARAH

(1992), estas estratégias dividem-se em quatro tendências: a incorporação de novos

sistemas construtivos à atividade produtiva; transferência de frações da execução da

obra para um canteiro central; intensificação da prática de subcontratação; e, ênfase

na gestão do processo de produção, buscando maior eficiência, produtividade e

redução de custos.

A partir do esforço pela industrialização dos procedimentos da

indústria da construção, entre as décadas de 50 e 80, surge a discussão sobre

sistemas construtivos abertos e fechados. Sendo sistema construtivo aberto aquele

desenvolvido a partir de um elenco de elementos e componentes da construção

(paredes, lajes, coberturas, janelas, portas) os quais podem ser combinados em

diferentes soluções arquitetônicas em que se variam à quantidade, dimensões e

disposição dos diversos cômodos. O sistema construtivo fechado são aqueles

usualmente implementados através de fábricas que produzem a totalidade ou

grande parte do sistema construtivo.

O sistema construtivo em desenvolvimento encontra-se baseado nos

princípios da industrialização e da racionalização, pois este prevê a produção dos

componentes em uma central, resultando em um simples processo de montagem da

edificação no canteiro de obras. Para que isto foi possível, concebeu-se um sistema

composto por ossatura em madeira de reflorestamento com fechamento em placas

executadas em concreto celular espumoso de alto desempenho. Com base nestas

características do sistema proposto, será realizado nos próximos subitens um

levantamento bibliográfico sobre madeira (pinus) e placas cimentícias.

1.3.1. SISTEMAS CONSTRUTIVOS EM MADEIRA

Neste subitem busca-se abordar tópicos relacionados ao material

madeira, aos sistemas construtivos baseados em entramado de madeira,


45

denominados como Light Wood Frame (LWF). Os assuntos que serão abordados

neste subitem serviram como referencial no desenvolvimento do sistema construtivo

destinado a vedação vertical de habitações de interesse social.

1.3.1.1. A MADEIRA

O Brasil é um dos países que detêm uma das maiores reservas

florestais do planeta e sua capacidade de produção sustentada é considerada

extremamente elevada, em virtude das grandes áreas reflorestadas existentes no

país. (Associação Brasileira da Indústria da Madeira Processada Mecanicamente,

2004)

Atualmente, o Brasil possui 5,4 milhões de hectares de áreas

reflorestadas, predominando o plantio de Eucalyptus e Pinus, que correspondem,

respectivamente, a 60% e 36% da área. As plantações de Pinus abrangem

2 milhões de hectares e, encontram-se concentradas na região sul do país,

particularmente nos estados do Paraná e Santa Catarina. Por sua vez, os plantios

de Eucalyptus cobrem 3,3 milhões de hectares distribuídos, principalmente, pelos

estados de Minas Gerais, São Paulo e Bahia.

No Brasil, tanto o Pinus quanto o Eucalyptus têm se uso destacado

na atividade da construção civil. Os Pinus tem sido utilizado por ser, geralmente,

leve e fácil de trabalhar, embora a sua baixa resistência natural, este é bastante

permeável a soluções de tratamento preservativo, o que lhe assegura a durabilidade

desejada.

O reflorestamento oferece como contribuição ao meio ambiente a

captura do carbono existente na atmosfera (assunto em pauta de recentes

discussões a nível mundial devido ao aquecimento global) e, a atividade da

construção civil uma fonte renovável de matéria-prima. Um exemplo disto é o Pinus,

quando reflorestado, este alcança sua maturidade entre 15 e 25 anos. Outro fator

relevante em relação à madeira refere-se ao baixo consumo de energia durante a

produção, uso e descarte da mesma.

A seguir serão apresentadas as características físicas e mecânicas

mais relevantes do material madeira, com intuito de justificar a concepção do

sistema construtivo.


46

1.3.1.2. PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DA MADEIRA

A madeira como material de construção oferece vantagens que

superam outros materiais tradicionais como o aço, o concreto e a alvenaria. Dentre

suas potencialidades destacam-se a sua resistência mecânica, o seu baixo peso e o

pouco consumo de energia necessário para a sua produção. Além disto, esta é

capaz de suportar sobrecargas de curta duração de tempo, como rajadas de vento.

(CÉSAR, 2002)

A madeira se diferencia de muitos materiais de construção por não

ser um material elaborado, mas orgânico, que geralmente é utilizado em seu estado

natural. Dentre os numerosos fatores que influenciam em sua resistência, os mais

importantes são: a densidade, os defeitos naturais e a umidade.

As madeiras utilizadas na construção civil distinguem-se em duas

categorias principais:

a) As madeiras duras - são as provenientes de árvores frondosas

(com folhas achatadas e largas), de crescimento lento, como peroba, ipê, aroeira e

carvalho; as madeiras duras de melhor qualidade são também denominadas de

madeira de lei;

b) As madeiras macias - são as provenientes, em geral, de árvores

coníferas (com folhas em forma de agulhas), de crescimento rápido, como pinheiro

do Paraná e pinheiro-bravo ou pinheirinho, pinheiros europeus e norte-americanos.

As duas categorias distinguem-se pela estrutura celular dos troncos

e não propriamente pela resistência.

As árvores produtoras de madeira de construção são exógenas, ou

seja, crescem pela adição de camadas externas, sob a casca. A seção transversal

de um tronco de árvore revela as seguintes camadas, do exterior para o interior:

a) A casca - proteção externa sem interesse estrutural;

b) O alburno ou branco - camada formada por células vivas que

conduzem a seiva;

c) O cerne ou durâmen - com o crescimento, as células vivas do

alburno tornam-se inativas e constituem o cerne, passando a ter apenas função de

sustentar o tronco;


47

d) A medula - esta resulta do crescimento vertical, é a madeira

geralmente mais fraca ou defeituosa.

As madeiras para construção devem ser retiradas de preferência do

cerne, por se apresentar mais durável, pois o alburno produz madeira imatura, não

endurecida, ou seja, mais sujeita à deterioração.

Os troncos das árvores crescem pela adição de anéis em volta da

medula; os anéis são gerados por uma pequena camada situada sob a casca.

Nos climas frios e temperados, o crescimento do tronco depende da

estação. Na primavera e início do verão, o crescimento da árvore é intenso,

formando-se no tronco grandes células de paredes finas. No final do verão e outono,

o crescimento da árvore diminui, formando-se células pequenas, de paredes

grossas. Como conseqüência, o crescimento do tronco se faz em anéis anuais,

formados por duas camadas: uma clara, de tecido macio correspondente à

primavera; outra escura, de tecido mais resistente, correspondente ao outono.

Contando-se os anéis, pode-se saber a idade da árvore. Nos climas equatoriais, os

anéis nem sempre são perceptíveis.

Os principais elementos resistentes da madeira são as fibras

longitudinais, formadas por células ocas, alongadas, com diâmetro entre

10 e 80 micras e comprimento de 1 a 8 mm. As células são constituídas por celulose

e um carboidrato (C6H10O5). No cerne, as células são reforçadas por depósito de

lignina.

A lignina é um composto aromático de alto peso molecular, que

exerce na madeira a função de cimento ou adesivo, dando rigidez e dureza aos

conjuntos de cadeias de celulose.

Nas árvores frondosas, as células longitudinais são fechadas nas

extremidades; a seiva circula por outras células de grande diâmetro, com

extremidades abertas, justapostas, denominadas vasos ou canais. Nas coníferas, as

células longitudinais são abertas nas extremidades, por onde a seiva é conduzida,

não existindo os vasos. As fibras longitudinais se distribuem em anéis

correspondentes aos ciclos anuais de crescimento.

As árvores dispõem ainda de fibras radiais, denominadas raios

medulares, formados por grupos de células dirigidos do centro do tronco (medula)

para a periferia; essas fibras permitem a circulação radial da seiva.


48

A estrutura celular da madeira constitui a base da identificação

micrográfica das espécies. A distribuição do parênquima compõe uma verdadeira

impressão digital da madeira. O parênquima é um tecido pouco resistente, formado

por grupo de células espalhadas na massa lenhosa, e cuja função consiste em

armazenar e distribuir matérias alimentícias; nas coníferas, o parênquima se reduz

ao tecido celular que reveste os canais resiníferos.

A madeira, por ser um material orgânico, ou seja, natural, apresenta

propriedades físicas distintas de outros materiais utilizados pela atividade da

construção civil, que afetam de forma direta a sua resistência. As principais

propriedades físicas da madeira são:

Anisotropia - Devido à orientação das células, a madeira é um

material anisotrópico, apresentando três direções principais: longitudinal, radial e

tangencial. A diferença de propriedades entre a direção radial e tangencial

raramente tem importância prática, bastando diferenciar as propriedades na direção

das fibras principais (direção longitudinal) e na direção perpendicular às mesmas

fibras.

Densidade - O peso específico das diferentes espécies de madeira é

determinado pela disposição e tamanho das células ocas, assim como pela

espessura das paredes das células. A resistência da madeira está intimamente

relacionada com sua densidade. O peso da substância lenhosa em todas as

espécies é aproximadamente de 1,53 vezes o peso da água, porém as células da

madeira contêm ar em diferentes proporções, ou seja, o peso varia não só pela

densidade, mas também pela umidade.

Umidade - A umidade da madeira tem grande importância sobre as

suas propriedades. O grau de umidade é medido pelo peso de água dividido pelo

peso da amostra seca na estufa. A quantidade de água das madeiras verdes ou

recém-cortadas varia muito com as espécies e com a estação do ano. Quando a

madeira é posta a secar, evapora-se a água contida nas células ocas, atingindo-se o

ponto de saturação das fibras. Neste ponto as paredes das células ainda estão

saturadas, porém a água no seu interior já se evaporou, correspondendo ao grau de

umidade de cerca de 30%. A madeira neste estado é então denominada meio seca.

Continuando-se o processo de secagem, a madeira atinge um ponto de equilíbrio

com o ar, sendo então denominada de seca ao ar; o grau de umidade desse ponto


49

depende da umidade atmosférica. Face ao efeito da umidade nas outras

propriedades da madeira, é comum referirem-se estas propriedades a um grau de

umidade padrão. No Brasil e na Europa adota-se 15% como umidade padrão e, nos

Estados Unidos 12%.

Retração da madeira - As madeiras sofrem retração ou inchamento

com a variação da umidade entre 0% e o ponto de saturação das fibras (30%),

sendo a variação aproximadamente linear. O fenômeno é mais importante na

direção tangencial; para redução da umidade de 30% até 0%, a retração tangencial

varia 5% a 10% da dimensão verde, conforme as espécies. A retração na direção

radial é cerca da metade da direção tangencial. Na direção longitudinal, a retração é

menos pronunciada, valendo apenas 0,1% a 0,3% da dimensão verde, para

secagem de 30% a 0%.

Dilatação linear - O coeficiente da dilatação linear das madeiras, na

direção longitudinal, varia de 0,3 X 10-5 a 4,5 X 10-5 por oC, sendo pois, da ordem de

1/4 do coeficiente de dilatação linear do aço. Na direção tangencia ou radial, o

coeficiente de dilatação varia com o peso específico da madeira, sendo da ordem de

4,5 X 10-5 oC-1 para madeiras duras e 8,0 X 10-5 oC-1 para madeiras moles. Diante

disto, constata-se que o coeficiente de dilatação linear na direção perpendicular às

fibras, varia de 4 a 7 vezes o coeficiente de dilatação do aço.

Defeitos da madeira - Qualquer irregularidade na madeira que afete

sua resistência ou durabilidade é considerada um defeito. Por causa de suas

características naturais, existem vários defeitos inerentes a todos os tipos de

madeira, que afetam a sua resistência, aparência e durabilidade. Os defeitos podem

provir da constituição do tronco ou do processo de preparação das peças. A seguir

descrevem-se os principais defeitos da madeira.

a) Nós - Imperfeição da madeira nos pontos do tronco onde existiam

galhos. Os galhos ainda vivos na época do abate da árvore produzem nós firmes,

enquanto os galhos mortos originam nós soltos. O nós interrompem a direção das

fibras, dando origem aos veios transversos localizados com pronunciadas

inclinações. Quando estes se encontram situados próximos as fibras extremas de

uma viga, reduzem consideravelmente a sua resistência à flexão e à tração, na

proporção da largura que eles ocupam na viga.


50

b) Fendas – São aberturas nas extremidades das peças, produzidas

pela secagem mais rápida da superfície; ficam situadas em planos longitudinais e

radiais. As fendas reduzem a resistência ao cisalhamento em peças solicitadas à

flexão, e admite-se que este efeito seja aproximadamente proporcional à redução da

área resistente ao cisalhamento. Entretanto, as fendas não afetam a resistência de

peças submetidas a esforços de compressão paralela, cuja limitação de emprego de

tais peças, neste caso, deve-se tão somente ao fato de que as fendas contribuem

para o rápido apodrecimento da madeira.

c) Gretas ou ventas - Separação entre os anéis anuais, provocada

por ação de intempéries ou secagem inadequada. Estes tipos de defeitos reduzem a

resistência ao esforço cortante; portanto, os membros sujeitos à flexão são

diretamente afetados por sua presença.

d) Abaulamento - Encurvamento na direção da largura da peça.

e) Arqueadura - Encurvamento na direção longitudinal, isto é, do

comprimento da peça.

f) Veio transverso - Fibras não paralelas ao eixo da peça. Este é

prejudicial em peças submetidas a esforços de compressão paralela, visto que os

mesmos originam componentes de tensão que agem através dele, em cuja direção a

madeira é mais fraca. Além disso, o veio transverso contribui para o rápido

empenamento das peças, por ocasião da variação do teor de umidade da madeira.

g) Esmoada ou quina morta - Canto arredondado, formado pela

curvatura natural do tronco. A quina morta significa elevada proporção da madeira

macia (alburno).

h) Os buracos – Os buracos são provocados pelas quedas dos nós,

por insetos e vermes que atacam a madeira, ou por instrumentos utilizados no

manejo das toras. O principal efeito causado pela presença dos buracos na

resistência da madeira é a diminuição da área útil em uma seção transversal, e os

requisitos de aproveitamento, neste caso, são os mesmos adotados para os nós.

i) Bolor - Descoloração da madeira provocada por fungos; indica

início de deterioração.

j) Apodrecimento - Desintegração avançada da madeira produzida

por fungos. O apodrecimento pode ser facilmente reconhecido porque a madeira

torna-se fraca, esponjosa e se esfarela. O ar, a umidade e temperatura favorável


51

propiciam o crescimento dos fungos. Se o ar for eliminado como, por exemplo,

quando a madeira está constantemente submergida não ocorrerá o surgimento de

fungos.

k) Bolsas de resina - As bolsas de resina são aberturas paralelas

aos anéis anuais que contém resina, sólida ou líquida. Por influírem muito pouco na

resistência da madeira, normalmente, despreza-se a presença de bolsas de resinas

no estabelecimento de categorias de resistência. Entretanto, se um determinado

número de bolsas de resina se situar dentro de uma camada de crescimento, é

possível que exista uma separação entre estas camadas; e, em razão disso a peça

deve ser cuidadosamente examinada para certificar-se se houve a ocorrência de

fendas.

As madeiras utilizadas na atividade da construção civil encontram-se

classificadas em duas categorias:

a) madeiras maciças:

- madeira bruta: ou roliça;

- madeira falquejada;

- madeira serrada;

b) madeiras industrializadas:

- madeira laminada ou colada;

- madeira compensada.

A madeira bruta ou roliça é empregada em forma de tronco, servindo

para estacas, escoramentos, postes e colunas.

A madeira falquejada tem as faces laterais aparadas a machado,

formando seções maciças, quadradas ou retangulares; é utilizada em estacas,

cortinas cravadas e pontes.

Como elemento estrutural a madeira serrada é o produto mais

comumente usada. O tronco é cortado nas serrarias em dimensões padronizadas

para o comércio, passando depois por um período de secagem.

A madeira laminada e colada é o produto estrutural de madeira mais

importante nos países industrializados. A madeira selecionada é cortada em

lâminas, de 15 mm ou mais de espessura, que são coladas sob pressão, formando

grandes vigas, em geral de seção retangular.


52

A madeira compensada é formada pela colagem de lâminas finas,

com as direções das fibras alternadamente ortogonais.

A madeira a ser utilizada no desenvolvimento deste trabalho,

encontra-se situada na categoria de madeiras maciças, uma vez que, para a

concepção da ossatura está previsto a utilização de madeira serrada. Com base

neste requisito do sistema construtivo será apresentado no próximo item temas

referente a este produto.

1.3.1.3. A MADEIRA SERRADA

As árvores devem ser abatidas de preferência ao atingir a

maturidade, ocasião em que o cerne ocupa a maior percentagem do tronco,

resultando, então, em madeira de melhor qualidade. O período de tempo necessário

para que a árvore atinja maturidade varia entre cinqüenta e cem anos, conforme as

espécies.

A melhor época para o abate é a estação seca, quando o tronco tem

pouca umidade. O desdobramento do tronco em peça deve fazer-se o mais cedo

possível após o corte da árvore, a fim de evitar defeitos decorrentes da secagem da

madeira. Se a árvore for cortada na estação chuvosa, deixa-se secar as toras

durante algum tempo para reduzir o excesso de umidade. Os troncos são cortados

em serras especiais, de fita contínua, que os divide em lâminas ou pranchas

paralelas, na espessura desejada. Em alguns casos, é conveniente dividir

inicialmente o tronco em duas metades, para facilitar a operação da máquina.

As serras de fita possuem comandos mecânicos para o avanço do

tronco, que garantem a espessura uniforme das lâminas. As espessuras obedecem

em geral a padrões comerciais, com bitolas nominais em polegadas.

Outro processo de desdobramento consiste na divisão inicial do

tronco em quatro partes, e este é realizado na direção radial. O desdobramento

radial produz material mais homogêneo, porém, é mais oneroso, razão pela qual

este é utilizado com menor freqüência.


53

1.3.1.4. OS PROCESSOS DE SECAGEM DA MADEIRA

Antes de ser utilizada nas construções, a madeira serrada deve

passar por um período de descanso para reduzir a umidade, este processo é

denominado de secagem. Ao eliminar a água as células fibrosas se contraem, a

contração dessas fibras produz esforços internos que podem originar rachaduras.

Em geral as madeiras macias se contraem mais que as duras.

O melhor método de secagem consiste em empilhar as peças,

colocando separadores para permitir circulação livre do ar em todas as faces. No

entanto, deve-se proteger as pilhas da chuva, colocando-as em galpões abertos e

bem ventilados. O tempo necessário para secagem natural é de um a dois anos para

madeiras macias e de dois a três anos para madeira de lei.

Como a secagem natural é lenta, desenvolveram-se processos

artificiais de secagem. Estes consistem em fazer circular ar quente entre as peças

de madeira serrada, empilhadas de forma semelhante a secagem natural. A

temperatura e a umidade do ar insuflado devem ser controladas para evitar

evaporação demasiadamente rápida da madeira, o que pode prejudicar a

durabilidade da mesma.

Outro processo artificial de secagem consiste em deslocar a madeira

lentamente através de um túnel alongado, no qual a temperatura do ar circulante

aumenta à proporção que a madeira avança, de modo a manter uma velocidade de

evaporação mais ou menos constante. O tempo necessário para a secagem artificial

da madeira verde é de dez dias a um mês, por polegada de espessura da peça.

A diferença entre as retrações axial, radial e tangencial explica a

maior parte dos defeitos que ocorrem durante a secagem da madeira, tais como

rachaduras e os empenamentos. Esses defeitos, principalmente, os empenamentos,

são muito ampliados quando os vasos e fibras da madeira se apresentam retorcidos.

1.3.1.5. CLASSIFICAÇÃO DAS PEÇAS ESTRURAIS DE MADEIRA

A resistência das peças de madeira varia com as espécies vegetais

e, dentro da mesma espécie, varia de uma árvore para outra, ou ainda, conforme a

posição da amostra no tronco. Além de tais variações, é muito grande a influência


54

dos defeitos sobre a sua resistência. A avaliação da incidência dos defeitos se faz

por inspeção visual.

A NBR 7190:1997 (Projeto de Estruturas de Madeira) não apresenta

os procedimentos para classificação das peças de madeira visualmente. Porém a

qualidade da madeira é levada em conta no dimensionamento por meio do

coeficiente parcial de modificação Kmod3. Este coeficiente é adotado igual a 1,0 no

caso de madeira de primeira categoria e, igual 0,8 no caso de madeira de segunda

categoria. A condição de madeira de primeira categoria descrita na norma NBR

7190:1997 somente pode ser admitida se todas as peças estruturais foram

classificadas como isentas de defeitos, por meio de método visual normatizado, e

também submetido a uma classificação mecânica que garanta a homogeneidade da

rigidez das peças que compõem o lote.

Segundo o decreto no 5.714 de 27/05/1940, as peças estruturais em

madeira macia são geralmente classificadas em três categorias:

a) Primeira categoria - Madeira de qualidade excepcional, sem nós,

retilínea, quase isenta de defeitos.

Nesta classificação a madeira deve se encontrar seca, limpa em

ambas as faces, corretamente serrada na bitola exata, com arestas no esquadro,

sem esmoado.

b) Segunda categoria - Madeira de qualidade estrutural corrente com

pequena incidência de nós firmes e outros defeitos.

Nesta classificação deve-se satisfazer em uma das faces às

características da primeira categoria.

c) Terceira categoria - Madeira de qualidade estrutural inferior, com

nós em ambas as faces.

De acordo com a classificação desta categoria, madeira deve se

apresentar seca com nós ou furos de larvas, com manchas de bolores ou de outra

natureza, de cor natural, corretamente serrada e de bitola exata, com quinas no

esquadro.

A madeira que não alcançar por inspeção visual, a terceira categoria

deverá receber, segundo este decreto, a denominação de refugo.

Existem várias técnicas e procedimentos destinados a realização da

inspeção visual das peças estruturais de madeira, com intuito de classificá-la


55

visualmente em categorias que determinam as qualidades desta em relação a sua

resistência. No entanto, a grande parte destas faz referência a peças de madeira

como tábuas ou pranchas. Diante disto, neste trabalho serão apresentados os

parâmetros recomendados por três métodos, o primeiro refere-se a DIN 4074 (tabela

13), o segundo a ASTM D245-93 (utilizada na avaliação de Pinus, tabela 14) e, o

terceiro ao decreto 30/835 de 21/12/1951 para avaliação visual de Pinho (tabela 15).

Tabela 13 - Defeitos máximos permissíveis em madeiras serradas

macias, segunda a norma DIN - 4074.

Defeito Categoria das Madeiras

1ª. 2ª. 3ª.

Diâmetro máximo de nó isolado, dividido pela largura da face (em tábuas e pranchas, tomar a média nas faces de maior dimensão)

1/5 1/3 ½

Diâmetro máximo de nó isolado em vigas maciças 5cm 7cm -

Soma dos diâmetros contidos numa face (num comprimento de 15 cm) dividida pela largura da face (em tábuas e pranchas, tomar a média nas faces de maior dimensão)

2/5 2/3 ¾

Inclinação nas fibras em relação ao eixo da peça 7% 12% 20%

Inclinação das trincas de retração em relação a direção das fibras 10% 20% 32%

Flecha de curvatura, medida no comprimento de 2 m. 5 mm 8 mm 15 mm

Flecha de curvatura, medida no comprimento total e da peça l/400 l/250 -

Fonte: PFEIL,1980.

Tabela 14 – Limitações nos defeitos em cada classe para peças de

seção transversal de 3,5 cm X 12,5 cm, e comprimento de 2,6 m, segundo a ASTM

D245-93.

Classe

Fibras

inclinadas

Nós Fendas

Rachas

superficiais

Esmoado

No centro da face

Na borda da face larga

Face estreita

D (cm) L (cm)

Select Structural

1:12 4,8 2,7 1,7 8,8 12,5 60,0 0,9

Nº 1 1:10 6,2 3,6 2,1 10,4 12,5 60,0 0,9

Nº 2 1:8 7,5 4,5 2,6 11,4 18,8 90,0 1,2

Nº 3 1:4 9,4 6,2 2,7 12,5 43,3 - 1,8

Fonte: CARREIRA, 2003.


56

Tabela 15 – Classificação da madeira de Pinho para exportação

segundo o decreto 30/835.

Defeito

Dimensão máximas permitidas relativamente as faces e outras limitações

1ª. Categoria 2ª. Categoria

Nós

a) Nas faces estreitas

b) Nas faces largas (marginais)

c) Nas faces largas (centrais)

1/4 da espessura

1/8 da largura

1/4 da largura

2/5 da espessura

1/5 da largura

2/5 da largura

Fio diagonal e fio torcido 1/14 (em flexão)

1/11 (em compressão)

1/10 (em flexão)

1/8 (em compressão)

Fendas (limitadas para os esforços de corte) 1/3 da largura em madeira abrigada

1/4 da madeira exposta ao tempo

1/2 da largura em madeira abrigada

2/5 da madeira exposta ao tempo

Descaimento (medido na face mais larga) 1/6 a 1/8 da largura 1/4 a 1/5 da largura

Empenos (medidos num comprimento de 3m)

a) Em arco

b) Em hélice

c) Em meia cana (medido em seção transversal)

d) Em aduela

6 mm

Ângulo de 3º

1 mm em 10 mm

Não permitido

12 mm

Ângulo de 6º

2 mm em 10 mm

Não permitido

Bolsas de resina Permitidas, quando em pequeno número

Permitidas

Ataques de inseto Não permitidos Permitidos quando devido a xilófagos que só atacam a

madeira na árvore

Ataques de fungos

a) Ardido

b) Cardido

c) Azulado

d) Podridões

Não permitido

Não permitido

Permitidas pequenas manchas

Não permitidas

Permitido

Permitido quando for muito limitado em extensão

Permitido

Não permitidos

*Estas categorias são definidas por forma a corresponderem o material com 85% a 60% da madeira sem defeitos.

Fonte: FURIATI, 1983.

Os três métodos apresentados de classificação visual da madeira

buscam de certa forma auxiliar na determinação de peças que sejam adequadas ao

nível de resistência e qualidade desejada para alguns tipos de estruturas. Segundo

CARREIRA (2003) o método proposto pela ASTM D245-93, mostrou-se eficiente na


57

determinação da resistência da madeira, apresentando uma variação de erro muito

pequena.

No entanto, há uma discordância entre pesquisadores sobre a

viabilidade da aplicação destes métodos de classificação visual da madeira. Para

Furiati (1983) a aplicação desta encareceria a produção da madeira serrada. No

entanto, Carreira (2003), em sua pesquisa de doutorado comentou que o método

proposto pela ASTM D245-93 se apresentou barato e eficaz. De acordo com este

pesquisador foi possível com somente dois operários classificar 7 m3 de madeira em

dois dias.

1.3.1.6. CARACTERIZAÇÃO DO PINUS

De acordo com os resultados obtidos na pesquisa de SZÜCS,

VELLOSO (2006), tabela 17, observa-se que existe uma grande diferença de

constituição lenhosa com reflexos no comportamento físico e mecânico, tanto entre

espécies, como também entre as idades em uma mesma espécie, tabela 17.

Tanto os resultados obtidos nesta pesquisa como os valores

apresentado pela norma NBR 7190:1997 (tabela 16) para o Pinus elliotii e Pinus

taeda, demonstram um desempenho um pouco superior do segundo sobre o

primeiro. Com base nestes dados, optou-se pela utilização do Pinus taeda por

apresentar um bom desempenho mesmo aos 10 anos.

Tabela 16 - Valores médios de madeiras de coníferas nativas e de

reflorestamento.

Nome comum (coníferas)

Nome científico

ρap(12%) (Kg/m3)

fc0

(MPa) ft0

(MPa) ft90

(MPa) fv

(MPa) Ec0

(MPa)

N

Pinus elliottii Pinus elliottii var. elliottii 560 40,4 66,0 2,5 7,4 11889 21

Pinus taeda Pinus taeda L. 645 44,4 82,8 2,8 7,7 13304 15

ρap(12%) = massa específica aparente a 12% de umidade fc0 = resistência à compressão paralela às fibras ft0 = resistência à tração paralela às fibras ft90 = resistência à tração normal às fibras fv = resistência ao cisalhamento Ec0 = módulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio de compressão paralela às fibras n = número de corpos de prova ensaiados

Fonte: NBR 7190:1997.


58

Tabela 17 - Caracterização do Pinus elliottii e Pinus Taeda nas

idades de 10, 20 e 25 anos.

Caracterização do Pinus elliottii e Pinus taeda nas idades 10, 20 e 25 anos.

Simbol. Unidade Pinus elliottii Pinus taeda

10 anos 20 anos 10 anos 25 anos

Composição lenhosa média - análise microscópica

Lenho inicial (precoce) - (%) 85,33 71,67 86,5 66,67

Lenho final (tardio) - (%) 14,67 28,33 13,5 33,33

Ultra-som Velocidade da onda – direção longitudinal

- (m/s) 3821 4249 3936 4906

Teor de umidade

U (%) 12 12 12 12

Densidade Aparente ρap (kg/m3) 365 414 368 441

Básica ρbas (kg/m3) 308 351 310 369

Retração Radial εr,2 (%) 2,97 3,09 2,33 3,22

Tangencial εr,3 (%) 5,63 6,06 5,63 5,8

Inchamento Radial εi,2 (%) 2,69 2,73 1,94 2,32

Tangencial εi,3 (%) 5,88 6,2 5,4 5,77

Compressão paralela as fibras

Resistência característica fc0,k (MPa) 18,76 22,12 20,32 32,94

Rigidez média Ec0,m (MPa) 5711 7215 4828 8550

Compressão normal as fibras

Resistência característica fc90,k (MPa) 3,05 3,06 3,38 3,44

Rigidez média Ec90,m (MPa) 287,2 292,85 302,34 353,57

Tração paralela e tração normal às fibras

Resistência característica – tração paralela

ft0,k (MPa) 36,72 45,41 39,16 56,45

Resistência característica – tração normal

ft90,k (MPa) 1,7 1,75 1,8 1,89

Cisalhamento paralelo as fibras

Resistência característica ao cisalhamento

fv0,k (MPa) 1,84 2,5 2,51 2,84

Fendilhamento Resistência característica ao fendilhamento

fs0,k (MPa) 0,29 0,33 0,26 0,36

Dureza Dureza normal fH0,k (N/cm2) 1690,56 2362,03 2050,29 2589,84

Dureza paralela fH90,k (N/cm2) 1160,85 1484,58 1109,08 1492,76

Impacto na flexão

Energia ocasionada na fratura

fbw,k (KJ/m2) 24051,38 28982,48 24370,04 26402,89

Flexão Resistência característica fM,k (MPa) 24,07 34,99 27,52 46,88

Rigidez média EM0 (MPa) 4742 7910 5567 9530

Enquadramento por classe de resistência, segundo a NBR 7190:2007

fc0,k (MPa) - 20 20 30

Fonte: SZÜCS, VELLOSO, 2006.

No próximo item serão abordados de maneira sucinta alguns tipos

de tratamentos químicos disponíveis atualmente para prolongar a vida útil da

madeira, principalmente, quando esta é utilizada como estrutura em ambiente

externo, buscando-se apresentar os pontos positivos e negativos de cada um

destes.


59

1.3.1.7. DURABILIDADE E TRATAMENTO

Um dos maiores preconceitos existentes em relação à madeira,

principalmente, a de reflorestamento, está relacionado à durabilidade, isto devido a

madeira ser um material de origem orgânica, que dependendo das condições

ambientais a que seja submetida, irá sofrer deterioração por agentes biológicos

como microorganismos (bactérias e fungos), insetos (coleópteros e térmitas) e

brocas marinhas (moluscos e crustáceos).

Apesar do preconceito, a habitação em madeira pode ter grande

durabilidade. Um dos aspectos fundamentais refere-se a questões relacionadas ao

projeto, ou seja, ao uso de detalhes construtivos que possam proporcionar proteção

à peça em madeira. No entanto devem-se respeitar as limitações do material e

especificar a espécie adequada para cada uso. (LAROCA, 2002)

Segundo BARILLARI (2002), a madeira quando usada em contato

direto com o solo é atacada por agentes biológicos, principalmente fungos

apodrecedores e cupins subterrâneos. Uma maneira de ampliar as possibilidades de

utilização das espécies de baixa durabilidade natural, como as do gênero Pinus, é

através do tratamento químico preservante.

A madeira do gênero Pinus possui características que permitem

variada gama de aplicações, mas a carência de conhecimento e tradição no uso da

madeira preservada, bem como a falta de especificações técnicas e informações

sobre o comportamento em serviço, restringem sua utilização.

A proteção das peças em madeira pode ser realizada de forma

natural através de simples medidas previstas em projeto, que visem à proteção das

mesmas contra a umidade proveniente do solo e de outras fontes e, a utilização de

barreiras físicas que contribuam na durabilidade da madeira. Tais medidas, se não

eliminam a necessidade de tratamento químico, podem contribuir para a redução da

quantidade de produtos químicos utilizados no tratamento da madeira

(BENEVENTE, 1995)

Segundo CAMPOS (2006), é importante ressaltar a relevância da

etapa de secagem da madeira, essa é uma etapa do processamento mecânico da

produção da madeira e visa à diminuição do teor de umidade, que varia conforme o

uso final do produto. Os objetivos da secagem são: a redução da variação


60

dimensional; a inibição ao ataque por fungos; a melhoria na trabalhabilidade e o

aumento da resistência mecânica.

Para BARILLARI (2002) a preservação química é um método antigo

e o mais utilizado. Mas esse tipo de preservação é questionável, devido ao seu

potencial de contaminação ao homem e ao meio ambiente.

Os preservantes podem ser classificados de acordo com suas

características físicas e químicas em dois grandes grupos, os dos oleosos e

oleossolúveis e o dos hidrossolúveis.

Esses produtos químicos são aplicados, geralmente, por processos

industriais, que utilizam o sistema de autoclave, onde esses são injetados por meio

de vácuo e alta pressão em câmaras cilíndricas.

Os principais preservantes para utilização em contato com o solo

são o creosoto (preservante oleoso), o pentaclorofenol (preservante oleossolúvel), o

CCA (arsenato de cobre cromatado) e O CCB (borato de cobre cromatado), ambos

preservantes hidrossolúveis.

Apesar de aparecerem como uma estratégia para o aumento da

durabilidade da madeira contra a umidade e o ataque de fungos ou insetos, nenhum

dos tratamentos químicos tem sua eficiência comprovada. O creosoto e o

pentaclorofenol são considerados altamente tóxicos ao homem e ao meio ambiente,

sendo inclusive de uso proibido no Brasil, o CCA pode comprometer a resistência da

madeira e, o CCB não tem sua eficácia comprovada a longo prazo. (BARILLARI,

2002)

Com base nos métodos preservativos destacados acima, conclui-se

que a preservação através de estratégias de projeto que visem a prolongar a

durabilidade da madeira, evitando que esta tenha contado com a umidade

proveniente do solo e de outras fontes, acaba sendo menos onerosa e mais

eficiente, causando menos danos a saúde ao homem e ao meio ambiente.

Com a determinação da resistência das peças de madeira, surge a

necessidade de se definir os sistemas de ligações que irão intermediar os esforços

entre os membros de ossaturas estruturais. Sendo assim serão abordados a seguir

temas referentes a estes tipos de ligações, itens considerados relevantes ao

desenvolvimento deste trabalho.


61

1.3.1.6. LIGAÇÕES DE PEÇAS ESTRUTURAIS

Na concepção das estruturas de madeira o desenho das juntas

requer uma atenção especial. No passado, o tamanho dos elementos era

determinado com freqüência pelo tipo da junta e pela reduzida área da seção

transversal resultante dos encaixes e entalhes.

Para se confeccionar as estruturas, as peças são ligadas entre si,

utilizando-se diversos dispositivos. Os principais tipos de ligação empregados são:

colagem, pregos, grampos, braçadeiras, pinos, parafusos, conectores metálicos,

tarugos e entalhe.

Os grampos e braçadeiras são utilizados apenas como elementos

auxiliares de montagem, não sendo considerados elementos de ligação estrutural.

A colagem é utilizada em larga escala, nas fábricas de peças de

madeira laminada e madeira compensada. Nas peças laminadas de grande

comprimento, as lâminas individuais são emendadas com cola, empregando-se uma

seção denteada ou plana enviesadas.

Os pregos são peças metálicas, em geral cravadas na madeira com

impacto. Eles são utilizados em ligações de montagem e ligações definitivas.

Os pinos são eixos cilíndricos, de aço ou de madeira dura. Estes são

colocados em furos feitos a máquina, com diâmetro ligeiramente inferior ao deles.

Os pinos são, assim, instalados sem folga, de modo a entrarem em carga sem haver

deformação relativa das peças ligadas.

Os parafusos são de dois tipos:

a) parafusos rosqueados auto-atarraxantes;

b) parafusos com porcas e arruelas.

Os parafusos auto-atarraxantes são muito utilizados em marcenaria,

ou para prender acessórios metálicos em postes e dormentes; não se empregam em

geral como elementos de ligação de peças estruturais de madeira.

Os parafusos utilizados nas ligações estruturais são cilíndricos e

lisos, tendo numa extremidade uma cabeça e na outra uma rosca e porca. Eles são

instalados em furos com folga máxima de 1 a 2 milímetros e depois apertados com a

porca. Para reduzir a pressão de apoio na superfície da madeira, utilizam-se arruelas

metálicas.


62

Os conectores são peças metálicas especiais, encaixadas em

ranhuras, na superfície da madeira e apresentando grande eficiência na transmissão

de esforços. No local de cada conector, coloca-se um parafuso para impedir a

separação das peças ligadas. Os conectores usuais são em formas de anel ou

placas.

Os entalhes e encaixes são ligações em que a madeira trabalha à

compressão associada a corte. Nessas ligações, a madeira realiza em geral o

principal trabalho de transmissão dos esforços, utilizando-se grampos ou parafusos

para impedira separação das peças.

Os tarugos ou chavetas são peças de madeira dura ou metálicas,

colocadas no interior de entalhes, com a finalidade de transmitir esforços. Os tarugos

são mantidos na posição por meio de parafusos auxiliares.

O trabalho em desenvolvimento visa à utilização de placas metálicas

do tipo gang nail, ou seja, chapas metálicas com dentes estampados (CDE’S), nas

ligações entre os membros da ossatura estrutural em madeira. Com base nisto, no

próximo item será abordado temas referentes a este tipo de produto.

1.3.5.6.1. O SISTEMA DE LIGAÇÃO POR CDE

Um dos grandes responsáveis pelo desenvolvimento internacional

da indústria das estruturas de madeira tem sido o emprego das chapas metálicas

com dentes estampados (CDE) na produção de estruturas treliçadas para cobertura,

figura 03.

Figura 03 - Estrutura de cobertura executada com CDE´s como elemento de união

nas ligações.


63

Tal sistema foi originalmente desenvolvido em 1955 nos Estados

Unidos por J. Calvin Jureit, e é composto por ligações e fixações de elementos de

madeira através de cobre-juntas metálicas, projetadas para maximizar sua

resistência em função das condições de trabalho (tração, compressão, flexão e

cisalhamento). A inovação recebeu o nome de sistema Gang-Nail e a empresa

Automated Building Components, Inc. passou a fabricar e distribuir esses

conectores, inicialmente nos Estados Unidos e, em seguida, para países como o

Brasil, boa parte da América Latina, Europa e África, sendo a sua primeira patente

outorgada em 1959, BARROS (1992).

Esses conectores foram concebidos como alternativa econômica

para confecção de ligações e, conseqüentemente, de coberturas mais leves com

madeira de espécies menos nobres, utilizando-se peças de menores dimensões,

promovendo uma melhor distribuição de cargas e, finalmente, um alívio das tensões

atuantes nessas peças, gerando economia de madeira, maior eficiência de

montagem e melhor controle de qualidade nas obras.

Figura 04 - Exemplo de um CDE

Essas “chapas prego”, como são usualmente chamadas, figura 04,

tem pequena espessura e boa resistência, solucionando inconvenientes como a

exigência de pregos ou parafusos de diâmetro e peso elevados. Estas também

evitam as rachaduras na madeira e permitem a diminuição da área útil da seção

transversal das peças.

Inicialmente, nessas talas metálicas, os pregos eram colocados um

a um, em trabalho mais demorado e artesanal. Na continuação, surgiu a chapa com


64

pregos já estampados segundo ângulos retos em relação a seu plano. O processo

de ligação consiste basicamente em se colocar esta nas peças a serem ligadas,

posicionando-se as chapas e procedendo-se à respectiva prensagem. Isto possibilita

a produção em larga escala, contribuindo para justificar a idéia da industrialização

das estruturas de madeira.

SHRESTHA e ALBANI (1996 apud CARVALHO, 2002) realizaram

interessante estudo a respeito dos conectores metálicos e seu comportamento em

serviço. Apesar de serem desenvolvidos para trabalhar apenas com solicitações no

plano em que são utilizados, em diversas situações acabam sendo solicitados fora

do plano durante o transporte, manuseio e içamento das estruturas. Foi avaliada

então a capacidade de quatro diferentes tipos de conectores metálicos, verificando-

se que sua resistência, para carregamentos fora do plano da estrutura, é da ordem

de 11% da resistência para carregamentos no plano, com os conectores orientados

paralelamente às fibras e paralelamente ao carregamento. Este fato mostra que são

necessários cuidados especiais com o transporte e o lançamento de tais estruturas.

GROOM (1994) estudou o efeito da variação cíclica da umidade no

comportamento das ligações por chapas com dentes estampados. Este estudo

mostra-se bastante relevante, uma vez que não são raras as regiões cujas variações

climáticas sejam acentuadas. O autor conclui em seu trabalho que a variação da

umidade produz um efeito negativo no comportamento mecânico destas ligações.

Parte deste efeito se dá, por exemplo, pelo simples fato de ocorrer um relaxamento

da madeira ao redor dos dentes do conector. O estudo mostra, ainda, que uma

variação cíclica, mesmo não sendo de grande magnitude, das condições de

umidade resulta em um decréscimo significativo dos valores de rigidez e de

resistência. Neste mesmo trabalho, o autor verificou ainda as alterações de

comportamento nas ligações com o uso de um adesivo, na cravação dos conectores,

frente às mesmas condições anteriormente descritas. Verificou que existe um ganho

em resistência e em rigidez, mas, sobretudo, o efeito se dá na resistência última da

ligação, o que ocorre, pois o adesivo diminui o efeito de relaxação da madeira junto

aos dentes dos conectores.

Um aspecto importante que pôde ser observado na revisão

bibliográfica é que há um consenso quanto aos modos de falha deste tipo de

ligação, que são: a ruptura da chapa de aço por tração; a ruptura da chapa de aço


65

por cisalhamento; a ruptura por arrancamento dos dentes da chapa das peças de

madeira; e, a ruptura da madeira por cisalhamento, fendilhamento ou tração.

Para se evitar parte das falhas constatadas em relação a utilização

deste tipo de ligação, alguns pesquisadores recomendam, sempre que possível,

dimensionar estes um pouco acima do necessário, de formar, a garantir que o

número mínimo de dentes fixados seja fixado a cada peça em madeira.

Após a definição do sistema de ligação entre os membros da

ossatura estrutural, buscou-se definir entre as madeiras de reflorestamento

disponíveis localmente, ou seja, o Pinus, qual destas se mostraria mais adequada à

aplicação em um sistema construtivo que prima pelo desempenho global. Diante

deste contexto será apresentada no item subseqüente a caracterização de duas

espécies de Pinus.

O sistema construtivo em desenvolvimento constitui-se basicamente

de uma ossatura em madeira de reflorestamento, vedada verticalmente por uma

camada dupla de placas cimentícias executada em CCEAD. Diante disto, serão

apresentados no próximo item temas referentes a estruturas em madeira.

1.3.1.9. ESTRUTURAS EM MADEIRA

Cada sistema construtivo possui uma maneira particular e típica de

dispor os elementos estruturais. Entretanto, segundo BENEVENTE (1995), as

condições de uso são determinantes na durabilidade da madeira, pois estas dizem

respeito ao grau de exposição do material ao intemperismo, a sua localização em

relação ao solo e a outras fontes de umidade.

Na estrutura, segundo pesquisador, os pontos mais preocupantes

quanto à durabilidade são as suas extremidades, pois estas absorvem mais umidade

ficando vulneráveis ao ataque de microorganismos e de alguns insetos. Na fixação

dos pilares, o desempenho relaciona-se à sua proximidade com o solo, ao sistema

de ligação com a fundação e ao seu grau de exposição às intempéries.

O sistema estrutural em madeira deve ser perfeitamente definido nos

seus elementos constituintes e no seu conjunto, de forma, a evitar manifestações

patológicas conseqüentes de equívocos. O pesquisador ainda sugere a imediata


66

cobertura da estrutura, anterior à execução do seu fechamento, de maneira a

propiciar proteção aos elementos já em uso.

Para a concepção da ossatura, em madeira de reflorestamento,

levou-se em consideração algumas características presentes tanto no sistema

plataforma como no sistema “Balloom Frame”. Estes sistemas serão apresentados

de forma sucinta nos itens subseqüentes.

1.3.5.9.1. SISTEMA CONSTRUTIVO PLATAFORMA

O sistema plataforma consiste basicamente em uma estrutura de

madeira sobre a qual se constroem as paredes exteriores e as divisórias internas

evitando, desta maneira, o uso de andaimes, uma vez que a própria estrutura serve

de base segura para a montagem do próximo piso.

O conjunto estrutural deste tipo de sistema construtivo pode ser

entendido como um conjunto formado pela parte portante: fundação, painéis de

estrutura de parede e piso, a estrutura do telhado e as estruturas complementares,

tais como: as vedações horizontais, formados pelos assoalhos e forros e as verticais

pelo fechamento das paredes.

Os detalhes construtivos referentes a este sistema podem ser

observados na tabela 18.


67

Tabela 18 – Princípios gerais e detalhes do sistema construtivo

Plataforma.

DETALHES CONSTRUTIVOS DO SISTEMA PLATAFORMA

1) Soleira ou Frechal inferior (base): componente fixo na fundação sobre a qual se monta o entramado das paredes.

Figura 05 - Desenho esquemático do esqueleto estrutural no sistema plataforma – edificação de dois pavimentos.

2) Cabeçal: componente de fechamento dos topos das vigas de piso, formando a borda da plataforma.

3) Assoalho: apoiado no vigamento de piso e à soleira superior, se fixam sobre ele e os diafragmas da parede.

4) Soleira Inferior do diafragma: componente inferior do diafragma que recebe os montantes e são diretamente fixos à plataforma do primeiro ou segundo piso.

5) Soleira superior do diafragma: componente superior do diafragma da parede onde se fixam os montantes e recebe também a soleira superior de amarração.

6) Soleira superior de amarração: elemento horizontal contínuo fixo sobre o diafragma, proporcionando travamento entre eles e recebe também a estrutura do teto ou vigamento do segundo piso.

7) Montante, esteio pé-direito: elemento estrutural vertical do diafragma, possui comprimento igual a altura de um pavimento sendo fixado às soleiras inferiores e superiores.

8) Vigamento de piso inferior: elemento estrutural de piso colocado sobre a soleira inferior (base) e fixo a esta e ao cabeçal.

9) Vigamento do piso superior: elemento estrutural colocado sobre a soleira de amarração e fixo a ela e ao cabeçal.

Fonte: Adaptado de BENEVENTE (1995)

1.3.1.9.2. SISTEMA CONSTRUTIVO “BALLOOM FRAME”

O sistema “Balloom Frame” consiste basicamente numa estrutura

disposta, de maneira, a formar um diafragma de parede com altura de dois

pavimentos. Neste caso os montantes verticais (esteio ou pé-direito) são contínuos,

com pé-direito duplo (do primeiro piso até o teto do segundo). Estes montantes são


68

geralmente espaçados em 40 ou 60 cm. A estrutura de piso é apoiada na viga

mestra a qual une os montantes na horizontal conferindo-lhe travamento.

A tabela 19 apresenta os detalhes construtivos deste sistema.

Tabela 19 – Princípios gerais e detalhes do sistema construtivo

“Balloom Frame”.

DETALHES CONSTRUTIVOS DO SISTEMA “BALLOOM FRAME"

1) Soleira ou Frechal inferior (base): componente em madeira fixo à fundação e sobre o qual se levanta o diafragma das paredes.

Figura 06 - Vista geral da estrutura do sistema “Balloom Frame”.

2) Soleira inferior do diafragma: componente inferior do diafragma, recebe os montantes verticais e é fixo sobre a soleira inferior ou frechal.

3) Montante, esteio ou pé-direito: componente estrutural vertical do diafragma da parede que se estende através de dois pisos é fixado nas soleiras (inferior ou superior)

4) Vigas mestras: componentes contínuos perpendiculares aos montantes, recebem ou suportam o vigamento do piso. São fixos nos montantes conferindo travamento ao conjunto.

5) Soleira superior do diafragma: componente superior da parede, onde são fixados os montantes e recebem a soleira superior de amarração.

6) Soleira superior de amarração: componente contínuo que corre sobre o diafragma da parede, proporcionando o travamento entre eles suportando a estrutura do teto. É fixado na soleira superior do diafragma.

7) Vigamento do primeiro piso: componente estrutural do piso, colocados sobre a soleira inferior do diafragma e fixado nos montantes.

8) Vigamento do segundo piso: componente estrutural apoiado e fixo na viga mestra que une os montantes verticais.

Fonte: Adaptado de BENEVENTE (1995) A distinção entre os sistemas Plataforma e “Balloom Frame”

consiste, basicamente, nas diferenças dimensionais entre os montantes verticais. No

sistema plataforma estes possuem comprimento equivalente a um pavimento

enquanto que no sistema “Balloom Frame” estes se estendem do piso do pavimento

térreo até o teto do segundo.


69

Dos sistemas construtivos apresentados adotaram-se algumas

características peculiares aos dois, dentro os quais se destacam: o conceito de

montagem, flexibilidade e possibilidade de ampliação; o próprio sistema, ou seja, a

utilização de uma ossatura de madeira vedada por placas ou painéis; e, a

concepção do sistema, baseado na coordenação modular.

1.3.2. PLACAS

Na procura pela redução do tempo de construção de uma edificação

outros sistemas surgiram em oposição a alvenaria, propondo elementos de vedação

maiores e mais industrializados, como painéis de pequenas dimensões para ser

transportados por duas pessoas e painéis de grande dimensões, a base de cimento,

transportados e erguidos por equipamentos especiais. Paralelamente a estes,

surgem sistemas baseados em chapas de madeira reconstituídas, em gesso e a

base de cimento, aplicadas sobre uma estrutura delgada de madeira ou metal.

Todos produzidos industrialmente e aplicados manualmente na obra, caracterizando-

se pela leveza dos componentes tanto estrutural como de vedação.

Muitos destes sistemas, ainda hoje, continuam sendo utilizados em

diversos lugares, por razões culturais, disponibilidade de matéria-prima e domínio da

tecnologia empregada no processo construtivo. Nas culturas com maior domínio

tecnológico, tem-se uma maior utilização dos componentes industrializados

constituídos por painéis de vedação de pequenas dimensões, como também por

componentes leves empregados para compor o sistema de vedação com chapas de

madeira, gesso acartonado e cimentícias.

Entre as placas de madeira reconstituídas destacam-se o OSB e o

compensado. O Oriented Strand Board, mais conhecido por OSB, são chapas de

madeira prensada de espessura variável, produzida a partir de pequenas lascas de

madeira maciça. Já o compensado é um produto multilaminado, fabricado a partir de

lâminas de toras de madeiras.

O gesso acartonado, é composto por placas de gesso produzidas a

partir de gpsita natural e cartão duplex (geralmente de papel reciclado). Possui como

característica uma superfície lisa que facilita a atividade de acabamento, que devido


70

a sua regularidade geométrica, dispensa a camada de regularização (TANIGUTI,

1999).

A placa cimentícia é um produto resultante da mistura de cimento

Portland, adições ou aditivos com reforços de fibras, fios, filamentos ou telas, com

exceção de fibras de amianto.

As placas podem ser fixadas tanto no sentido horizontal com no

vertical. No entanto, a fixação no sentido vertical é a mais utilizada, Isto devido ao

fato de reduzir o número de juntas no sentido horizontal, consideradas as mais

críticas e de difícil solução. No caso das juntas no sentido vertical busca-se, sempre

que possível, localizá-las sobre um elemento estrutural de forma a proporcionar

maior estanqueidade ao sistema.

1.3.2.1. PLACAS CIMENTÍCIAS

Dentre as diversas composições de placas apresentadas, acabou-se

optando pela adoção das placas cimentícia. De acordo com o projeto de norma da

ABNT NBR 18:406.03:2005 são consideradas placas cimentícias, placas que

possuem as seguintes características: comprimento nominal de até 3000 mm,

largura nominal de até 1200 mm e espessuras entre 4 mm e 30 mm.

A placa cimentíciea surgiu paralelamente ao gesso acartonado,

como alternativa para as áreas externas e úmidas, devido à baixa resistência

oferecida pelo gesso acartonado a umidade. Atualmente, com os novos avanços

tecnológicos na produção das chapas de gesso acartonado, estas são passíveis de

utilização mesmo em áreas externas como em áreas úmidas. Entretanto, o gesso

acartonado, devido a sua fragilidade inicial a umidade, teve um papel importante na

divulgação das placas cimentíceas que, nos dias atuais, ocupam um segmento

próprio de mercado.

A placa cimentícia é um material que pode ser utilizado para

vedações externas e internas, podendo ser exposta a umidade e a intempéries. O

material é definido, segundo o Projeto de Norma 18:406.03 (ASSOCIAÇÃO

BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2005), como um produto resultante da

mistura de cimento Portland, adições mineirais e aditivos com reforço de fibras, fios

filamentos ou telas, com exceção de fibras de amianto. Este ainda propõe uma


71

classificação para as placas cimentícias, Classe A e B, para aplicação interna e

externa sujeita a intempéries.

Classe A podem ser fornecidas com revestimento e devem atender

aos ensaios de tensão de ruptura por flexão, impermeabilidade, resistência ao gelo,

água quente, calor, chuva, imersão e secagem. As placas da classe A são

classificadas em quatro categorias de acordo com a resistência a ruptura por flexão

(tabela 20).

Classe B: as placas não são submetidas a ensaio de qualificação e

subdividem-se em cinco categorias de acordo com a resistência a ruptura por flexão

(tabela 20).

Tabela 20 – Tensões mínimas admissíveis para ruptura por flexão

de placas cimentícias – classificação.

CATEGORIA TENSÃO MÍNIMA DE RUPTURA POR FLEXÃO (MPa)

CLASSE A CLASSE B

1 - 4

2 4 7

3 7 10

4 13 16

5 18 22

Fonte: Adaptado do Projeto de Norma 18:406.03 (ABNT, 2005)

As diferenças existentes entre os valores estabelecidos para as

tensões mínimas admissíveis de ruptura por flexão entre as placas da classe A e B,

deve-se ao fato de que as placas da classe A são ensaiadas em condições

saturadas, ou seja, quando as condições de resistência apresentam-se menores. O

mesmo não acontece com as placas da classe B, pois estas são ensaiadas em

condições de equilíbrio com o meio ambiente.

O projeto de norma ainda propõe requisitos específicos a serem

atendidos pelas placas cimentícias. Esses requisitos são apresentados na tabela 21.

Com base em outras normas referentes a desempenho de estruturas

e de componentes construtivos, como blocos cerâmicos, e, principalmente, no

projeto de norma NBR 02.136.01:2004 (destinada a avaliação de desempenho de


72

edificações de até cinco pavimentos), nota-se que este projeto ainda não apresenta

requisitos referentes a resistência ao fogo.

Tabela 21 – Requisitos mínimos a serem atendidos pelas placas

cimentícias, previstos no projeto de norma NBR 18:406.03:2005.

Características recomendadas Requisitos

Características dimensionais e

geométricas

Dimensionamento nominal (comprimento e largura)

Comprimento nominal de até 3000 mm Largura nominal de até 1200 mm

Espessura nominal Espessuras de 4 mm a 30 mm

Tolerâncias dimensionais

Comprimento e largura; Classe A: + 2 mm Classe B: + 3 mm Espessura: Classe A: + 10% Classe B: + 10%

Tolerância sobre a forma Linearidade das bordas: 3 mm/m Esquadro da placa: 4 mm/m

Características

mecânicas e físicas

Tensões de ruptura à flexão Vide tabela 14.

Massa volumétrica aparente

A massa volumétrica mínima para cada categoria deve ser especificada pelo fabricante

Características específicas de qualificação

para placas da Classe A

Permeabilidade

Quando ensaiadas, podem apresentar traços de umidade na face inferior, mas em nenhum caso deve haver a formação de gotas sob elas

Água quente Quando ensaiadas – limite Li > 0,75

Imersão e secagem Quando ensaiadas – limite Li > 0,75

Li é o limite inferior do intervalo de confiança de 95% da média r. A média r é o resultado individual de relação entre a tensão de ruptura por flexão do i-ésimo par de corpo de prova submetido ao teste (por imersão na água quente / após 25 ciclos de imersão e secagem) e a tensão de ruptura por flexão do i-ésimo par de corpo de prova de referência.

Fonte: Adaptado do Projeto de Norma 18:406.03 (ABNT, 2005)

1.3.2.2. PLACAS CIMENTÍCIAS EXISTENTES NO MERCADO

A chapa cimentícia, inicialmente, foi utilizada como um componente

complementar ao gesso acartonado, sendo utilizada na vedação de áreas

molháveis. No entanto, as suas funções extrapolaram essa aplicação. Estas

acumularam funções desde revestimentos para vigas estruturais até base para

pisos.


73

Para permitir essa diversidade de utilizações, há algumas diferenças

fundamentais de composição das chapas cimentícias. Existem a princípio dois

grandes grupo com fibras: as que são dispersas na matriz (argamassa) e, as malhas

de fibra de vidro aplicadas em ambas as superfícies. Os produtos do primeiro tipo

foram desenvolvidos a partir de matrizes de cimento que continham amianto, com o

tempo, estes foram gradualmente substituídos pelas matrizes que contenham fibras

de plásticas, de vidro ou celulósica, isto devido a indefinições legais a respeito do

uso deste tipo de fibra (amianto).

As chapas cimentícias que se utilizam de fibras de vidro em sua

composição são denominadas de GFRC (Glass Fiber Reinforced Concrete). Sendo

um dos principais requisitos a ser considerado na utilização deste tipo de fibra a

resistência destas aos álcalis do cimento.

O mercado brasileiro, em relação a placas cimentícias, encontra-se

ainda na fase inicial, existindo poucas empresas que se dediquem a fabricação

destas. As principais características das placas cimentícias comercializadas no

Brasil são apresentadas na tabela 22.

Tabela 22 – Características das principais placas cimentícias

comercializadas no Brasil.

Fabricante

Definição

Composição

Dimensão Resistência

à flexão (MPa)

Absorção de água

(%) Largura

(mm) Comprimento

(mm) Espessura

(mm)

A

Placas com fios

de reforços (Polipropileno) dispersas na

matriz

Cimento Portland,

agregados naturais e celulose.

Reforçada com fios sintéticos.

1200

2000

2400

3000

4 6 8

10

14 (condição ambiental)

9

(condição saturada)

25

a

28

B

Placas em concreto leve reforçado com

telas de fibra de vidro nas duas

faces

Concreto e agregados

leves. Reforçada com tela de fibra de

vidro

1200

2400

12,7

7


29

Fonte: Revista Techné, 2003 e manuais técnicos dos produtos.


74

Tabela 22 – Características das principais placas cimentícias

comercializadas no Brasil (continuação).

Fabricante

Definição

Composição

Dimensão Resistência

à flexão (MPa)

Absorção de água

(%) Largura

(mm) Comprimento

(mm) Espessura

(mm)

C

Placa cimentícia com fibra dispersa

em matriz

Pasta de cimento

Portland com aditivos

especiais, agregada com malha de fibra

de vidro polimerizada

nas superfícies

1220

2300

12,5

5,3 (condição saturada)

10

D

Placas com fios de reforços

(PVA – Poli Vinil Álcool) dispersas na

matriz

Mistura homogênea de

cimento Portland,

agragados naturais e celulose.

Reforçada com fios sintéticos.

1200

2000

2400

3000

4

6

8

10

10

(condição ambiental)

7


25

a

28

E

Chapas cimentícias

com agregados

leves

Agregado leve de argila

expandida e tela de fibra de

vidro

914

1828

12,7

9


5

F

Chapa cimentícia com fibra dispersa

na matriz

Cimento, celulose, fibras

sintéticas e aditivos

1200

2400

10

12,4

22,3

Fonte: Revista Techné, 2003 e manuais técnicos dos produtos.

De acordo com a tabela 18, pode-se observar que cada fabricante

determinou características específicas para seus produtos, não existindo uma

padronização das dimensões. Constata-se, ainda, que devido às variações de

composição e do processo de fabricação, as placas apresentam características

mecânicas e físicas com diferenças significativas, destacando-se à resistência a

flexão, que em condições saturadas apresentam uma variação entre 5,3 MPa e 9,0

MPa, apresentando uma variação de 169,81%.

O tratamento das juntas é realizado com objetivo de absorver

tensões ocasionadas pelas movimentações térmicas e higroscópicas das placas

cimentícias. Para aliviar a tensão ocasionada por essas movimentações deve-se

prever, na união das placas, juntas de dilatação e, conforme o pano de fechamento,

juntas de controle.

Nas últimas décadas, a atividade da construção civil, no Brasil, tem

passado por profundas modificações em relação aos métodos, processos e sistemas


75

construtivos. A introdução gradativa dos conceitos da industrialização está

transformando os canteiros de obra e a própria atividade construtiva, caminhando,

cada vez mais, para um processo de simples montagem de componentes

industrializados.

Os processos e sistemas construtivos convencionais estão sendo

gradativamente substituídos por sistemas baseados em ossaturas metálicas ou em

madeira, revestidos, geralmente, por chapas de OSB, gesso acartonado ou

cimentícias. Esta substituição dos sistemas e processos vem ocorrendo devido à

necessidade das empresas do setor da construção civil se adequarem a atual

tendência do mercado, que é oferecer um produto de boa qualidade a um baixo

custo.

Diante do contexto atual, os sistemas compostos por ossatura em

madeira, denominados de Light Wood Frame (LWF), tem se difundido pelo Brasil.

Esta difusão tem sido favorecida devido às grandes áreas de reflorestamento

existentes no país e, a própria característica do material (madeira).

Baseado neste novo segmento de mercado da construção civil,

muitas empresas tem se dedicado a produção de chapas cimentícias, destinadas a

vedação destes novos sistemas. No entanto, cabe ressaltar, que não existe, ainda,

uma norma nacional que regulamente a produção destas. O projeto de norma

apresentado neste capítulo encontra-se ainda em processo de aprovação, para

posterior publicação. Por outro lado, preocupadas com o padrão de qualidade

exigido pelo mercado atual, estas empresas tem se baseado em normas

internacionais nos desenvolvimentos de seus produtos.


76

1.4. DETALHES CONSTRUTIVOS

Dentro do planejamento de um produto, segundo BAXTER (1998),

deve-se incluir a análise de produtos similares. Esta análise consiste em destacar as

características dos produtos, buscando-se identificar e avaliar as oportunidades de

inovação das que forem consideradas relevantes ao produto em desenvolvimento.

Com base nesses princípios estabelecidos por BAXTER, busca-se

neste subitem apresentar alguns detalhes técnicos considerados relevantes para a

pesquisa. Estes detalhes contribuirão de forma significativa no desenvolvimento do

sistema construtivo de vedação vertical.

1.4.1. SISTEMA CONSTRUTIVO EM PLACAS DE GESSO ACARTONADO E CIMENTÍCIAS – DETALHES CONSTRUTIVOS

Atualmente, apesar do forte apelo à adoção de elementos e técnicas

sustentáveis, constatou-se que a maioria das empresas que comercializam o

sistema Drywall e, paralelamente, as placas cimentícias, tem-se utilizado da

ossatura metálica. Como o tema de pesquisa não abrange este assunto, os detalhes

apresentados estarão restritos a vedação de juntas e aos cuidados relativos às

áreas úmidas.

Inicialmente, serão apresentadas quatro soluções técnicas referente

à vedação vertical de áreas úmidas. As duas primeiras, figuras 03 e 04, são

soluções técnicas apresentadas pelo próprio fabricante e as duas últimas, figuras 05

e 06, são soluções técnicas apresentadas por dois escritórios.

As figuras 07 e 08 referem-se a soluções técnicas apresentadas pelo

fabricante Placo para proteção com pintura impermeabilizante da base da parede de

gesso acartonado em ambientes úmidos. O fabricante recomenda que seja utilizado

em áreas úmidas, como banheiro, cozinha e área de serviço, chapas de gesso

acartonado resistente a umidade (RU). Mas, o fabricante ressalta de que é

necessário o tratamento das bases da parede.


77

FIGURA 07 – Solução técnica apresentada pelo fabricante Placo. Detalhe do

encontro da parede com o piso. Fonte: MEDEIROS (S.D.)

A altura de impermeabilização que o fabricante Placo recomenda é

de 10 a 20 cm de altura, na parede e a mesma dimensão no piso. O rodapé metálico

de impermeabilização comercializado pela Placo possui uma altura de 22 cm,

permitindo que a proteção mecânica e a manta de impermeabilização empregadas

tenham 20 cm de altura. A dimensão horizontal do rodapé é de apenas 3 cm.

Na utilização de revestimento cerâmico, recomenda-se o uso de

argamassas flexíveis e impermeáveis. Os pontos de utilização e passagem de tubos

devem ser vedados com selante flexível apropriado (tipo silicone, antifungo).

Os fabricantes Knauf e Lafarge apresentam recomendações

semelhantes, exceto para a solução do uso do rodapé metálico, na base da parede.

Esses dois fabricantes sugerem que as paredes do boxe do banheiro sejam


78

impermeabilizadas em toda a sua superfície. Para as demais paredes das áreas

úmidas, é recomendado apenas o uso de impermeabilizante na base da parede,

com altura de 20 cm.

FIGURA 08 – Solução técnica apresentada pelo fabricante Placo. Detalhe do

encontro da parede com o piso. Fonte: MEDEIROS (S.D.)

As figuras 09 e 10 referem-se a soluções técnicas de vedações

verticais para as áreas úmidas apresentadas por dois escritórios. Os projetistas

optaram pelo uso da placa cimentícia na área do boxe do banheiro ao invés da

chapa de gesso acartonado resistente a umidade, sendo, portanto, segundo


79

MEDEIROS (S.D.), mais exigentes que as recomendações na França e até mesmo

nos EUA.

Figura 09 – Especificação de projeto para a área do boxe do banheiro – parede

simples. Fonte: MEDEIROS (S.D.)


80

Figura 10 – Especificação de projeto para a área do boxe do banheiro – parede

dupla. Fonte: MEDEIROS (S.D.)


81

O sistema em desenvolvimento tem por princípio a possibilidade de

remoção e/ou substituição das placas cimentícias, de modo, a facilitar futuras

ampliações da edificação. Para possibilitar estas alterações decidiu-se pela

utilização de juntas aparentes. As juntas invisíveis solidarizariam as placas,

formando um único pano, dificultando a remoção e/ou substituição das placas. Com

base neste requisito de projeto, será apresentada uma solução técnica para o

tratamento de juntas aparentes proposta pelo fabricante Eternit (figura 11),

responsáveis pelas placas cimentícias Eterplac.

Figura 11 – Solução técnica apresentada pelo fabricante Eternit para o tratamento

de juntas aparente.

O fabricante recomenda, para o preenchimento da junta, a utilização

de um selante adesivo com propriedades elásticas. O espaçamento entre as juntas

pode variar, porém este nunca poderá ser inferior a 3 mm.

1.4.2. SISTEMA CONSTRUTIVO EM MADEIRA – DETALHES CONSTRUTIVOS

Neste subitem serão apresentados detalhes construtivos do projeto

realizado no sistema plataforma, expondo as soluções técnicas propostas para o

protótipo BATTISTELLA-UFSC e, também as inovações propostas por KRAMBECK

(2006).

O subsistema Parede é constituído por ossatura e revestimento em

ambos os lados. A ossatura é composta por montantes de madeira maciça que

formam painéis de 122 x 244 cm, correspondendo às dimensões das chapas


82

laminadas que constituem o revestimento interno. Este trabalha estruturalmente,

estabilizando os painéis. As três variações do painel de vedação podem ser

observadas na figura 12.

Figura 12 – Detalhe dos painéis de vedação – protótipo BATTISTELLA-UFSC.

Fonte: KRAMBECK (2006).

O fechamento externo é realizado por meio de manta isolante e

tábuas dispostas horizontalmente (siding). Já o fechamento interno consiste na

sobreposição de chapas de laminado compensado e placas de gesso acartonado.

Estes detalhes encontram-se apresentados na figura 13.

Figura 13 – Detalhe da parede cega e do painel com janela – protótipo

BATTISTELLA-UFSC. Fonte: KRAMBECK (2006).


83

Nos pisos de áreas úmidas, é utilizada uma manta de

impermeabilização entre as chapas de fechamento e o revestimento. No encontro

das chapas de fechamento do piso com as paredes, os cantos são arredondados

com massa epóxi, de maneira, a evitar o rompimento da manta. Esta solução ainda

permite a passagem de tubulação entre o fechamento do piso e o forro (figura 14).

Figura 14 – Especificação de projeto para a área do boxe do banheiro – solução

técnica proposta por KRAMBECK. Fonte: KRAMBECK (2006).

Nos cantos, a solução proposta para o protótipo BATTISTELLA-

UFSC apresenta muitas juntas, o que pode comprometer a sua estanqueidade. No

caso de KRAMBECK, a solução apresentada mostra-se bem resolvida no quesito

estanqueidade, uma vez que esta prevê uma peça única e, a utilização de material

elástico para a vedação das juntas. Os dois detalhes construtivos podem encontram-

se apresentados na figura 15.


84

Figura 15 – Detalhe do canto externo da edificação. A solução técnica da

esquerda é a proposta para o protótipo BATTISTELLA-UFSC e, a da direita é a proposta por

KRAMBECK. Fonte: KRAMBECK (2006).

Figura 16 – Detalhe da ampliação do projeto básico, solução técnica proposta por

KRAMBECK. Fonte: KRAMBECK (2006).


85

A figura 16 apresenta soluções propostas por KRAMBECK (2006)

para as junções entre parede existente e nova. KRAMBECK ainda sugere que o

siding das paredes existentes, nas partes adjacentes a ampliações não seja

substituído por chapas laminadas e placas de gesso acartonado. Além de aumentar

os custos e o trabalho no canteiro, o siding não poderia ser reaproveitado, já que a

fixação se faz por meio de pregos. O que acaba dificultando o processo de

ampliação e, comprometendo a qualidade estética da habitação.

A figura 17 apresenta um exemplo, ilustrando a ancoragem do

subsistema parede à fundação. Devido à ação dos ventos, considera-se necessário

a execução deste detalhe, de maneira, a garantir a estabilidade da edificação.

Figura 17 – Detalhe da ancoragem do subsistema parede a fundação, solução

técnica proposta por KRAMBECK. Fonte: KRAMBECK (2006).

De acordo com BAXTER (1998), o conhecimento de produtos

similares, suas soluções técnicas e suas falhas, auxiliam no desenvolvimento de um

produto novo ou mesmo de uma inovação tecnológica.

Com base neste princípio, buscou-se destacar neste subitem,

soluções referentes à estanqueidade de juntas e de áreas úmidas, propostas para

sistemas com vedação de placas de gesso acartonado e cimentícias e, para o

protótipo BATTISTELLA-UFSC.

A escolha dos detalhes teve por base o fato de que sistemas

compostos por ossatura em madeira e vedação por chapas, geralmente, apresentam

como um requisito importante a estanqueidade de suas juntas e áreas úmidas. Isto


86

porque a umidade elevada pode comprometer a durabilidade dos componentes em

madeira, reduzindo a vida útil do sistema.

Destacaram-se, também, neste subitem as soluções propostas por

KRAMBECK (2006) para ampliação do projeto base e para a ancoragem do

subsistema parede a fundação do protótipo BATTISTELLA-UFSC. Detalhes estes

essenciais na composição de um sistema baseado em ossatura em madeira.


87

1.5. CONFORTO TÉRMICO

Este subitem abordará conceitos e normas técnicas relacionadas à

análise do desempenho térmico de uma edificação. As normas técnicas presentes

neste subitem subsidiaram o desenvolvimento do projeto do protótipo, uma vez que

se buscou de maneira gradual e simultânea ir adequando o projeto de forma que

este atendesse aos parâmetros previstos tanto na norma NBR 15220:2005 como no

projeto de norma NBR 02:136.01.001:2007. Para tanto serão abordados os métodos

para avaliação, a caracterização do clima de Londrina e os critérios estabelecidos

pelas normas técnicas.

1.5.1. MÉTODOS PARA AVALIAÇÃO

O IPT em 1981, e posteriormente em 1995, apresentou uma

proposta de avaliação do desempenho térmico de edificações unifamiliares, onde

está incluso um zoneamento climático composto por nove zonas de inverno e onze

zonas de verão, definidas a partir da variável climática radiação solar. De acordo

com Barbosa (1997), em 1981 foram definidos como requisitos de avaliação: a

admissividade térmica, a condensação, o desconforto no contato dos pés com o piso

e o sombreamento. Ou seja, a avaliação térmica consistia apenas na comparação

dos valores de transmitância (U) ou resistência (R) com os limites estabelecidos na

proposta de conforto higrotérmico; na análise da orientação, dimensão e

sombreamento das janelas, com atenção especial para o não prejuízo da ventilação

e da iluminação. Sendo o recomendado para a renovação do ar 18 m3/hora por

pessoa para todas as zonas bioclimáticas.

Recentemente, a ABNT publicou uma norma que pretende servir de

orientação no desenvolvimento de projetos que privilegiem a aplicação dos

conceitos de conforto térmico, a NBR 15220:2005 (Desempenho térmico de

edificações). Esta norma subdivide-se da seguinte forma:

NBR 15220-1:2005 - Desempenho térmico de

edificações - Parte 1: Definições, símbolos e unidades.


edificações - Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica,


88

da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de

elementos e componentes de edificações.


edificações - Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes

construtivas para habitações unifamiliares de interesse social.


edificações - Parte 4: Medição da resistência térmica e da

condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida.


edificações - Parte 5: Medição da resistência térmica e da

condutividade pelo método fluximétrico.

Esta norma surge com o intuito de orientar e incentivar a adoção de

medidas que visem proporcionar uma maior qualidade do ar interno das edificações

durante a vida útil, proporcionando uma melhora na condição de vida do usuário final.

Ainda, nesta norma, elaborou-se um novo zoneamento bioclimático que abrange

todo o território nacional, composto por somente oito zonas (figura 18). Para cada

zona bioclimática, são colocadas diretrizes construtivas que possuem caráter apenas

orientativo. Estas diretrizes são relativas a aberturas, paredes e coberturas mais

adequadas para cada zona bioclimática.

Figura 18 – Mapa das zonas climáticas (ABNT – NBR 15220-3:2005)


89

Paralelamente, ao lançamento da NBR 15220:2005 a ABNT

encontrava-se desenvolvendo uma nova norma que tem por objetivo avaliar o

desempenho global de edificações de até cinco pavimentos. Atualmente, por se

encontrar ainda em fase de projeto esta é denominada NBR 02:136.01, sendo

composto por seis partes, que buscam abranger a edificação como um todo.

Em sua versão de 2004, este projeto de norma previa três

procedimentos alternativos para avaliação da adequação de habitações as oito

diferentes Zonas Bioclimáticas determinadas pela NBR 15220:2005:

Procedimento 1 – Simplificado: verificação do atendimento aos

requisitos e critérios estabelecidos para fachadas e coberturas, nos documentos:

- Desempenho de Edifícios Habitacionais de até

cinco pavimentos – Parte 4: Fachadas e paredes internas;

- Desempenho de Edifícios Habitacionais de até

cinco pavimentos – Parte 5: Coberturas.

Procedimento 2 – Simulação: verificação do atendimento aos

requisitos e critérios estabelecidos neste documento, por meio da simulação

computacional do desempenho térmico do edifício.

Procedimento 3 – Medição: verificação do atendimento aos

requisitos e critérios estabelecidos neste documento, por meio da realização de

medições em edificações ou protótipos construídos.

No entanto, em sua atual versão, janeiro de 2007, somente a

avaliação de acordo com a NBR 15220:2005, ou seja, pelo método simplificado,

passou a ser recomendada por este projeto de norma.

Na publicação “Critérios mínimos para a avaliação de desempenho

de habitações unifamiliares de interesse social” (1997), a verificação das condições

de conforto térmico, propostas pelo IPT, parte da análise global e não somente do

comportamento de elementos de vedação. O processo de avaliação é composto

pela caracterização das exigências humanas baseado na norma ISO 7730 (Critério

para avaliação de conforto térmico de ambientes com condições térmicas

moderadas) que estabelece uma satisfação de 80% dos ocupantes de um ambiente

térmico, da caracterização das condições climáticas a que o edifício está exposto, a

partir dos valores horários de temperatura, umidade relativa do ar, radiação solar

global, velocidade média e direção do vento para dias típicos de projeto; da


90

caracterização da edificação e de sua ocupação e comportamento dos materiais,

componentes e elementos; da caracterização do comportamento térmico da

edificação, resposta térmica das condições típicas de exposição verificada através

de cálculos.

Segundo esta mesma publicação (Critérios mínimos para a

avaliação de desempenho de habitações unifamiliares de interesse social), a

temperatura do ar produzirá condições de conforto no intervalo entre 12ºC e 29ºC,

sendo a temperatura máxima de conforto para verão e 29ºC, para velocidade do ar

menor que 0,5 m/s, para roupas leves e serviços leves. A temperatura mínima de

conforto no inverno deve corresponder a 17ºC, para a velocidade do ar menor ou

igual a 0,25 m/s para roupas típicas de inverno e serviços leves, e 12ºC para pessoa

dormindo à noite com roupas pesadas.

Sob essas condições de conforto, são apresentados três níveis de

desempenho térmico da habitação (níveis A, B e C). Entretanto, as edificações com

desempenho térmico classificado como nível C, seja para a condição de verão ou de

inverno, de acordo com a publicação são descartadas.

No verão o nível A corresponde ao atendimento das condições de

conforto durante todo o dia, com temperatura interna do ar menor ou igual a 29ºC;

quando essas exigências não são atendidas, e se o valor máximo diário da

temperatura do ar interior não ultrapassar o valor máximo diário da temperatura do

ar exterior, o nível de classificação é B. Quando o valor máximo da temperatura do

ar interno é maior que o máximo diário da temperatura do ar externo, o nível de

classificação é C. Na situação de inverno, o nível A corresponde ao atendimento das

exigências de conforto durante todo o dia, com temperatura do ar interno maior ou

igual a 17ºC, quando essas exigências não são atendidas e o valor mínimo diário da

temperatura é maior ou igual ao valor da temperatura mínima de referência, a

edificação é classificada no nível B. Quando o valor da temperatura do ar interno é

inferior ao valor da temperatura mínima de referência, a edificação é classificada

como nível C.

Segundo Barbosa (1997) o intervalo adotado pelo IPT não se

apresenta adequado aos padrões dos países tropicais, como é o caso do Brasil.

Uma vez que, o método desenvolvido pelo IPT utilizou como referência a ISO 7730,

que foi fundamentada na equação de Fanger que teve como base experimentos com


91

pessoas dinamarquesas e americanas. Ainda segundo a pesquisadora, os limites

de conforto estabelecidos por GIVONI (1992) para países com clima quente e em

desenvolvimento, foram escolhidos como representativa para países de clima

quente. No verão, em situação de umidade baixa, o intervalo de temperatura de

conforto varia entre 25ºC e 29ºC, e com umidade alta entre 25ºC e 26ºC, podendo

chegar a 32ºC com ventilação de 2 m/s. No inverno os limites mínimo e máximo são

18ºC e 25ºC, respectivamente para 80% de umidade relativa.

BARBOSA (1997) com base nos limites da zona de conforto, para

países em desenvolvimento, estipulados por GIVONI (1992) e, em simulações de

desempenho térmico de cinco sistemas construtivos no programa COMFIE,

determinou, em sua pesquisa de doutorado, que 1000 horas de desconforto é o

limite aceitável culturalmente para o clima do município de Londrina no estado

Paraná, ou seja, pouco acima dos 10% de horas de um ano.

1.5.2 CARACTERIZAÇÃO DO CLIMA DE LONDRINA – PR

O desenvolvimento do projeto do protótipo será embasado nos

parâmetros de conforto térmico estabelecidos por GIVONI para países em

desenvolvimento, pela NBR 15220:2005 e pelo projeto de norma NBR

02:136.01.001:2007 e no clima do Município de Londrina. Por este motivo, neste

subitem será abordado, de maneira sucinta, as características do clima regional.

A cidade de Londrina encontra-se localizada no Norte do Estado do

Paraná, entre as latitudes 23º08’47” e 23º55’46” e as longitudes 50º52’26” e

51º19’11”, e, possui clima do tipo subtropical úmido, com chuvas em todas as

estações, podendo, no entanto, ocorrer secas no inverno. O regime térmico, no

período de novembro a março, é influenciado pelas correntes quentes inter-tropicais,

que geram temperaturas acima de 22ºC. No período frio, o regime térmico é

influenciado pelas correntes frias extra-tropicais do sul, que geram temperaturas

mais baixas, ocasionando até geadas entre maio e setembro.

Com base nos dados contidos na tabela 23 e 24, obtidos por

BARBOSA (1997), PICANÇO e BARBOSA (1999) e Instituto Agronômico do Paraná

(IAPAR, 2006), observa-se que os meses de novembro, dezembro, janeiro e


92

fevereiro apresentam-se como os meses mais quentes e, os meses de junho e julho

como os meses mais frios.

Tabela 23 – Valores climáticos mensais do ano de 1986, identificado

como ano climático de referência para o período de 1979 a 1990.

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

TEMP. MED. MÁX (ºC) 30,6 28,8 28,9 28,6 24,6 23,0 24,0 25,8 25,8 29,0 30,4 28,6

TEMP. MED. MÍN. (ºC) 20,2 19,7 18,5 17,7 15,2 11,5 10,7 13,9 14,2 15,7 18,5 19,5

UR (%) 73 81 80 72 81 72 69 71 64 57 62 79

Fonte: BARBOSA, 1997.

Tabela 24 – Valores climáticos mensais do ano de 1996, identificado

como ano climático de referência para o período de 1989 a 1998.


TEMP. MED. MÁX (ºC) 29,9 29,6 29,2 28,5 25,2 22,9 23,5 27,2 26,0 28,0 29,0 29,3

TEMP. MED. MÍN. (ºC) 20,3 20,2 19,0 17,1 13,8 11,6 10,3 13,2 14,3 16,7 18,4 20,0

UR (%) 78 81 79 72 73 71 62 56 66 71 68 79

Fonte: Sintetizado de BARBOSA, 1999, p.53.

Com intuito de verificar a predominância dos ventos na região de

Londrina utilizou-se as médias climáticas do ano de 1976 a 2006 (tabela 25),

apresentadas pelo Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR). De acordo com estes

dados pode-se constatar que a predominância dos ventos em Londrina é da

orientação leste, com velocidades entre 2,0 e 2,8 m/s.

Tabela 25 – Médias climáticas do ano 1976 a 2006.


TEMP. MED. MÁX (ºC) 29,6 29,7 29,7 27,9 24,4 23,1 23,5 25,8 26,3 28,6 29,4 29,4

TEMP. MED. MÍN. (ºC) 19,6 19,5 18,7 16,6 13,5 11,9 11,5 12,8 14,4 16,7 17,9 19,0

DIREÇÃO DOS VENTOS 270 270 270 270 270 315 270 270 270 270 270 270

DIREÇÃO DOS VENTOS E E E E E NE E E E E E E

VEL. DOS VENTOS (M/S) 2,4 2,2 2,2 2,3 2,1 2,0 2,3 2,4 2,8 2,8 2,8 2,6

UR (%) 76 76 74 71 74 75 69 62 65 66 66 73

Fonte: IAPAR (http://www.iapar.br/Sma/Estacoes_IAPAR/Londrina.htm)


93

1.5.3 LEVANTAMENTO DOS CRITÉRIOS RELATIVOS AO DESEMPENHO TÉRMICO ESTABELECIDOS EM CADA NORMA

Neste subitem serão abordados os parâmetros mínimios

recomendados tanto pela Norma NBR 15220:2005 quanto pelo Projeto de Norma

NBR 02:136.01.001:2007, que servirão de base para a análise do comportamento

térmico do projeto do protótipo desenvolvido com sistema construtivo leve de alto

desempenho. Esta análise será realizada pelo método simplificado previsto na NBR

15220:2005 e por simulação computacional do desempenho térmico no programa

Energy Plus, sendo que os resultados obtidos serão confrontados com o Projeto de

Norma NBR 02:136.01.001:2007 e com as horas de desconforto estabelecidas por

BARBOSA (1997).

1.5.3.1 NORMA NBR 15220:2005

Esta norma recomenda alguns limites mínimos de parâmetros

térmicos térmico que devem ser atendidos pelas paredes externas e coberturas.

Estes parâmetros são a Transmitância térmica (U), atraso térmico (φ) e o fator solar

(FSO). Os valores limites para parede ou cobertura, a ser atendido pelo projeto e/ou

edificação encontram-se apresentados na tabela 26.

Tabela 26 – Transmitância térmica, atraso térmico e fator solar

admissíveis para cada tipo de vedação.

Vedações externas Transmitância térmica – U

W/m2.k

Atraso térmico – φ

Horas

Fator solar - FS0

%

Paredes

Leve U < 3,00 φ < 4,3 FS0 < 5,0

Leve refletora U < 3,60 φ < 4,3 FS0 < 4,0

Pesada U < 2,20 φ < 6,5 FS0 < 3,5

Coberturas

Leve isolada U < 2,00 φ < 3,3 FS0 < 6,5

Leve refletora U < 2,30.FT φ < 3,3 FS0 < 6,5

Pesada U < 2,00 φ < 6,5 FS0 < 6,5

Fonte: NBR 15220-3:2005.


94

No entanto, antes de se verificar o atendimento aos limites prescritos

para a edificação, há a necessidade de se determinar em qual zona bioclimática esta

se encontrará inserida. Somente através desta decisão se estabelecerá qual o tipo

de parede e o tipo cobertura mais adequados à aplicação na edificação.

As diretrizes bioclimáticas estabelecidas pela norma para cada zona

climática foram sintetizadas na tabela 27.

Tabela 27 – Diretrizes bioclimáticas estabelecidas para cada zona

bioclimática.

Zonas bioclimáticas

Paredes Coberturas Leve Leve

refletora Pesada Leve

isolada Leve

refletora Pesada

Zona 1 X X

Zona 2 X X

Zona 3 X X

Zona 4 X X

Zona 5 X X

Zona 6 X X

Zona7 X X

Zona 8 X X Fonte: Sintetizada da NBR 15220-3:2005.

Esta norma ainda estabelece diretrizes construtivas referentes as

aberturas para ventilação com a intenção de adequar a edificação as condições de

climas locais. Estas diretrizes são apresentadas na tabela 28.

Tabela 28 – Diretrizes construtivas relativas a aberturas para

ventilação.

Aberturas para ventilação A (em % da área de piso)

Pequenas 10% < A < 15%

Médias 15% < A < 25%

Grandes A > 40%

Fonte: NBR 15220-3:2005.


95

1.5.3.2. PROJETO DE NORMA NBR 02.136.01

Em sua versão atual o projeto de norma NBR 02:136.01:2007

(Desempenho de edifícios habitacionais de até cinco pavimentos) estabelece como

procedimento para avaliação do desempenho térmico apenas o procedimento

constante na norma NBR 15220, ou seja, o método o simplificado.

Como o objetivo desta pesquisa consiste também em avaliar o

desempenho térmico por simulação, optou-se por subsidiar esta parte do trabalho na

versão de 2004, quando ainda estava previsto a utilização deste procedimento.

Como critério para valores máximos de temperatura o projeto de

norma determina que o valor máximo diário da temperatura do ar interior de recintos

de permanência prolongada, como, por exemplo, salas e dormitórios, sem a

presença de fontes internas de calor (ocupantes, lâmpadas, outros equipamentos

em geral), deve ser sempre menor ou igual ao valor máximo diário da temperatura

do ar exterior (tabela 29).

Tabela 29 – Critério de avaliação de desempenho térmico para

condições de verão.

Nível de desempenho

Limites de temperatura do ar no verão

M* - Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ valor máximo diário da temperatura do ar exterior (zonas 1 a 8)

I - Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ 29°C (zonas 1 a 7) - Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ 28°C (zona 8)

S - Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ 27°C (zonas 1 a 7) - Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ 26°C (zona 8)

NOTA – Zonas bioclimáticas de acordo com a ABNT NBR 15220/3. * Valor máximo de temperatura correspondente ao requisito mínimo obrigatório de conforto, conforme 11.2.1.

Fonte: NBR 02:136.01.001:2004.

Para os valores mínimos de temperatura o projeto de norma define

que para o dia típico de inverno, os valores mínimos diários da temperatura do ar

interior de recintos de permanência prolongada, como por exemplo, salas e

dormitórios, devem ser sempre maiores ou iguais a 12ºC (tabela 30).


96

Tabela 30 – Critério de avaliação de desempenho térmico para

condições de inverno.

Nível de desempenho

Critério

Zonas bioclimáticas 1 a 51) Zonas bioclimáticas 6, 7 e 8

M* Valor mínimo diário da temperatura do ar interior ≥ 12oC Dispensa verificação I Valor mínimo diário da temperatura do ar interior ≥ 15oC S Valor mínimo diário da temperatura do ar interior ≥ 17oC

1) Nas zonas 1 e 2 o critério deve ser verificado considerando-se fonte interna de calor de 1000 W. NOTA – Zonas bioclimáticas de acordo com a ABNT NBR 15220/3. * Valor mínimo de temperatura correspondente ao requisito mínimo obrigatório de conforto, conforme 11.3.1.

Fonte: NBR 02:136.01.001:2004.

Os critérios referentes aos parâmetros de conforto térmico

recomendados pela norma NBR 15220:2005 e pelo projeto de norma NBR

02:136.01.001:2007, buscam auxiliar na elaboração de um projeto adequado, de

forma, que o resultado seja uma habitação que satisfaça o usuário. Entretanto, a

aplicação destas normas mostra-se ainda um pouco complexa por deixarem

algumas dúvidas. Estas dúvidas referem-se ao projeto de norma, pois este ainda

encontra-se em desenvolvimento.

Este projeto de norma tem passado por inúmeras modificações

desde suas primeiras versões. Inicialmente, o projeto de norma 02:136.01.001, em

sua versão de 2004, continha grande quantidade de parâmetros a serem atendidos,

como resistência, capacidade térmica, transmitância e as aberturas mínimas. Este

ainda previa a avaliação por três métodos distintos: o método simplificado, a

medição e a simulação computacional. No entanto, em sua versão atual estes

parâmetros e métodos de avaliação não se encontram mais presentes, sendo

recomendando por este apenas o atendimento aos parâmetros prescritos na NBR

15220:2005.


97

CAPÍTULO 2.0 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UM SISTEMA CONSTRUTIVO DE VEDAÇÃO VERTICAL DESTINADO A HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL

CAPÍTULO 2.0 – Desenvolvimento de um sistema construtivo de vedação vertical destinado a habitações de interesse social.

98

O objetivo do trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema

construtivo de vedação vertical misto, composto por ossatura em madeira de

reflorestamento e placas cimentíceas. O referido sistema destina-se as populações

de baixa renda, buscando atender aos critérios mínimos de desempenho térmico de

edificações presentes no projeto de norma da ABNT NBR 02:136.01.001:2007

(Desempenho de edifícios habitacionais de até cinco pavimentos) e na norma

técnica NBR 15220:2005 (Desempenho Térmico de Edificações). No entanto, para o

desenvolvimento do sistema também será considerando o atendimento aos outros

critérios de desempenho previstos no projeto de norma, como a durabilidade, a

estanqueidade e a resistência mecânica. Sendo que, durante a elaboração do

projeto habitacional também será incluso critérios relativos à funcionalidade e a

acessibilidade da edificação.

A fim de delimitar os critérios a serem utilizados no processo de

concepção do sistema construtivo e, conseqüentemente, do projeto habitacional,

buscou-se definir também os métodos e ferramentas que serão utilizados. A

definição dos requisitos, critérios e procedimentos foram embasadas na revisão

bibliográfica que considerou a normalização existente, os projetos de normas, outros

trabalhos de pesquisas e experiências realizadas no campo da habitação de

interesse social. Outro aspecto que também se encontra pré-determinado é o local

de implantação do protótipo, o campus da Universidade Estadual de Londrina, que

servirá de referência para os parâmetros climáticos.

Neste capítulo, inicialmente, buscou-se definir quais seriam os

requisitos utilizados na concepção do projeto. No entanto, estes requisitos também

serviram de subsídio para o desenvolvimento do sistema construtivo, sendo um

exemplo disto o sistema de coordenação modular.

Após a definição do projeto, tornou-se possível o desenvolvimento

do sistema construtivo devido à definição de itens importantes como: a área útil

mínima por habitante, a modulação (fundamentada na bibliografia e em pesquisas

de mercado) e a tipologia construtiva a ser adotada.

Com os princípios gerais do sistema construtivo definidos, foi

possível a determinação dos detalhes construtivos referentes a este, como o tipo de

fundação, a ossatura em madeira, as dimensões das placas e os tipos de ligações

ossatura/fundação, ossatura/ossatura e ossatura/placa.


99

2.1. CONCEPÇÃO DO PROJETO HABITACIONAL DE INTERESSE SOCIAL

A partir da revisão bibliográfica constatou-se que todo projeto

habitacional encontra-se sujeito a alterações, sejam elas por necessidade de

aumento de área ou por simples impressão de um caráter pessoal. Com base nestas

constatações optou-se pela utilização da tipologia construtiva que mais se adequaria

às exigências futuras do usuário, ou seja, a possibilidade de ampliação com custos

reduzidos e sem grandes dificuldades técnicas para a execução da mesma.

Em virtude disto, a tipologia de edificação adotada foi a de cobertura

de duas águas, fortemente enraizada no conhecimento popular. A escolha de uma

tipologia tão convencional baseou-se na facilidade que o morador-usuário terá para

realizar a ampliação de sua casa.

Na concepção do projeto habitacional, a preocupação principal foi

proporcionar flexibilidade a planta, com ênfase à ampliação projeto-base. Esta

alteração no projeto-base pode ser desde uma simples ampliação de áreas a

incorporação de novos ambientes.

Durante a concepção do projeto habitacional buscou-se privilegiar

alguns requisitos básicos, que são apresentados a seguir:

a) A possibilidade de ampliação;

b) A possibilidade de execução pelo próprio morador;

c) A possibilidade de ampliação sem complicação da iluminação e

ventilação natural;

d) A facilidade de manutenção em instalações hidráulicas e elétricas.

Como o morador ao longo de sua vida deverá realizar algumas

intervenções, ora simples ora mais complexas, alterando inclusive o projeto-base,

desenvolveu-se um sistema construtivo que em conjunto com um projeto flexível

estaria apto a sofrer modificações sem a necessidade de grandes investimentos pelo

proprietário.

O sistema construtivo foi desenvolvido de uma forma que

possibilitasse a fácil transferência de conhecimento, tornando possível a sua difusão

entre as populações mais simples. Como vantagens este sistema proporciona a

possibilidade de reforma e ampliação do projeto com muita rapidez e quase sem


100

resíduos, ou seja, uma grande redução na geração de entulho. Nos casos em que

houver a necessidade de manutenção em redes elétricas e hidráulicas o sistema

propicia o fácil acesso a estes sem a necessidade de quebras ou perdas de material.

Desta forma, o projeto como um todo acaba se adequando as novas exigências

referentes à questão ambiental e a sustentabilidade.

E, por fim, outro requisito que o projeto como um todo busca atender

em relação à sustentabilidade, é no fim da vida útil funcional da edificação (perda de

função ao longo do tempo, mas não da vida útil real da edificação) oferecer a

possibilidade de desmonte e aproveitamento das peças ou mesmo de toda a

edificação (transferência) para outro local.

Quanto ao caráter técnico do projeto, houve algumas preocupações

quanto: a disposição da planta (divisões internas), as áreas construída e útil, a

modulação, ao conforto térmico, a cobertura e a funcionalidade.

A respeito da disposição interna da habitação buscou-se adequá-la

as necessidades constatadas através da revisão bibliográfica. Estas necessidades

sofreram grandes evoluções ao longo do tempo, alterando, conseqüentemente, a

repartição interna da edificação. Esta evolução baseada nos conceitos de

racionalidade afetou, inclusive, a área de cada ambiente, determinando uma grande

redução das mesmas. Tanto o BID como a UIOF consideram como composição

familiar um número mínimo de três pessoas, desta forma, optou-se por dois quartos

em virtude da área determinada para projeto, de maneira a não comprometer o

desenvolvimento das funções a que é destinado cada ambiente. Dentro desta

divisão buscou-se uma separação clara entre as três grandes áreas de atividades

(figura 19) que compõe o projeto: serviços, social e privativa.


101

Figura 19 – Divisão em grandes áreas de atividade.

Com base no número de quatro ocupantes, elaborou-se um projeto

que teve como objetivo obter uma área útil por habitante superior a 10 m2. Com isto

chegou-se a uma área total construída de 48,63 m2 e uma área útil de 42,44m2

(47,51 m2 com área externa), ou seja, 10,61 m2 de área útil por habitante.

Outro fator relevante que o projeto busca atender são os requisitos

relacionados a funcionalidade e a acessibilidade previstos no projeto de norma NBR

02:136.01.001:2007. Neste projeto de norma encontram-se determinados o

mobiliário mínimo que cada ambiente deve conter e as dimensões mínimas

destinadas às áreas de circulação.

Com base na área útil mínima por habitante e nos requisitos de

funcionalidade, desenvolveu-se um projeto baseado no sistema de coordenação

modular, de modo, a adequá-lo ao princípio de que todo projeto é passível de

alteração.

Entretanto, para a aplicação desta ferramenta houve a necessidade

de se realizar uma pesquisa regional de mercado com intuito de verificar as

dimensões de alguns elementos e componentes construtivos. Devido a grande

quantidade existente dos mesmos, decidiu-se limitá-los a três itens principais: portas,

janelas e revestimentos cerâmicos.


102

Em relação às portas, constatou-se que as dimensões encontradas

regionalmente no mercado variam, independente do fabricante, entre 60 cm e 90 cm.

As janelas encontram-se limitadas tanto nas dimensões quanto nos

fabricantes, quando se restringe o público alvo a população de baixa renda.

Regionalmente, constatou-se que as dimensões predominantes são de

1,00 x 1,50 m, 1,20 m x 1,50 m, 1,00 x 2,00 m, e 1,20 m x 2,00 m. Sendo os

fabricantes que regionalmente tem dominando este segmento de mercado a Lukasa

e a Sasazaki.

Quanto ao revestimento cerâmico, observou-se que o mercado não

se utiliza de padrões para este segmento, ou seja, cada fabricante acaba definindo

dimensões personalizadas para seus produtos. Desta forma, torna-se quase

impossível estabelecer um sistema modular compatível com este componente.

Depois de constatado as dimensões dos elementos e componentes

regionalmente encontrados no mercado, buscou-se definir o módulo. No entanto,

para a definição deste teve-se de atentar aos seguintes requisitos:

a) Adequar a medida, comercialmente, encontrada de uma viga de

pinus de três metros;

b) Determinar a dimensão que ofereça placas, para vedação, com

peso dentro do limite de 60 kg, possibilitando o trabalho com apenas dois operários;

c) Oferecer maior compatibilidade com os elementos e componentes

encontrados regionalmente no mercado;

d) Proporcionar maior facilidade de ampliação, ou seja, um número

reduzido de famílias de placas.

Portanto constatou-se que o módulo que melhor atenderia a estes

requisitos seria o de 75 cm. Isto porque módulos maiores dificultariam possíveis

alterações, engessando ao projeto. No entanto, módulos menores significariam mais

placas, comprometendo o tempo de produção e a estética do projeto, devido ao

aumento de juntas.

Dentro da Coordenação Modular os seguintes itens serão utilizados

na concepção do projeto habitacional de interesse social e na elaboração do sistema

construtivo, conforme anexo A.

1 – Sistema de referência: Sistema de coordenadas através do qual

se podem determinar as dimensões e a posição dos elementos de construção.


103

2 – Malha de referência ou quadrícula de referência: Sistemas de

linhas auxiliares através do qual se pode determinar num plano as dimensões e a

posição dos elementos de construção. ( Podem-se aplicar apenas algumas linhas de

referência dessa malha devidamente selecionadas).

3 – Malha modular base: Malha cujas linhas estão espaçadas da

distância de um módulo base.

4 – Malha modular ou Quadrícula modular: Malha em que os

intervalos entre as linhas são múltiplos do módulo base, iguais ou não segundo os

dois eixos coordenados.

5 – Malha de projeto: São malhas utilizadas na elaboração de

projetos. Os intervalos não são necessariamente regulares, sendo o retículo

determinado por exigências do edifício em questão, pela necessidade dos clientes e

pelo método de construção.

6 – Malha modular de projeto: Malha modular aplicada ao projeto

que serve para determinar a posição dos elementos.

7 – Módulo de projeto: Multi-módulo correspondente à distância das

linhas de uma malha modular do projeto.

8 – Módulo de estrutura: Módulo de projeto utilizado na definição da

estrutura de uma construção.

9 – Planos Principais: Planos tangentes aos elementos principais da

construção.

10 – Zona: Espaço entre os planos principais a ser ocupados total ou

parcialmente pelos elementos construtivos principais.

11 – Linha de referência ou de controle: Qualquer linha da malha de

referência que é escolhida para a origem das dimensões da coordenação.

12 – Dimensão da Coordenação Modular ou de Controle: Dimensão

que define a relação entre um elemento construtivo e outro elemento.

13 – Medida: Expressão numérica de uma grandeza linear, num

sistema de medidas qualquer.

Após a análise de todos estes requisitos pré-determinados para o

desenvolvimento do projeto, buscou-se conciliar a todos sem promover grandes

alterações na malha modular de projeto. Em relação às alterações propostas na

malha modular, estas se referem ao deslocamento das portas internas com intuito de


104

maximizar a utilização da área interna e a elaboração de oito placas nas seguintes

dimensões 1495 x 520 x 30 mm e, dez placas nas seguintes dimensões 290 x 1495

x 30 mm.

A figura 20 mostra o projeto-base na sua concepção final, destaca-

se que este projeto está baseado no atendimento aos requisitos mencionados

anteriormente (incluindo as alterações previstas), respeita as dimensões mínimas do

lote (10,00 x 25,00 m determinada pela Lei 6766 de 1976) e os requisitos

estabelecidos pelo Código de Obra e do Município de Londrina (afastamentos – 1,50

das divisas laterais do lote –, recuos mínimos – 5,00 m da calçada da rua e 1,50 m

da divisa de fundo – e área permeável – 25% da área do lote).

QUARTO

COZINHA

QUARTO

CIRCULAÇÃO

BWC

SALA

ÁREA EXTERNA

N

Figura 20 – Projeto-base de acordo com a implantação mais adequada em relação

à radiação solar.

Partindo-se do projeto-base a próxima etapa foi definir a melhor

orientação para implantação do protótipo, considerando que este estará localizado

no campus da Universidade Estadual de Londrina. Com base no estudo realizado


105

por MASCARÓ (1991) definiu-se que a orientação mais adequada para implantação

do protótipo, para região, situada entre as latitudes 23º8’47” e 23º55’45”, é a com

eixo longitudinal no sentido leste-oeste (figura 20).

Em relação às áreas de ventilação, estas foram projetadas de

acordo com o exigido pela norma NBR 15220:2005 (Desempenho Térmico de

Edificações), buscando propiciar conforto térmico, através de uma adequada

ventilação e iluminação. As janelas utilizadas serão de abrir com venezianas para os

quartos, de abrir sem venezianas para a cozinha, do tipo guilhotina para a sala e,

máximo ar para o banheiro.

Em relação aos ventos dominantes foi possível constatar, através da

média histórica apresenta pelo IAPAR, que a orientação predominante é a de Leste.

A velocidade média deste é de aproximadamente 2,4 m/s a dez metros do chão.

Com base neste dado, observou-se que a orientação em relação à radiação solar

também é considerada favorável a direção do vento predominante, figura 21.

N

Figura 21 – Ventilação pela orientação leste, direção predominante dos ventos em

Londrina.


106

Além dos detalhes relacionados com projeto tais como: a

implantação, a distribuição dos ambientes, dentre outros, há mais dois detalhes que

vêm a contribuir com a adequação da edificação aos parâmetros mínimos de

desempenho térmico previsto em normas técnicas. O primeiro detalhe refere-se à

câmara de ar (figura 22) criada nas paredes da edificação. Esta contribui de forma

significativa na redução da transmissão térmica, uma vez que se apresenta como um

importante instrumento utilizado no controle térmico das edificações. O segundo

detalhe refere-se ao brise (figura 23) localizado na fachada oeste. Este tem por

função reduzir a carga térmica recebida pelas placas cimentícias localizadas nesta

orientação e, conseqüentemente, propiciar uma redução na temperatura interna da

edificação.

GANG NAIL

PILAR EM MADEIRA

BRISE EM MADEIRA

VIGA EM MADEIRA

PLACA CIMENTÍCIACÂMARA DE AR

CHAPA METÁLICA

Figura 22 – Detalhe da câmara de ar proporcionada pelo sistema construtivo

desenvolvido.


107

BRISE EM MADEIRA

FACHADA OESTE

Figura 23 – Detalhe do brise em madeira localizado na fachada oeste.

A cobertura conforme a figura 24 será realizada em duas águas, a

escolha deste sistema baseou-se na simplicidade do processo construtivo e

amplamente difundido, utilizando-se de telhas cerâmicas do tipo capa e canal, que

oferecem um desempenho térmico superior ao das telhas de fibrocimento.


108

N

Figura 24 – Cobertura.

A partir do momento em que os parâmetros de projeto foram

definidos e aplicados na concepção do protótipo, foi possível a realização do

desenvolvimento do sistema construtivo. Cabe destacar, que para a concepção do

projeto os itens que foram levados em consideração buscaram que a edificação

tivesse um caráter sustentável, ou seja, embasado nos princípios de desempenho

técnico, econômico e social.


109

2.2. DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA CONSTRUTIVO BASEADO NOS CONCEITOS DE MODULAÇÃO

Com a definição do projeto e do módulo a ser adotado, partiu-se

para o desenvolvimento do sistema construtivo que teve como requisitos básicos na

sua concepção propiciar: maior facilidade de execução e maior praticidade em

processos de ampliação e manutenção.

Em virtude disto baseou-se o desenvolvimento do sistema

construtivo nos conceitos da Coordenação Modular, buscando através desta

ferramenta compatibilizar os elementos do sistema proposto com alguns

componentes oferecidos pelo mercado. Além disso, a utilização dos princípios da

coordenação modular facilita a transferência de conhecimento e o controle da

qualidade da construção. Outra vantagem propiciada pela utilização desta

ferramenta é a adequação do sistema as novas exigências impostas atualmente,

sendo uma destas a sustentabilidade. Esta ferramenta contribui nesse aspecto

porque reduz as perdas provenientes dos cortes das placas, possibilita a reutilização

destas, contribuindo, desta maneira, para a redução no consumo de matéria-prima e

de energia utilizada na transformação das mesmas.

Todos os benefícios esperados acima deverão ocorrer devido ao tipo

de sistema construtivo adotado, por constituir-se de uma ossatura em madeira,

baseado no sistema “Balloom Frame” americano, com função estrutural revestida

por camada dupla de placas cimentícias executadas em Concreto Celular Espumoso

de Alto Desempenho.

O sistema construtivo foi desenvolvido para se adaptar a qualquer

tipo de fundação. Entretanto, cabe ressaltar que a base dos pilares deverá ser

precedida por um baldrame impermeabilizado, de maneira, a minimizar o contato

destes com a umidade proveniente do solo.

A preocupação com a umidade proveniente do solo encontra-se

diretamente relacionada com a utilização da madeira na ossatura. A escolha da

madeira baseou-se principalmente no tipo de cultivo, buscando-se levantar se este

era regido pelos princípios da sustentabilidade. Com base nesta análise, acabou-se

por optar pela utilização do Pinus Taeda, fortemente cultivado no Estado do Paraná,

por se mostrar apropriada a atividade da construção civil.


110

Com a determinação da madeira a ser utilizada, partiu-se para a

aplicação dos princípios que definiram a concepção do protótipo. O primeiro item a

ser desenvolvido foi a ossatura, devido a sua função estrutural, ou seja, é esta que

servirá de base para o desenvolvimento de todo o protótipo.

A ossatura encontra-se embasada no meio módulo-base, ou seja,

com espaçamento entre os eixos dos pilares equivalente a 375 mm. A escolha da

utilização do meio módulo-base no desenvolvimento da ossatura foi definida em

função da placa cimentícia, pois a concepção desta partiu do módulo-base, ou seja,

750 mm. Em virtude disto, estas poderiam vir a apresentar fragilidade no meio do

vão e, buscando minimizar este efeito, optou-se por posicionar pilares nestes pontos

tornando estrutura mais resistente a impactos laterais. A amarração de toda a

ossatura será realizada por meio de uma viga (figura 25) que circunda toda a

extremidade da edificação, conferindo-lhe resistência e estabilidade.

Figura 25 – Detalhe da viga de amarração que contorna toda a edificação.

Para vedação vertical, optou-se pela utilização de placas

cimentícias,em camada dupla, executadas em CCEAD, com espessura de 30 mm.

Tanto a espessura de 30 mm quanto a densidade 1874 kg/m3 foi determinada

através da análise do comportamento térmico do protótipo (Capítulo 03) e, pelo peso

próprio de cada componente.


111

O Concreto Celular Espumoso de Alto Desempenho (CCEAD)

possui bom desempenho em relação a resistência à compressão e

impermeabilidade quando comparado ao concreto convencional. Os resultados

obtidos na pesquisa realizada sobre o CCEAD por CORTELASSI (2005) foram

sintetizados na tabela 31.

Tabela 31 – Características do Concreto Celular Espumoso de Alto

Desempenho (CCEAD).

CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO CELULAR ESPUMOSO DE ALTO DESEMPENHO

Concretos (kg/m3)

Teor de espuma

(%)

Relação entre abatimentos

(%)

Teor de ar incorporado

(%)

Resistência à compressão média – 28 dias (MPa)

Resist. à tração média (MPa)

Absorção média

por imersão

(%) 72 horas

Absorção média por capilari-

dade (g/cm2) 72

horas

Amostra 1.874

32 16,7 22,0 25,18 1,90 2,09 0,31

Amostra 1.720

54 20,8 29,0 14,51 0,75 2,50 0,31

Amostra 2.432

0 - 3,9 70,91 6,45 1,88 0,19

Amostra 1.859

33 16,7 20,0 18,82 1,68 2,10 0,31

Amostra 2.009

21 12,0 15,0 27,52 2,34 1,93 0,28

Fonte: CORTELASSI, 2005.

As dimensões das placas podem ser constatadas na figura 26.

Figura 26 – Família de placas cimentíceas.


112

Para garantir a estanqueidade entre as placas, pensou-se em duas

soluções, a adoção de uma ou de outra dependerá da escolha do acabamento final

determinado pelo usuário. A primeira opção refere-se à utilização de um selante

flexível em conjunto com o mastique, quando o objetivo é deixar as placas aparente.

No entanto, se a escolha do usuário for uma pintura ou mesmo outro tipo

revestimento, este pode se utilizar de uma superfície aderente.

Segundo BARTH (2007), os selantes têm a propriedade de

deformarem-se com as variações da temperatura e umidade e ainda apresentarem

deformação induzida pelo movimento dos painéis ou placas que conformam a junta.

Estas características fazem com que a deformação do selante na placa seja

contrário ao seu movimento natural, frente às variações higro-térmicas. Assim os

materiais selantes, quando submetidos a baixas temperaturas tendem a diminuir de

tamanho, porém, os componentes vizinhos ao reduzirem a suas dimensões,

provocam uma expansão induzida pela adesão entre a placa e o selante. De modo

similar, o material selante apresenta uma diminuição de tamanho quando a

temperatura se leva. Este fenômeno pode se manifestar através de ciclos diários.

Segundo GRASSIOTTO (2004), o uso de superfície aderente é uma

técnica de construção econômica introduzida inicialmente nos Estados Unidos no

final dos anos sessenta, pelo departamento de agricultura, para o emprego nas

construções residenciais de baixo custo. Este sistema é em paredes montadas a

seco, geralmente, em blocos, em que se utiliza uma fina camada de argamassa

reforçada com fibras sintéticas, produzindo-se assim uma parede forte a despeito da

finura do material em cada face, da ordem de 3 mm. A película superficial une os

blocos de concreto entre si formando uma superfície sólida e protegida da

penetração de água.

Ainda em relação a estanqueidade ressalta-se que a disposição das

placas cimentícias com sua dimensão maior no sentido vertical visa a redução das

juntas horizontais, consideradas problemáticas (figura 27). Entretanto, na busca por

minimizar os efeitos provocados pela umidade sobre o conjunto, localizou-se sob

cada junta vertical e horizontal da face externa das paredes um elemento da

ossatura em madeira. Desta forma, a seqüência dos materiais existentes em uma

junta do exterior para o interior é: selante flexível, mastique e elemento de madeira,

figura 28.


113

Figura 27 – Disposição das placas cimentícias com sua dimensão maior no

sentido vertical.

.

Figura 28 – Detalhe da junta entre as placas cimentícias.

As ligações entre a ossatura em madeira e o baldrame são

realizadas por meio de peças metálicas em forma de “T” invertido, figura 29, com

intuito de reduzir a deterioração da madeira por umidade proveniente do solo. Estas

peças evitam que a base dos pilares entre em contato direto com o baldrame. A

forma como as peças metálicas são dispostas, também evitam o acúmulo de água

entre estas e o pilar de madeira, contribuindo desta forma, para maior durabilidade

da ossatura.


114

Figura 29 – Detalhe da ligação entre a ossatura em madeira e o baldrame.

As ligações entre as peças componentes da ossatura serão

realizadas por meio de “gang nails” e pregos, com intuito de garantir maior

estabilidade e durabilidade à estrutura. A figura 30 mostra os gang nails de fixação

entre os componentes da estrutura (vigas e pilares) e entre a ossatura e as placas

cimentícias. Ainda nesta imagem, pode-se observar o vigamento duplo que servirá

de apoio a laje mista.

Figura 30 – Detalhe da ligação entre as peças componentes da ossatura em

madeira.


115

As ligações entre a ossatura e as placas cimentícias serão

intermediadas por peças metálicas do tipo “gang nail” (fig. 30 e 31). Estas peças

compensarão todos os esforços provenientes de alterações climáticas, evitando,

assim, que as placas cimentícias venham a sofrer deformações. Estas peças serão

fixadas nos pilares e, posteriormente, as placas cimentícieas serão aparafusadas a

estas. Outro detalhe, relevante refere-se à utilização de inserts metálicos na placa

cimentícia (figura 31). Estes possuem a função evitar a fissuração e/ou quebra das

bordas durante a montagem, além de contribuir com a agilidade na execução devido

a redução da necessidade da execução de furos “in loco”.

Figura 31 – Detalhe da ligação entre a ossatura em madeira e as placas

cimentíceas.

Na busca de simplificar um pouco mais o processo construtivo,

surge como possibilidade a pigmentação das placas (figura 32 e 33), ainda no

processo de fabricação, dispensando a aplicação de acabamentos, como

revestimentos cerâmicos e pinturas. Esta alternativa proporciona também a redução

do tempo de execução e do custo final da habitação.


116

Figura 32 – Possibilidade de produção de placas pigmentadas.

Figura 33 – Possibilidade de produção de placas pigmentadas.

Na busca de melhora o desempenho térmico e estético da edificação

foi projetado um brise em madeira de Pinus Taeda e o telhado localizado na área

frontal da casa, como itens adicionais ao projeto. Estes foram subsidiados na

hipótese de que possam ou não estar inclusos na edificação. Com base neste

princípio elaborou-se um sistema de montagem simples e que dispensaria a quebra

de placas. Desta forma, inicialmente, o brise poderá ser instalado e, posteriormente,

em caso de ampliação do projeto-base poderá ser removido sem grandes


117

dificuldades, quebras e custos. Os detalhes da fixação do brise e do telhado frontal

podem ser observados nas figuras 34 e 35.

Figura 34 – Detalhe da fixação do brise.

Figura 35 – Detalhe da fixação do telhado frontal.

Uma das vantagens que o sistema desenvolvido visa proporcionar é

a facilidade em ampliações do projeto-base. Sendo um requisito básico para o

desenvolvimento deste sistema a identificação de um módulo que proporcionasse

um menor número de famílias de placas, pois, desta maneira, a transferência de

conhecimento se tornaria mais simples e rápida. Ainda com base neste princípio,

desenvolveram-se placas específicas para as extremidades da habitação que, além

de, simplificar o processo, elas têm por função garantir a estanqueidade destes


118

pontos considerados críticos em edificações executadas com este tipo de sistema

construtivo. A figura 36 demonstra de forma simplificada o processo de ampliação de

um ambiente.

Figura 36 – Facilidade em ampliações do projeto-base.

Os detalhes construtivos tanto do sistema de vedação vertical

quanto do protótipo desenvolvido encontram-se apresentados em anexo.

No capítulo 03 serão apresentados os resultados obtidos de

desempenho térmico que subsidiaram a concepção do sistema construtivo proposto

neste capítulo.


119

CAPÍTULO 3.0

ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO DO SISTEMA CONSTRUTIVO PROPOSTO

CAPÍTULO 3.0 – Análise do desempenho térmico do sistema construtivo proposto

120

3.0. ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO DO SISTEMA CONSTRUTIVO PROPOSTO

A verificação do desempenho térmico do sistema construtivo

desenvolvido será realizada por dois métodos. A primeira consiste na análise pelo

método simplificado com base na norma NBR 15220:2005 e, a segunda será

realizada por meio de simulação computacional através do programa Energy Plus.

3.1. VERIFICAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO PELO MÉTODO SIMPLIFICADO

O método simplificado de verificação do desempenho térmico consiste

no cálculo da transmitância (U) e capacidade (CT) térmica, do atraso térmico (φ) e do

fator solar (FSO), e, na confrontação dos resultados com os limites recomendados

pela norma NBR 15220:2005. Os resultados obtidos destes cálculos são

apresentados nas tabelas 32, 33, 34 e 35.

Tabela 32 – Resultados obtidos para placa cimentícia com 25 mm.

CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DA VEDAÇÃO VERTICAL

Itens relativos a desempenho térmico

COMPOSIÇÃO DAS PAREDES COM PLACAS DE 25 MM DE CCEAD

CCEAD+AR+CCEAD CCEAD+AR+ GESSO

Resitência Térmica (RT) - ((m2.K)/W) 0.5220 0.5976

Transmitância Térmica (U) - (W/(m2.K)) 1.81 1.67

Capacidade térmica ( CT) - (KJ/(m2.K)) 102 101

Atraso térmico (j) - (h) 3.1 3.2

Fator Solar (FS0) para a cor 0.5 3.6% 3.3%




121





CCEAD+AR+CCEAD CCEAD+AR+ GESSO












CCEAD+AR+CCEAD CCEAD+AR+GESSO








Tabela 35 – Resultados obtidos para cobertura com laje mista.

CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DA COBERTURA

Itens relativos a desempenho térmico LAJE MISTA

Resitência Térmica (RT) - ((m2.K)/W) 0.7341

Transmitância Térmica (U) - (W/(m2.K)) 1.36

Capacidade térmica ( CT) - (KJ/(m2.K)) 101

Atraso térmico (j) - (h) 4.1

Fator Solar (FS0) para a cor 0.75 4.1%

Fator Solar (FS0) para a cor 0.8 4.4%

De acordo com a parte 03 da norma NBR 15220:2005, toda edificação

localizada na Zona Bioclimática 03, deverá atender duas diretrizes construtivas

básicas: a primeira refere-se as paredes e, determina que elas sejam leves e


122

refletoras; e, a segunda refere-se a cobertura, definindo que esta seja leve e

isolada.

Pelo método descrito em norma, os resultados obtidos demonstraram

que paredes com mais massa, ou seja, maiores volumes ofereceram melhor

desempenho térmico. No entanto, para atender a todos os requisitos de norma (leve

e refletora), para espessura de 30 mm utilizada em projeto, há a necessidade de que

a superfície externa receba uma camada de pintura branca.

No caso da cobertura, apesar da norma determinam que esta seja leve

e isolada, observar-se na tabela 35, que se optou pela utilização de uma laje mista.

A adoção de uma cobertura mais pesada se justificará no próximo subitem, onde se

identificou a necessidade de maior densidade ou maior massa da cobertura, para

que a edificação apresente um bom desempenho térmico.

3.2. VERIFICAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO POR SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

Neste subitem serão apresentados os resultados de desempenho

térmico obtidos pela simulação computacional do protótipo e, estes serão

confrontados com os requisitos determinados pela norma NBR 15220:2005 e pelo

projeto de norma NBR 02:136.01.001:2007.

Apesar de existirem atualmente diversos programas destinados a

avaliação do desempenho térmico, preferiu-se pela adoção do Energy Plus, por se

encontrar em uso em um grande número pesquisas científicas e, por ser

considerado uma ferramenta confiável segundo a ASHRAE.

3.2.1. O PROGRAMA ENERGY PLUS

O Energy Plus (E+) tem suas raízes em dois programas: DOE-2 e

BLAST (Building Loads Analysis and System Thermodynamics), que foram

desenvolvidos no final dos anos 70 e início dos anos 80, como uma ferramenta de

simulação de energia e de carga térmica. Para a realização dos cálculos o Energy

Plus utiliza o conceito de Zonas, que não corresponde necessariamente a um único

ambiente, mas a um conjunto de ambientes submetidos a uma mesma condição. As


123

zonas podem interagir umas com as outras através de superfícies adjacentes e

misturas de fluxos de ar.

O programa Energy Plus por ser um software de caráter científico, não

possui uma interface muito amigável (figura 37), o que dificulta a adesão deste por

novos usuários. Os dados de entrada e de saída do programa são armazenados em

arquivos de textos em formato ASCII, podendo ser visualizados em qualquer

programa de edição de texto,

Figura 37 – Interface do programa Energy Plus.

3.2.1.1. BALANÇO DE ENERGIA UTILIZADO PELO PROGRAMA E+

O método utilizado pelo programa E+ para o balanço de energia

assume as seguintes hipóteses :

- Temperaturas das superfícies uniformes;


124

- Radiação de onda curta e longa uniforme;

- Condução não interior do elemento; e

- Uma zona térmica apresenta temperaturas diferentes.

O balanço de energia realizado é dividido em três etapas: as

superfícies externas, as superfícies internas e o ambiente interno.

3.2.1.2. RADIAÇÃO SOLAR

Para o cálculo da radiação solar que incide sobre uma superfície, o E+

leva em consideração três fatores: A distribuição isotrópica que cobre

completamente o domo espacial; a radiação solar direta e a radiação solar difusa. A

proporção das distribuições dos componentes depende das condições do céu,

caracterizadas por duas grandezas, fator de claridade e fator de brilho. O programa

E+ assume que a radiação solar direta é emitida por um ponto fonte localizado no

centro do sol, mesmo que a emissão comece na periferia do disco e decresça a

intensidade com o aumento da distância angular em relação a periferia. A radiação

horizontal é assumida como uma fonte horizontal linear independente do azimute.

Os dados de incidência de radiação solar em uma determinada região

são fornecidos pelo arquivo climático, o qual consta a medição da radiação solar

direta, difusa em base temporal ao longo de um período.

3.2.1.3. DADOS CLIMÁTICOS

Os dados climáticos fornecem informações ao longo do dia como

temperatura, velocidade dos ventos, umidade relativa, temperatura do solo dentre

outros. Essas informações são horárias e correspondem a um ano real

representativo da região, ou seja, ao ano de referência – TRY (Test Reference

Year). Essas informações são formatadas de acordo com a ASHRAE (American

Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers.), gerando arquivos

do tipo IWEC (International Weather for Energy Calculations). Também se pode

montar um arquivo buscando meses característicos ao longo dos anos de amostras

para se formar um ano que mais se assemelha as condições climáticas da região,


125

eliminando variações. Este método chama-se Sandia e gera um arquivo do tipo

TMY- Test Meteorological Year.

3.2.1.4. INFILTRAÇÃO E VENTILAÇÃO

A diferenciação entre a infiltração ou ventilação no E+ é dada pela

intenção de penetração de ar exterior no ambiente. Se a penetração não for

intencional, é caracterizada por infiltração, se for intencional, é ventilação. Para fim

de cálculo rege a penetração de ar exterior no ambiente independente da intenção.

A velocidade dos ventos pode ser obtida através do arquivo climático,e

se o usuário tiver dados sobre a direção dos ventos, uma análise mais detalhada da

influência dos ventos externos na infiltração pode ser feita.

3.2.3. SIMULAÇÃO TÉRMICA

Inicialmente, para a realização da simulação térmica houve a

necessidade de se estimar o volume de trocas de ar. Através do conhecimento deste

dado pode-se determinar o fluxo de ar dentro da edificação, sendo este um dos

requisitos necessários para garantir a fidelidade dos resultados obtidos numa

simulação

Tabela 36 – Resultados referentes a cálculos de ventilação necessários

para simulação no programa Energy Plus.

COEFICIENTE DE PRESSÃO DO VENTO 0,36

COEFICIENTE DE PRESSÃO DO VENTO PARA ÁREA URBANA

K 0,40

A 0,25

VELOCIDADE DO VENTO NA ALTURA DA CUMEEIRA 1,43 m/s

ÁREA DE VENTILAÇÃO - ENTRADA 5,14 m2

ÁREA DE VENTILAÇÃO SAÍDA 1,75 m2

AW 1,66 m2

FLUXO DE AR – VENTILAÇÃO CRUZADA (Q) 0,85 m3/s

FLUXO DE AR – VENTILAÇÃO UNILATERAL (Q) 0,18 m3/s

VOLUME DO AMBIENTE (ZONA 01) 141,03 m3

NÚMERO DE TROCAS DE AR POR HORA PARA VENTLAÇÃO CRUZADA 21,75 Volume/h

NÚMERO DE TROCAS DE AR POR HORA PARA VENTLAÇÃO UNILATERAL 4,68 Volume/h


126

Outro fator relevante em relação a tabela 36, refere-se a área de

ventilação. As aberturas de ventilação equivalem a 14,09% da área de piso, que de

acordo com a norma NBR 15220:2005, estas se enquadram no nível mínimo.

No entanto, cabe ressaltar que não se utilizou de aberturas maiores

nesta edificação para não comprometer o seu desempenho térmico. Isto porque,

quanto maior fosse o volume de trocas de ar, maiores seriam os ganhos de calor no

verão e as perdas deste no inverno.

3.2.3.1. CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DO CONCRETO CELULAR ESPUMOSO DE ALTO DESEMPENHO

Para a realização da simulação do desempenho térmico do protótipo,

houve a necessidade de se conhecer as características térmicas deste novo material

desenvolvido, o CCEAD. Sendo considerado como requisito essencial a avaliação

do desempenho térmico do sistema construtivo desenvolvido, seja pelo método

simplificado ou por simulação computacional o conhecimento da condutividade

térmica deste material.

Como a necessidade principal para a avaliação do desempenho

térmico do sistema construtivo desenvolvido consistia em conhecer a condutividade

térmica deste novo material, foram enviadas para o Laboratório de Meios Porosos e

Propriedades Termofísicas de Materiais do Departamento de Engenharia Mecânica

da Universidade Federal de Santa Catarina, aos cuidados do prof. Dr. Saulo Güths,

três amostras de 100 x 100 x 30 mm, com diferentes densidades, para a realização

de ensaios no equipamento Condutivímetro Fluxímetro. Os resultados obtidos para

as três amostras são apresentados na tabela 37.


127

Tabela 37 – Condutividade térmica das amostras de CCEAD.

Amostra

Espessura (mm)

Diferença de

temperatura (oC)

Fluxo de Calor

(W/m2)

Condutividade

Térmica (W/mK)

Amostra 1 1874 kg/m3

30

17.9

434.3

0.94


31

17.5

480.5

1.13


31

15.8

479.5

1.32

Fonte: Relatório técnico de ensaio apresentado pelo Prof. Dr. Saulo Güths –

LMPT/UFSC 2007.

Dentre as três amostras enviadas, selecionou-se para a utilização no

protótipo a de densidade de 1874 kg/m3. Esta foi escolhida por proporcionar uma

grande redução no peso próprio de cada componente e, também, por possuir uma

condutividade térmica bem inferior ao concreto convencional que é em torno de 1,75

W/mK, o que propiciou um bom desempenho térmico do protótipo.

3.2.3.2. ENTRADA DE DADOS NO ENERGY PLUS

Para a realização da simulação do desempenho térmico do protótipo,

as características geométricas tiveram de ser inseridas na forma de coordenadas,

para que o programa reconhecesse o mesmo como um objeto tridimensional. O

Energy Plus interpreta os dados lançados durante o processo de simulação,

demonstrando se há ou não erros relacionados ao lançamento destes em seu

arquivo CSV. Caso seja constatado alguma irregularidade, o programa possibilita a

geração um arquivo no formato DXF, que pode ser visualizado em qualquer

programa Cad, facilitando, desta forma, a identificação dos erros. O esquema de

lançamento dos dados relacionados a geometria pode ser observado na figura 38, o

das aberturas na figura 39 e, a imagem resultante de todo o processo na figura 40.


128

Figura 38 – Lançamento da geometria por meio de coordenada.

Figura 39 – Lançamento das aberturas por meio de coordenada.


129

Figura 40 – Arquivo DXF resultante dos dados lançados.

3.2.3.3. OS RESULTADOS OBTIDOS PELO PROCESSO DE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DO DESEMPENHO TÉRMICO DO PROTÓTIPO HABITACIONAL DESENVOLVIDO

A tabela 38 apresenta os resultados de todas as simulações realizadas

no programa Energy Plus. O grande número de simulações se deve a necessidade

de se conhecer o comportamento do sistema em relação ao desempenho térmico. O

comportamento do sistema foi se tornando mais claro com a inserção gradual de

pequenas modificações que visassem a melhoria do seu desempenho. Estas

modificações consistiam na substituição, eliminação ou acréscimo de materiais ou,

simplesmente no aumento da espessura das placas cimentícias.

Na avaliação do desempenho térmico do protótipo, adotou-se os limites

de conforto estabelecido por GIVONI para países em desenvolvimento, ou seja,

serão consideradas como adequadas as temperaturas localizadas dentro do

intervalo de 18ºC a 29ºC. Outro fator que também será considerado será o total de

horas de desconforto. Segundo BARBOSA (1997), considera-se como limite ideal

1000 horas de desconforto para a região de Londrina.


130

Com base nestes dados constatou-se que o protótipo apresentava

como característica principal a necessidade de conservar calor no inverno, em

virtude disto, optou-se pela utilização de placas cimentícias tanto para fechamento

interno como externo e, pela adoção de laje mista por oferecer uma boa relação

custo-benefício quando relacionado a este quesito.

Tabela 38 – Resultados obtidos em simulações.

SIMULAÇÃO REALIZADA NA VERSÂO 1.3 DO ENERGY PLUS

HORAS DE DESCONFORTO NO VERÃO

HORAS DE DESCONFORTO NO INVERNO

TOTAL DE HORAS DE DESCONFORTO

TOTAL IDEAL DE HORAS DE DESCONFORTO PARA A REGIÂO DE LONDRINA/PR

- - 1000

RESISTÊNCIA DE TODAS AS CÂMARAS DE AR DA COBERTURA DESCENDENTE ASCENDENTE

0.21 0.14

HORAS DE DESCONFORTO (EXTERNA) 570 1948 2518

FINAL 01 SEM FORRO (PIOR CONDIÇÃO) 537 1680 2217

COMPOSIÇÃO DE PAREDES SEM ISOLANTE TÉRMICO

FINAL 01 COM FORRO SIMPLES EM CCEAD 355 1180 1535 FINAL 01 COM FORRO SIMPLES EM GESSO 420 1215 1635

FINAL 01 COM FORRO SIMPLES EM MADEIRA 437 1253 1690

COMPOSIÇÃO DE PAREDES COM COBERTURA COM ISOLANTE TÉRMICO

FINAL 01 COM FORRO SIMPLES EM CCEAD - COM LÃ DE ROCHA SOBRE O FORRO

326 967 1293

FINAL 01 COM FORRO SIMPLES EM GESSO - COM LÃ DE ROCHA SOBRE O FORRO

391 1042 1433

FINAL 01 COM FORRO SIMPLES EM MADEIRA - COM LÃ DE ROCHA SOBRE O FORRO

410 1082 1492

COMPOSIÇÃO DE PAREDES COM LAJE

FINAL 01 - CCEAD MAD AR MAD CCEAD 25 MM - PAREDES E LAJE 278 966 1247




FINAL 01 - CCEAD MAD AR MAD GESSO - CCEAD 30 MM -PAREDES E LAJE

286 968 1254

FINAL 01 - CCEAD MAD AR MAD GESSO - CCEAD 35 MM - PAREDES E LAJE

273 950 1223

A CÉLULA EM DESTAQUE REPRESENTA A OPÇÃO PARA PROJETO

Quanto a espessura das placas cimentícias, definiu-se que a mais

adequada seria a 30 mm. Isto porque, se o protótipo for realizado com ela

apresentará um bom desempenho térmico, pois segundo a simulação realizada com

a aplicação desta interna e externamente e, com a utilização de laje mista,

apresentou apenas 1191 horas de desconforto, ou seja, próximo ao ideal.

Apesar de espessuras maiores apresentarem resultados ainda

melhores, a utilização destas seria prejudicada devido ao peso próprio. As placas de

Concepseu co

30 mm

possu

inviab

e hor

requis

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avalia

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12/19 07:00

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12/19 09:00

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12/19 11:00

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12/19 23:00

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133

30 mm, interna e externamente, em conjunto com a laje mista, o que proporcionou

um bom desempenho térmico, com apenas 1191 horas de desconforto.

CAPÍTULO 4.0 – Considerações finais e conclusões

134

CAPÍTULO 4.0

CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES


135

4.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES

Com base no elevado déficit habitacional brasileiro constatado no

ano de 2005, cerca de 7,2 milhões de unidades aproximadamente, o trabalho

desenvolvido visa a concepção de um sistema construtivo de vedação vertical que

tem por objetivo contribuir com a redução do tempo gasto para a construção de uma

edificação de interesse social. Entretanto, cabe ressaltar que durante a sua

concepção buscou-se, também, abranger aspectos referentes ao desempenho

global da edificação, de forma a garantir maior satisfação ao morador-usuário.

Outro fator relevante ao projeto do sistema foi à consideração da

habitação como um organismo vivo, que vai se modificando ao longo do tempo

devido às intervenções impostas por seus usuários.

Durante a evolução do trabalho obteve-se algumas considerações e

conclusões referentes à concepção do projeto habitacional e do sistema construtivo.

A fase de projeto - considera-se esta como a etapa mais importante

durante o processo de produção da habitação, principalmente, neste tipo de sistema

construtivo. Este sistema exige que todas as questões pertinentes a ele próprio, ao

processo e a requisitos relativos a desempenho global e aos usuários sejam

resolvidas ainda nesta etapa, de maneira, a minimizar a necessidade de alterações

durante a execução. A coordenação modular - esta se apresentou como uma importante

ferramenta para propiciar flexibilidade a planta e ao sistema construtivo, contribuindo

com a padronização dos componentes construtivos, resultando em um pequeno

número de família de placas cimentícias e, conseqüentemente, na redução na

geração de entulho.

A ossatura em madeira - a execução de uma ossatura autoportante

em madeira de reflorestamento, além de se adequar as necessidades atuais que

primam pela utilização de materiais renováveis e/ou pela minimização no uso de

outros considerados não renováveis, tem por função facilitar manutenções e

modificações do projeto-base, sem a necessidade de quebras ou cortes dos

componentes construtivos. Em casos em que for necessária a desocupação do lote

para abrigar outra atividade ou construção, o sistema construtivo desenvolvido visa

possibilitar o desmonte integral da habitação e a reutilização total ou parcial dos

CAPÍTULO 4.0 – Considerações finais e conclusões

136

componentes construtivos (telhas, madeira, peças metálicas e placas cimentícias,

etc.) na nova construção ou em outro local, atendendo, desta forma, a mais um

requisito-base da sustentabilidade.

As placas cimentícias – estas foram desenvolvidas com o intuito de

cumprirem, principalmente, a função de vedação. No entanto, com o avançar do

desenvolvimento do sistema construtivo foi se adicionando a estas outras funções,

como auxiliar a estrutura portante (como elemento de contraventamento, ou seja,

contribuindo com a estabilidade da edificação) e, contribuir com o desempenho

térmico (apresentando boas características térmicas - principalmente na capacidade

de armazenar calor) e com a estética da edificação (através da pigmentação e/ou

texturização destas durante o processo de produção).

As ligações entre os componentes construtivos – estas foram

concebidas para não serem realizadas de forma definitiva, ou seja, que

possibilitasse a agilidade no processo de montagem (produção da habitação) e o

posterior desmonte da edificação sem grandes dificuldades.

A durabilidade - em relação a este quesito ressalta-se a necessidade

de uma atenção especial a estanqueidade das vedações verticais, pois o contato da

umidade tanto com as peças metálicas (promove o início da oxidação) quanto com

os componentes em madeira (acelera o processo de degradação natural) reduzem

em muito a vida útil do sistema como um todo.

Desempenho térmico - no caso do protótipo desenvolvido na

pesquisa de mestrado, localizado na região do Município de Londrina, portanto em

Zona de clima temperado, constatou-se que as vedações compostas por camada

dupla de placas cimentícias e cobertura realizadas em telhas cerâmicas e laje mista

apresentaram bom desempenho térmico. Isto se deve ao fato que para o clima local

há a necessidade que a edificação possua maior massa tanto em suas paredes

quanto em sua cobertura. Sendo esta necessidade de massa observada tanto no

verão (maior atraso térmico) quanto no inverno (maior massa térmica).

Outro fator importante em relação ao desempenho térmico, refere-se

as áreas de aberturas destinada a ventilação natural. O dimensionamento destas

encontra-se diretamente relacionado ao comportamento térmico da habitação,

constatando-se através da análise por simulação computacional do desempenho

térmico que quanto maior forem estas áreas e o volume de trocas de ar menor será


137

a qualidade do ar interior da edificação, pois ambos promovem maiores ganhos de

calor no verão e maiores perdas deste no inverno.

4.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Com base nas considerações dadas, as seguintes recomendações

podem ser apresentas para a continuidade do trabalho:

– O monitoramento do processo construtivo do protótipo buscando

avaliar, dimensionar, analisar e propor mudanças que contribuam para a melhoria

tanto do processo como do próprio sistema;

– Realização de testes necessários de verificação do sistema

construtivo segundo os padrões estabelecidos pelo projeto de norma NBR

02:136.01(Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos – Desempenho), partes

01 de 2007 e 04 de 2006;

– Execução de testes necessários a verificação do sistema

construtivo segundo padrões da Caixa Econômica Federal e outros órgãos

financiadores, com o objetivo de possibilitar o financiamento de futuras unidades

habitacionais.

– Avaliação térmica do protótipo pelo método da medição, com

intuito de verificar o real desempenho do mesmo, confrontando os resultados obtidos

com o projeto de norma NBR 02:136.01(Edifícios habitacionais de até cinco

pavimentos – Desempenho), parte 01 de 2007;

– Ao final do processo de avaliação, a produção de um manual de

procedimentos para elaboração de projetos, instruções de montagem e, propostas

para treinamento de mão de obra.



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ANEXO A PROJETO DO PROTÓTIPO HABITACIONAL

ANEXO B DETALHES CONSTRUTIVOS DO SISTEMA DESENVOLVIDO

ANEXO C RESULTADOS DO ENSAIO DE CONDUTIVIDADE DO CCEAD

____________________________________________________________________________

Florianópolis, 20 de abril de 2007.

De: Saulo Güths ([email protected])

Para: Reginaldo M. Manzano

Assunto: Medição Condutividade

Prezado Sr.

Segue anexo resultados da medição da condutividade térmica da amostra fornecida.

Atenciosamente

_____________________________

Saulo Güths, Dr Saulo Güths ([email protected]) Laboratório de Meios Porosos e Propriedades Termofísicas (LMPT) Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina 88040-900 Florianópolis - SC Fone: (48) 3331 7709 FAX: (48) 3234 1519

____________________________________________________________________________

Relatório de Medição da Condutividade Térmica

O presente documento apresenta resultados de medições da resistência térmica de amostras de isolante térmico.

Os ensaios foram realizados no Laboratório de Meios Porosos e Propriedades Termofísicas de Materiais do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina, no equipamento Condutivímetro Fluximétrico, seguindo os procedimentos da Norma Técnica ISO 8301- 1991: "Standart Test Method for Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus", mostrado esquematicamente na Figura 1..

isolante térmico

aquecedor

fluxímetro superioranel de guarda

dissipadorfluxímetro inferior

diferença de temperatura

Figura 1 - Princípio do método de medição da resistência térmica

A resistência térmica é determinada a partir da lei de Fourier:

RT Tq q=−+⎛

⎝⎜

⎞⎠⎟

1 2

1 2

2

onde R é a resistência térmica (m2 K/W), q1 e q2 a densidade de fluxo de calor medido pelos fluxímetros 1 e 2 (W/m2 ) e T1 e T2 as temperaturas superficiais da amostra medidas por termopares tipo T dispostos em arranjo diferencial.

Considerando que a amostra é homogênea, é possível determinar a condutividade térmica do material (λ):

λ =LR

onde λ é a condutividade térmica (W/m K) e L é a espessura da amostra (m).

____________________________________________________________________________

Resultado das medições Data: 20/04/2007

Cliente: Reginaldo M. Manzano

Amostra

Espessura (mm)

Diferença de temperatura

(oC)

Fluxo de Calor

(W/m2)

Condutividade

Térmica (W/mK)


30 17.9 434.3 0.94


31 17.5 480.5 1.13


31 15.8 479.5 1.32

Dimensões superficiais amostra = 100 mm x 100 mm

Temperatura média do ensaio = 25 oC

Incerteza de Medição: 3 %

______________________

Saulo Güths Saulo Güths ([email protected]) Laboratório de Meios Porosos e Propriedades Termofísicas (LMPT) Departamento de Engenharia Mecânica - Universidade Federal de Santa Catarina

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