Como dimensionar estruturas para projetos com vidro

Como dimensionar estruturas para projetos com vidro

Como dimensionar estruturas com vidro

Os vidros estão cada vez mais presentes na arquitetura. Não só como itens de decoração ou detalhes para um cômodo, eles passaram a ser também protagonistas de muitos projetos. Mas, você sabe o que são os modelos estruturais e como oferecê-los aos clientes? 

Como o próprio nome diz, o vidro estrutural é aquele que, além de transparência e reflexão, pode ser utilizado também na estrutura de uma construção. Hoje, já é comum observar esses materiais em fachadas de muitos edifícios, coberturas, pisos em degraus de escadas, pontes e passarelas. 

As técnicas de aplicação são variáveis e sempre de responsabilidade de um profissional competente que deve, além de analisar por meio de normas e recomendações, verificar a eficácia antes da venda e instalação. 

Os primeiros passos para seguir na obtenção de chapa de vidro adequada, e na sua aplicação correta, começa com dimensionamento por meio de cálculos. Estes são feitos com o auxílio de recomendações presentes nas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e fabricantes.

O vidro estrutural com a aplicação mais simples pode ser feito a partir do vidro temperado, isso porque ele se sustenta e é mantido em sua posição apenas com o auxílio de ferragens aplicadas em furos ou recortes por aperto. Mas, para ainda mais segurança, os projetistas brasileiros recomendam sempre que possível os laminados, multilaminados ou os laminados de temperados.

Além de utilizados em paredes de aquário e piscinas, as opções acima podem ser usadas inclusive em pilares, vigas e travessas de sustentação, desde que devidamente dimensionados segundo as normas técnicas vigentes da ABNT. 

O cálculo estrutural 

No cálculo estrutural de elementos em vidro, as ligações representam zonas de concentração de tensões devido a incapacidade do vidro de trabalhar em regime plástico. Por isso, são exigidos aos edifícios – seja por imposição normativa ou por parte dos consumidores – critérios relacionados ao desempenho térmico e acústico. No caso das fachadas de vidros, por exemplo, esses fatores obrigam a recorrer a soluções mais complexas do ponto de vista estrutural e mais espessas – como vidros duplos ou triplos.

Dependendo também do local da instalação e da função que irá exercer no projeto, poderão existir determinadas exigências do ponto de vista da segurança contra acidentes e incêndios. 

Como maximizar o aproveitamento de chapas de vidro

As chapas de vidro mais convencionais apresentam medidas fixas de 2.20m por 3.21m ou 2.40m por 3.21m. A grande dica para os projetistas é sempre ter esse dimensional em mente para que as peças a serem planejadas caibam nas chapas e, assim, obter a utilização máxima da área. 

Esse encaixe é extremamente necessário porque quanto maior o número de peças dentro das estruturas, melhor será o valor do vidro. Caso contrário, o preço precisará compensar a perda de material, tornando-se mais caro. 

Além dos tamanhos tradicionais citados no início do tópico, também existem as opções especiais – 2.54m por 3.60m ou por 3.21m e 6 metros por 3.21m. “Porém essas chapas são produzidas somente em algumas quantidades mínimas. Então, quando o projetista perceber que não conseguirá finalizar o seu projeto com os modelos clássicos, ele deve procurar um fornecedor o mais rápido possível, pois os prazos neste tipo de material estão sempre apertados”, instrui Alexandre Bonato, gerente de obras da PKO.

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Bonato também aconselha que projetistas mantenham um relacionamento próximo com o fabricante para garantir mais agilidade e assertividade ao oferecer os produtos para os clientes. “É preciso manter conversas entre ambas as partes no momento de passar orçamentos e tempo de execução para os projetos”, completa.

Estrutura de vidro em apartamento

Peso próprio 

O peso próprio deve ser determinado de acordo com a “EN1991-1-1” e tem de ser transmitido à estrutura em segurança. Geralmente, o peso próprio é a única ação de carácter permanente que atua em estruturas de vidro. 

Um exemplo de relação a partir das medidas dos materiais utilizados são: Vidro – 25 kN/m³ para Aço – 77 kN/m³ 18 3.2.2. 

Vento

Normalmente, o vento é a ação condicionante no dimensionamento dos elementos estruturais que compõem uma fachada de vidro – e deve ser calculado de acordo com a norma EN 1991-1-4. 

Uma das regras justifica que a transmissão de cargas da fachada para a estrutura do edifício precisa ser executada com segurança e, por isso, através de fixações específicas. 

Nestes casos, o cálculo estrutural é realizado através de suposições de casos práticos que devem ser estudados no início do projeto. Se estivéssemos falando de um país ou região pré-disposto à neve, seria também necessário calcular esse fator climático.

Pressão do vento em estrutura de vidro

Efeitos térmicos 

O efeito da temperatura de forma alguma pode ser negligenciado. No caso das fachadas, em maioria compostas por vidro laminado, a parte exterior está sujeita a uma maior exposição solar se comparada a interior. Ou seja, existe um diferencial de temperatura entre as duas ou mais lâminas. 

O exterior (quente) ao tentar expandir é restringido pelo vidro interior (frio), induzindo neste tensões que ao não serem controladas podem causar a quebra da peça. O mesmo pode ocorrer no caso dos vidros encastrados em pavimentos, onde a zona exposta a radiação solar encontra-se a uma temperatura superior à zona localizada na sombra, o que relacionado à baixa condição térmica do vidro, origina tensões e posteriormente a ruptura.

Sistema de conexão 

A ideia central de um sistema de conexão em estrutura de vidro, como o nome diz, tem o objetivo de evitar o contato direto entre o vidro e os metais usados para a instalação – como o aço, por exemplo. 

Com a modernização do mercado, os estilos de conexão vêm passando por algumas evoluções no sentido de uma diminuição visual, isso através de uma redução do tamanho de peças responsáveis por essa junção. Pode-se dividir os sistemas de conexão em dois grandes grupos, as fixações mecânicas e as fixações através de adesivos, silicone estrutural por exemplo. 

Segurança e resistência 

Sempre que o processo for colocado em prática, a segurança tem que ser garantida contra impactos e rupturas.

O ensaio prático deve ser feito de acordo com a EN 12600 e consiste no embate de um pêndulo (geralmente de 50kg) perpendicularmente ao vidro, seguindo-se a classificação do desempenho do vidro no teste.

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Essa denominação é feita conforme a altura em que é largado o pêndulo.

Estrutura de telhado com vidro

Escolha de materiais 

A opção do tipo de vidro que será usado cabe ao engenheiro escolher. A melhor solução deve ter uma base ponderada, avaliando os prós e os contras de cada solução. Obtida a natureza estrutural da peça e a função que exercerá, é importante que haja um compromisso entre resistência mecânica e comportamento pós-ruptura. 

Deste modo, uma saída sempre indicada como certeira é a combinação de vidros temperados (mais resistentes) com vidros termoendurecidos (melhor comportamento pós rotura que o vidro temperado), dispostos intercaladamente.

A colagem dos vidros pode ser realizada com a tecnologia SentryGlas Plus ou com PVB. O primeiro é mais dispendioso e, por isso, geralmente utilizam-se películas de PVB recorrendo apenas ao SGP quando a segurança à encurvadura lateral é a preocupação principal do projeto. 

Dada a dimensão da glass fin (Glass mullion system) em estudo utiliza-se vidros colados com SGP por razões de rigidez ao bambeamento. Sua maior maior firmeza traduz maiores cargas rígidas ao bambeamento. 

Tipos de vidro 

Quando se trata da construção de estruturas que, no caso de falha, vidas estarão em risco. O mais usual, então, é a utilização de materiais que apresentem um aviso prévio de que vão entrar em colapso, antes que o mesmo aconteça. O vidro é um material que contraria este conceito se comportando diferente de bases como, por exemplo, o aço e o alumínio. 

O vidro trata-se de um matéria-prima que possui uma relação praticamente linear entre tensão e deformação, além de ser frágil, não apresentando sinais de aviso quando próximo de sua ruptura. Vamos com mais detalhes aos modelos que podem ser usados para estruturas de projetos: 

Temperado 

A fabricação de vidro temperado pode ser realizada por meio de fornos de têmpera ou alterações químicas – porém esta segunda opção requer um alto custo, logo o processo mais utilizado é o primeiro. Este consiste em um aquecimento até que o mesmo se torne flexível, então é realizado um resfriamento rápido. As fibras externas esfriam com mais agilidade do que as internas, assim, são geradas tensões de compressão na superfície e tensões de tração no interior.

O processo torna o vidro mais resistente à quebra por impacto, assim como mais resistente em relação ao vidro comum, podendo ser até cinco vezes mais seguro. O modelo é considerado um vidro de confiança, pois ao chegar à ruína se estilhaça em fragmentos pequenos e não cortantes. Uma desvantagem do vidro temperado é que após o processo não é possível fazer nenhuma alteração no vidro, como furos, cortes, etc – a peça precisa estar sob medida para a instalação. 

Laminado 

O método de transformação do vidro comum em vidro laminado consiste na união de duas ou mais lâminas de vidro através de um material viscoelástico como resinas, PVB (Polivinil Butiral) e outros. 

Ele é considerado um vidro de segurança por ser mais resistente que o vidro comum. Além disso, possui a capacidade de manter os estilhaços de vidro unidos à película do material ao serem quebrados. Assim, possibilitará ao usuário realizar a troca do vidro, evitando graves acidentes. 

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Material Intercalar SentryGlas

Essa opção é significativamente mais resistente que materiais comuns como o PVB. Como resultado, o vidro laminado constituído por ele pode suportar cargas maiores ou ter sua espessura reduzida sem comprometer a segurança. Segundo fabricantes, o material possui uma resistência de até cinco vezes se comparado aos comuns, podendo desempenhar uma função estrutural. 

Os resultados mostram que os laminados com o intercalar SentryGlas possuem um alto desempenho pós-quebra em relação ao PVB. Quando este se rompe, é possível observar o ocorrido e realizar a troca do material sem grandes consequências. 

Por fim, o importante é ressaltar que mesmo havendo um movimento muito significativo para o uso do vidro estrutural, deve-se ter cautela com o uso por este ser um material que apresenta quebra sem um aviso prévio. 

Ao disponibilizá-lo para as obras e reformas, preze pela segurança em excesso – tanto do projeto quanto da sua equipe que realizará a instalação – levando em conta também o fator econômico que representa maiores gastos em relação às estruturas convencionais.

E claro, assim como alertado pelo especialista, é essencial a construção de um contato direto com os fabricantes para uma melhor execução do projeto e garantia de agilidade e acertos com o futuro cliente que está orçando os serviços. 

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Você pode calcular a espessura de todos os vidros de acordo com a região da obra, tipo de topografia, obstáculos da área, andar da aplicação ou pressão do vento.

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