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Avaliação de brises: resistência mecânica à ação dos ventos

Thiago Salaberga Barreiros, Laboratório de Tecnologia e Desempenho de Sistemas Construtivos do IPT

Publicado em: 24/08/2022

Texto: Redação AECweb/e-Construmarket

Coordenação técnica: Adriana Camargo de Brito
Comitê de revisão técnica: Adriana Camargo de Brito, Cláudio Vicente Mitidieri Filho, José Maria de Camargo Barros, Luciana Oliveira e Maria Akutsu
Apoio editorial: Cozza Comunicação

foto de um brise

24/08/2022 | 14h30 - Brises são elementos arquitetônicos muito utilizados nas edificações com fim estético e, principalmente, para contribuir com a melhoria do conforto térmico e lumínico dos ocupantes, minimizando a incidência de radiação solar direta sobre as janelas e servindo como bandeja de luz em alguns casos. São elementos realizados com diversos materiais, desde metais até plásticos, concretos e polímeros.

Apesar do uso em larga escala, não há normas nacionais que orientem a elaboração de projetos, execução e avaliação desses elementos em relação à durabilidade, manutenibilidade, resistência mecânica, desempenho térmico e lumínico.

Um dos aspectos mais importantes da avaliação dos brises, que deve ser considerado minimamente no uso, é a resistência mecânica à ação dos ventos, pois pode ocorrer o desprendimento das ligações e, consequentemente, acidentes. Neste requisito, devem ser avaliados não apenas os painéis de brise, como também a estrutura auxiliar e as ligações, sejam elas mecânicas ou químicas.

Existem três formas de avaliar a resistência mecânica do brise em relação à ação do vento:
1) Ensaio com carga dinâmica;
2) Simulação computacional; e
3) Ensaio com carga estática.

No Laboratório de Tecnologia e Desempenho de Sistemas Construtivos (LTDC) da Unidade de Negócios de Habitação e Edificações (UNHE), faz-se a avaliação mecânica em relação à ação do vento com ensaio de carga estática em câmara, tomando-se como referência as diretrizes gerais da NBR 10821 (ABNT, 2017) – "Esquadrias externas para edificações: Parte 2: Esquadrias externas e internas – Requisitos e classificações; e Parte 3: Esquadrias externas e internas – Métodos de ensaio" e, utilizando para o cálculo da pressão estática do vento, a NBR 6123 (ABNT, 1988) – “Forças devidas ao vento em edificações”, considerando as características da edificação e o local de implantação.

A pressão do vento incidente que ocorre na edificação, segundo a norma NBR 6123 (ABNT, 1988), é calculada considerando basicamente os seguintes fatores:

V0 = velocidade básica do vento da região (retira-se essa informação do mapa de isopletas da referida norma de acordo com a região do país);
S1 = fator topográfico (implantação em região plana, talude, vale ou morros);
S2 = combinação dos efeitos de rugosidade do terreno, da variação de velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação;
S3 = fator estatístico.

Para o fator topográfico, adota-se valor de 1,0 quando o terreno for plano, levemente acidentado, se estiver na base de morro ou talude, ou ainda afastado com uma distância de quatro vezes a diferença de nível entre a base e o topo do talude, considerando um terreno plano a partir do topo do talude. Adota-se 0,9 quando for vale profundo protegido de ventos de qualquer direção e valores iguais ou acima de 1,0 quando em morros ou taludes, variando de acordo com fórmulas apresentadas na norma, que consideram a inclinação média do talude ou encosta do morro, a altura medida a partir da superfície do terreno até o ponto considerado e a diferença de nível entre a base e o topo do talude ou morro.

O tempo de rajada influencia diretamente o valor de S2, uma vez que o seu valor é uma combinação entre a velocidade média do vento em um determinado tempo de rajada (quanto maior o tempo, menor a velocidade média) e a altura. Assim, para este tipo de ensaio, é utilizado o tempo de rajada de 3 s, tempo considerado para cálculos estruturais. Com relação à altura da edificação, quanto maior a altura, maior será a velocidade de vento, conforme valores estipulados para S2 na NBR 6123 (ABNT, 1988).

A rugosidade do terreno é considerada em cinco categorias, considerando altura e espaçamento entre obstáculos, que variam desde um terreno com superfície plana, como lagos e rios, até terrenos com obstáculos numerosos, altos, grandes e pouco espaçados, como centros de grandes cidades e complexos industriais.

O fator estatístico pondera o grau de segurança requerido e a VUP (Vida Útil de Projeto). Ele é baseado na probabilidade de 63% que a velocidade V0 seja igualada ou excedida no período, considerando inicialmente a rajada de 3 s, a 10 m acima do solo em um lugar aberto e plano e que pode ser exercida em média uma vez a cada 50 anos. Este fator deve ser considerado 1,0 para edificações de hotéis e residências, porém, deve ser considerado 1,1 para hospitais e centrais de comunicação e 0,83 para edificações temporárias.

A VUP é o período estimado de tempo para o qual um sistema é projetado, a fim de atender aos respectivos requisitos de desempenho. Dessa forma, para os brises, podem ser utilizados valores de VUP estabelecidos pelos fabricantes para compor o valor de S3: 20 anos, 25 anos e 30 anos, por exemplo. Dessa forma, muda-se a probabilidade Pm, de que o evento seja excedido, no local em consideração, pelo menos uma vez em um período de “m” anos (sendo “m” o período da VUP), alterando-se os 50 anos preestabelecidos. Porém, deve-se ponderar o perigo de um brise se soltar e cair em uma região de passagem por pessoas, ou seja, o grau de segurança requerido, de acordo com a probabilidade de que o evento ocorra.

Com o valor da pressão do vento, é adotada a metodologia da NBR 10821-3 (ABNT, 2017) para resistência às cargas uniformemente distribuídas com modificações pois, para aplicar a pressão estática, cobrem-se os brises com filme plástico, tanto para pressão positiva como negativa, para permitir a aplicação das cargas uniformemente distribuídas. Devido à colocação do filme plástico, são aplicadas todas as pressões negativas (Fotos 1, 2 e 4), incluindo a de segurança, em um primeiro momento e, posteriormente, as pressões positivas (Foto 3).

 

foto de um brise
 
foto de um brise
 
foto de um brise
 
foto de um brise

Para critério de avaliação do ensaio, é utilizado o exposto na NBR 10821-2 (ABNT, 2017). Para a pressão de serviço, o brise não pode ter ruptura ou colapso de qualquer um dos seus componentes; não pode ter deflexão instantânea maior que L/175, sendo L o comprimento do componente; e nem deformação residual maior que 0,4 % de L. Após a pressão de serviço, o brise deve manter sua funcionalidade, principalmente para os brises móveis.

Na pressão de segurança, para que o corpo de prova atenda, não pode haver desprendimento de nenhum dos componentes (Foto 6).

Com isso, é possível fazer uma avaliação básica do brise, encontrando-se problemas que podem ocorrer em obra, tais como deformações (Foto 5) e rasgamento do perfil de suporte (Foto 7). Este, porém, é apenas o início, devendo-se no futuro criar uma norma, com vários pontos de vista: usuário, fabricante, especialista técnico etc., para uma avaliação completa deste componente utilizado frequentemente na construção civil que contemple aspectos também importantes, como durabilidade e manutenibilidade.

 

foto de um brise
 
foto de um brise
 
foto de um brise
 

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Autor

 
Thiago Salaberga Barreiros  — Arquiteto e urbanista formado pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), com mestrado no Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) em modelagem numérica de forças devidas ao vento em fachada. Especialização em Milão, no Istituto per le Tecnologie della Costruzione – Consiglio Nazionale dele Ricerche (ITC - CNR) em fachadas leves: métodos e critérios de avaliação. Pesquisador no IPT com ênfase em avaliação de esquadrias e sistemas construtivos e desenvolvedor de equipamentos para ensaios novos.