Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
ESTUDO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE COBERTURAS VERDES:
CASO DE ESTUDO
Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil
DANIELA ALEXANDRA ALVES PEREIRA
ORIENTADOR: Prof.ª Dr.ª Ana Cristina Briga de Sá
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
ESTUDO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE COBERTURAS VERDES:
CASO DE ESTUDO
Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil
MESTRANDA: Daniela Alexandra Alves Pereira ORIENTADOR: Prof.ª Dr.ª Ana Cristina Briga de Sá
COORIENTADOR: Prof.ª Dr.ª Sandra Cristina Alves Pereira da Silva Cunha
Composição do Júri: Presidente:
- Doutor Ricardo Jorge e Silva Bento, Professor Auxiliar da Escola de Ciências e Tecnologia da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Vogais:
- Doutor João Carlos Gonçalves Lanzinha, Professor Auxiliar da Faculdade de Engenharia da Universidade da Beira Interior
Dissertação para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, apresentada ao Departamento de Engenharias da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, realizada sob a orientação da Professora Dra. Ana Cristina Briga de Sá, Professora Auxiliar do Departamento de Engenharias, e coorientação da Professora Dra. Sandra Cristina Alves Pereira da Silva
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar, quero expressar os meus sinceros agradecimentos a todos que contribuíram para a concretização desta dissertação e me acompanharam durante o meu percurso académico.
Um profundo agradecimento aos meus pais, não só por todo o apoio e motivação para a realização deste trabalho, mas também por tudo o que me ensinaram, todos os valores e príncipios transmitidos e pelo amor icondicional ao longo de toda a minha vida.
À minha orientadora, Professora Ana Sá e coorientadora Sandra Pereira, pelos conhecimentos transmitidos, a motivação, a disponibilidade, a paciência, a simpatia e apoio prestado em todo o desenvolvimento deste trabalho.
À minha família, Tiago, Célia, Afonso, Gonçalo e Eugénio, por todo o apoio, conforto, incentivo e sobretudo pela amizade.
Aos meus colegas e amigos, agradeço por todo o apoio e amizade demostrado ao longo dos anos e por tornarem este meu percurso mais fácil e agradável.
A todos aqueles que cooperaram para a construção das células de teste, que se disponibilizaram em me ajudar e apoiar na sua realização.
RESUMO
A necessidade de melhorar a eficiência energética é atualmente uma verdade evidente, e como tal, novas soluções são exigidas de maneira a reduzir o consumo energético dos edifícios. As coberturas verdes têm vindo a sofrer grandes desenvolvimentos técnicos desde o seu aparecimento, constituindo nos dias de hoje um elemento cada vez mais importante na construção sustentável, demonstrando resultados positivos no que respeita ao seu desenvolvimento térmico.
No sentido de contribuir para o aumento do conhecimento científico nesta área, apresenta-se neste trabalho o estudo experimental do desempenho térmico de uma cobertura verde sujeita a condições climáticas reais na cidade de Vila Real. A análise experimental englobou o projeto, construção, instrumentação e monitorização de um dispositivo experimental, constituído por duas células de teste, que incluem a instalação de uma cobertura verde e uma cobertura com revestimento em chapa metálica. O trabalho experimental consistiu na realização de ensaios “in situ” para avaliar o desempenho térmico de duas coberturas, tendo sido medido o coeficiente de transmissão térmica e as condições termo-higrométricas (temperatura e humidade relativa) no interior das células de teste.
Apesar de não se conseguir determinar o coeficiente de transmissão térmica, os resultados permitem verificar a influência da cobertura verde nos valores da temperatura e da humidade relativa no interior da célula de teste. Permitiu uma redução da humidade e uma menor flutuação das temperaturas no interior. Para além disso, verificou-se uma menor flutuação nos fluxos de calor quando comparada com uma solução de cobertura tradicional (neste caso com revestimento em chapa metálica).
ABSTRACT
The need to improve energy efficiency is now obvious, and as such, new solutions are required in order to reduce the energy consumption of buildings. Green roofs have been undergoing major technical developments since the beginning, and are nowadays an increasingly important element in sustainable construction, demonstrating positive results in terms of thermal development.
In order to contribute to the increase of scientific knowledge in this area, it is presented in this work an experimental study of the thermal performance of a green cover subject to real climatic conditions in Vila Real. The experimental analysis encompassed the design, construction, instrumentation and monitoring of an experimental device, consisting of two test cells which included the installation of a green cover and a cover with metallic sheet coating. The experimental work consisted in “in situ” tests to evaluate the thermal performance of two coatings, being measured the thermal transmission coefficient and thermohygrometer conditions (temperature and relative humidity) inside the testcells.
Although it is not possible to determine the coefficient of thermal transmission, The results allow to verify the influence of the green roof at the temperature values and of the relative humidity inside the test cell. It allowed a reduction of humidity and a lower fluctuation of the temperatures inside. Allowed a reduction of humidity and a lower fluctuaction of the interior temperatures. In addition, there was a lower fluctuation in the heat fluxes when compared to a tradicional roof solution (in this case with plate metal coating).
ÍNDICE GERAL
AGRADECIMENTOS ... I RESUMO ...III ABSTRACT ... V ÍNDICE GERAL ... VII ÍNDICE DE FIGURAS ... X ÍNDICE DE TABELAS ... XIV ÍNDICE DE GRÁFICOS ... XV LISTA DE ABREVIATURAS E DESIGNAÇÕES ... XVII
1 INTRODUÇÃO ... 3 1.1 Enquadramento ... 3 1.2 Objetivos ... 4 1.3 Metodologia ... 4 1.4 Organização do trabalho ... 4 2 COBERTURAS VERDES ... 9 2.1 Introdução ... 9 2.2 Contexto histórico ...10
2.3 Tipologias de coberturas verdes ...16
2.3.1 Coberturas verdes extensivas ...17
2.4.1 Construção em multicamada ...21
2.4.2 Construção em monocamada ...31
2.5 Vantagens e Desvantagens de Coberturas Verdes ...33
2.5.1 Vantagens de Coberturas Verdes ...34
2.5.2 Desvantagens de Coberturas Verdes ...43
2.6 Considerações Finais ...46 3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL ...51 3.1 Introdução ...51 3.2 Células de teste ...51 3.2.1 Localização e orientação ...52 3.2.2 Projeto ...53 3.2.3 Construção...57 3.3 Equipamento utilizado ...62 3.3.1 Termofluxímetro ...62
3.3.2 Sensores de temperatura superficial ...64
3.3.3 Termo-Higrómetro ...64
3.3.4 Software utilizado ...65
3.4 Metodologia de cálculo do coeficiente de transmissão térmica ...66
3.5 Considerações Finais ...67
4 ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS ...71
4.1 Introdução ...71
4.2.2 Segundo período de ensaios ...79
4.2.3 Terceiro período de ensaio ...84
4.3 Considerações Finais ...86
5 CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS ...89
5.1 Conclusões Finais ...89
5.2 Trabalhos Futuros ...90
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 - Representação dos Jardins Suspensos da Babilónia. ...10
Figura 2 - Esquema do perfil de uma cobertura de turfa. ...11
Figura 3 - Edifício tradicional de Haukadalur, Islândia. ...11
Figura 4 - Torre de Guinigis ...12
Figura 5 - Jardim no topo da torre de Guinigis. ...12
Figura 6 – Socalcos ajardinados da Quinta Real de Caxias. ...13
Figura 7 - Jardim Pênsil na Quinta Real de Queluz. ...13
Figura 8 - Terraço do Hotel Ritz. ...13
Figura 9 - Coberturas Verdes da Fundação Calouste Gulbenkian ...14
Figura 10 - Vista aérea do Edifício da Portugal Telecom em Picoas. ...14
Figura 11 - Estádio Municipal de Braga. ...14
Figura 12 - Cobertura verde da ETAR de Alcântara. ...15
Figura 13 - Moradia particular, Vila Nova de Gaia. ...15
Figura 14 - Cobertura verde do Passeio dos Clérigos, no Porto. ...15
Figura 15 - Comparação de características das coberturas extensivas, semi-intensivas e extensivas com base na classificação IGRA ...17
Figura 16 - Cobertura verde do tipo extensivo, Lillie Road, Londres ...18
Figura 17 - Cobertura verde do tipo intensivo, Escola de Arte, Design e Multimédia de Nanyang, Singapura. ...20
Figura 18 – Cobertura verde do tipo semi-intensivo -Biblioteca Pública de Vancouver. ...21
Figura 19 – Cobertura verde do tipo semi-intensivo, Biblioteca Pública de Vancouver. ...21
Figura 20 - Componentes da cobertura verde. ...22
Figura 21 - Material da camada filtrante tipo...25
Figura 22 – Material da camada de drenagem e retenção de água tipo. ...26
Figura 23 - Material da camada de proteção tipo. ...27
Figura 24 - Cobertura com placas de XPS. ...28
Figura 25 - Sistema de tapete de cobertura verde. ...32
Figura 26 - Sistema de bandeja de cobertura verde. ...32
Figura 27 - Sistema de saco de cobertura verde. ...33
Figura 28 - Sistema híbrido de cobertura verde. ...33
Figura 29 - Exemplo de escoamento de uma cobertura verde (linha tracejada) gerado por um evento de chuva (linha preta). ...37
Figura 30 - Sistema de reutilização das águas pluviais retidas nas coberturas verde ..38
Figura 31 - Temperatura da superfície exterior da laje da cobertura durante três dias típicos em La Rochelle: (a) inverno frio, (b) inverno ensolarado, e (c) verão quente. ...40
Figura 32 - Poupança de energia das soluções de coberturas verdes relativamente à cobertura escura e clara. ...41
Figura 33 - Distribuição das anomalias inspecionadas em coberturas verdes. ...45
Figura 34 - Localização das células de teste ...52
Figura 35 - Sombras no local de implantação ...53
Figura 36 - Planta ...53
Figura 41 - Alçado Sul - Chapa metálica ...54
Figura 42 - Preparação da base do pavimento ...57
Figura 43 - Ensoleiramento geral e formação das paredes ...57
Figura 44 - Amarração da armadura nas paredes ...58
Figura 45 – Fachada Este ...58
Figura 46 - Laje de betão aligeirada ...59
Figura 47 - Colocação do ETICS ...59
Figura 48 - Conclusão da colocação do ETICS ...59
Figura 49 - Isolamento no pavimento ...59
Figura 50 - Isolamento no teto ...59
Figura 51 - Porta em alumínio lacada ...59
Figura 52 - Camada de proteção, camada de drenagem, camada filtrante e sistema de rega automático ...60
Figura 53 - Camada de substrato ...60
Figura 54 - Festuca ...61
Figura 55 - Plantação de festuca ...61
Figura 56 - Colocação do revestimento da cobertura em chapa ...61
Figura 57 - Coberturas em estudo ...61
Figura 58 - Termofluxímetro usado nas medições ...63
Figura 59 - Sensores de temperatura Superficial instalados lateralmente em relação aos HF ...64
Figura 60 - Sensores de temperatura e humidade utilizado no interior ...65
Figura 62 – Datalogger ...65 Figura 63 - Datalogger utilizado na recolha dos dados dos termofluxímetros e dos sensores de temperatura superficial ...66
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 - Resumo das preocupações Formais e Sustentáveis ao longo do tempo ....16 Tabela 2 - Exemplo de plantas tipo para cada cobertura. ...23 Tabela 3 - Materiais constituintes da barreira de raízes. ...28 Tabela 4 - Soluções tipo de impermeabilização. ...29 Tabela 5 - Quadro resumo das vantagens e desvantagens de Coberturas verdes ...34 Tabela 6 - Comparação das necessidades energéticas totais de um edifício com coberturas verdes em relação às coberturas convencionais, em Atenas, La Rouchelle e Estocolmo.. ...40
Tabela 7 - Pormenor construtivo das paredes ...55 Tabela 8 - Coeficiente de transmissão térmica das paredes exteriores ...55 Tabela 9 - Pormenor construtivo da cobertura verde ...56 Tabela 10 - Pormenor da cobertura em chapa metálica ...56 Tabela 11 - Coeficiente de transmissão térmica da laje ...56 Tabela 12 - Caracterização dos casos de Estudo ...62 Tabela 13 - Temperaturas interior e exterior e humidade relativa interior (1º Período). ...74 Tabela 14 - Temperaturas interior e exterio e humidade relativa interior (2º Período) .80
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Variação das temperaturas interior e exterior referente a CC e CT (1º Período). ...73
Gráfico 2 - Variação das temperaturas supericial e interior referentes a CC e CT (1º Período) ...75
Gráfico 3 - Variação das temperaturas exterior e superficial referente a CC e CT (1º Período). ...76
Gráfico 4 - Variação dos valores dos fluxos de calor de CT e CV (1º Período). ...77 Gráfico 5 - Variação dos valores dos coeficientes de transmissão térmica de CC e CV (1º Período) ...78 Gráfico 6 - Variação das temperaturas interior e exterior referente a CT e CV (2º Período). ...79 Gráfico 7 -Variação das temperaturas superficial e interior referentes a CC e CV (2º Período). ...81 Gráfico 8 - Variação das temperaturas exterior e superficial referente a CT e CV (2º Período). ...82 Gráfico 9 - Variação dos valores dos fluxos de calor de CT e CV (2º Período). ...83 Gráfico 10 - Variação dos valores dos coeficientes de transmissão térmica de CT e CV (2º Período). ...84 Gráfico 11 - Temperatura interior referente a CT e CV (3º Período) ...85 Gráfico 12 - Humidade relativa interior referente a CC e CT(3º Período). ...86
LISTA DE ABREVIATURAS E DESIGNAÇÕES
CT Cobertura Tradicional CV Cobertura Verde
EPDM Monómero de etileno-propileno-dieno EPS Poliestireno expandido moldado
ETICS External Termal Insulation Composite System (Isolamento Térmico pelo Exterior) HF Termofluxímetro
IGRA International Green Roof Association LDPE Polietileno de baixa densidade NRC National Research Council of Canada PVC Policloreto de vinil
Te Temperatura exterior Ti Temperatura interior
Tsi Temperatura superficial interior U Coeficiente de Transmissão Térmica XPS Poliestireno Extrudido
Capítulo I
Capítulo I . Introdução
1 INTRODUÇÃO
1.1
Enquadramento
Atualmente, o setor de construção é um dos principais responsáveis por grande parte do consumo energético, tanto na sua construção como na sua exploração. Com a ineficiência energética apresentada pelos edifícios já existentes, e devido ao crescimento da população a necessidade de construção de novos edifícios, é estimado que as emissões de gases de efeito estufa a partir dos edifícios vão sofrer um aumento de mais do que o dobro nos próximos 20 anos se nada for feito. Portanto, para reduzir os impactos ambientais associados às emissões de gases com efeito de estufa a partir dos edifícios, é necessário que os responsáveis políticos definam estratégias de combate às emissões resultantes do setor da construção.
Neste contexto, a adoção de soluções construtivas mais sustentáveis apresenta-se como uma forma de minimizar o impacto negativo dos edifícios no meio ambiente. O uso eficiente de energia e da água, recurso a materiais mais eficientes e sustentáveis será uma mais valia para a redução destes impactos.
Uma construção sustentável terá de resultar de um esforço de convergência de todos estes princípios de forma a assegurar o cumprimento do essencial de cada um deles. O desenvolvimento sustentável está inerentemente ligado ao conceito de inovação, ao nível dos processos e das soluções que deve incluir a cooperação das diferentes intervenientes no setor. Uma importante inovação para a qual é necessário progredir é a reorganização e reestruturação do setor da construção. É indispensável uma revolução na mentalidade dos intervenientes na construção desde o promotor ao utilizador final, nomeadamente através do recurso a novos materiais e soluções construtivas. A vegetação nas coberturas e telhados é um dos mais inovadores campos de desenvolvimento da construção sustentável, sendo claramente uma solução com benefícios climáticos e tendo também a vantagem de melhorar a qualidade de vida urbana (Pinto 2014).
As coberturas verdes designam-se num sistema de construção que integram jardins nas coberturas de edifícios, habitações ou mesmo estruturas de apoio. É considerado todo o
Capítulo I . Introdução
1.2
Objetivos
Este trabalho de investigação tem como principal objetivo um contributo para o conhecimento do desempenho térmico de uma cobertura verde que sujeita a condições climáticas reais, por meio da comparação com o comportamento térmico de uma cobertura tradicional. Para isso pretende-se determinar o coeficiente de transmissão térmica “in situ” e a análise das condições termo-higrométricas.
1.3
Metodologia
Com vista à obtenção de resultados o presente estudo abordou os seguintes pontos: • Revisão bibliográfica sobre coberturas verdes;
• Projeto e construção de duas células de teste em Vila Real, que inclui uma cobertura verde e uma cobertura tradicional em chapa metálica;
• Instalação de um sistema de instrumentação e respetivo sistema de aquisição de dados;
• Análise dos parâmetros monitorizados e comparação do desempenho térmico entre as coberturas em estudo.
1.4
Organização do trabalho
A presente dissertação encontra-se organizada em cinco capítulos com a seguinte estrutura:
No primeiro capítulo é feito o enquadramento do tema em estudo, apresentam-se os objetivos que se pretendem alcançar e explica-se o processo metodológico utilizado para os atingir. Para finalizar é apresentada, resumidamente a estrutura da dissertação.
No segundo capítulo denominado por “Coberturas Verdes”, define‐se de uma maneira geral o conceito de coberturas verdes, procurando para tal perceber o seu enquadramento histórico desde a antiguidade até à atualidade. A seguir, é elaborada uma caracterização das coberturas verdes segundo a tipologia e constituição destas. No fim deste capítulo, são apresentados os vários benefícios que provêm da implementação de coberturas verdes nos
Capítulo I . Introdução
edifícios no que diz respeito ao ambiente, à sociedade e à economia, e também as suas barreiras.
No terceiro capítulo é apresentada a metodologia de ensaio, onde é feita uma caracterização das diversas fases de conceção das células de teste, são também descrito todos os equipamentos e software necessários à medição e avaliação dos parâmetros que permitem determinar o valor dos coeficientes de transmissão térmica “in situ”.
No capítulo quatro são apresentados e analisados os resultados obtidos no trabalho experimental. Proceder-se à análise dos diferentes parâmetros influenciadores do desempenho térmico para cada uma das coberturas em estudo.
Finalmente, no quinto capítulo, são apresentadas as principais conclusões do trabalho desenvolvido e enunciadas sugestões de trabalho futuro a realizar neste contexto, que permitirão aprofundar o conhecimento do comportamento térmico das coberturas verdes.
Capítulo II
Coberturas Verdes
Capítulo II – Coberturas Verdes
2 COBERTURAS VERDES
2.1
Introdução
Designam-se por coberturas verdes os sistemas que integram a vegetação como revestimento na cobertura de edifícios, cultivada de maneira propositada ou através da criação de habitats para que esta se autoestabeleça (Raposo 2013). As primeiras coberturas verdes aparecem em meio rural como uma forma económica de proteger as habitações das condições climáticas exteriores e em meio urbano como forma de aumentar a área verde ou como opção estética. Em Portugal o conceito de coberturas verdes, apesar de ainda não ser generalizado, começa a ganhar potencial entre engenheiros, arquitetos, projetistas e paisagistas (Rebelo 2013).
Em Portugal, as designações mais utilizadas para definir este tipo de coberturas são as coberturas ajardinadas ou coberturas verdes. Na literatura inglesa predominam diferentes definições tais como green roofs (coberturas verdes), eco roofs (coberturas ecológicas), living
roofs (coberturas vivas), planted roofs (coberturas com plantas) e vegetative roofs (coberturas
com vegetação). Existem ainda mais designações do que as mencionadas anteriormente, contudo, associam-se todas ao mesmo conceito. Neste trabalho optou-se por utilizar o termo de coberturas verdes, uma vez que green roofs é o termo mais conhecido internacionalmente para mencionar os sistemas construtivos das coberturas com revestimento vegetal.
Neste capítulo é apresentada a informação obtida através da pesquisa bibliográfica referente ao estudo efetuado nesta dissertação, de forma a se entender a importância de investigar e implementar este tipo de sistema construtivo. Inicialmente, é referido de uma forma breve o contexto histórico das coberturas verdes apresentando alguns exemplos no mundo e de seguida em Portugal. No seguinte subcapítulo são apresentados as características principais dos diferentes tipos de coberturas verdes, seguindo uma descrição sobre os sistemas de construção e respetiva constituição das coberturas verdes. Posteriormente, é realizada uma análise das vantagens e desvantagens, e no final do capítulo são indicadas as principais conclusões.
Capítulo II – Coberturas Verdes
2.2
Contexto histórico
As coberturas verdes não são uma solução recente. Este sistema construtivo é considerado prática de construção padrão em muitos países há já centenas, se não milhares de anos. Isto poderá dever-se principalmente às excelentes qualidades térmicas promovidas pela combinação das camadas de vegetação e substrato. Em climas frios, estas ajudam a manter o calor no edifício uma vez que a camada de vegetação e de solo serve como isolante, enquanto que em climas quentes contribui para manter o calor fora da edificação pelo facto da vegetação intercetar a radiação solar (Peck 1999).
De acordo com Dinsdale et al., (2006) a cobertura verde mais antiga e famosa são os Jardins Suspensos de Babilónia (Figura 1), considerados uma das sete maravilhas do mundo antigo. Construído provavelmente por volta de 600 a.C, cobria uma área de 2000 m2. Os
jardins eram compostos por árvores, arbustos e trepadeiras, levando historiadores a acreditarem que a sua construção existia para fins estéticos. Segundo Varela, (2011), foram construídos seis montes de terra artificiais com terraços compostos por bastantes árvores, apoiados em colunas de 25 a 100 metros de altura, construídos pelo rei Nabucodonosor (605-562 a.C.), com o objetivo de agradar a sua esposa Amitis que vivia com saudades dos campos e das florestas do reino onde nasceu. Como a pluviosidade era reduzida na Mesopotâmia, os jardins eram irrigados por água captada a montante do rio Eufrates. A água era elevada até cotas superiores da construção, através de uma bomba de roda a partir de poços, descendo por gravidade de terraço em terraço (Costa, 2010; Varela, 2011).
Figura 1 - Representação dos Jardins Suspensos da Babilónia. (Disponível em: Dinsdale et al., 2006)
Capítulo II – Coberturas Verdes
É provável que na Escandinávia existissem coberturas verdes anteriormente aos jardins da Babilónia apesar de estes serem referidos em vários textos antigos como sendo os mais antigos. Esta hipótese surge de observações empíricas, até ao século XIX, das tradicionais habitações dos países do norte da Europa. Os sod roofs (Torvtak ou telhados de turfa) eram característicos das populações vikings e a utilização deste tipo de coberturas continua atual (Silva, 2012). Estas coberturas tinham como fundamental função o isolamento térmico, proteção da impermeabilização e integração na paisagem. Utilizavam casca de bétula que era resistente ao solo e impermeável, normalmente eram constituídos por seis ou mais camadas de bétulas sobrepostas e por fim cobertas por prado. As cascas de bétula funcionava como selante, as camadas de gravetos como drenos, e o prado era utilizado para isolar a habitação e proteger as restantes camadas do vento (Figura 2) (Palha, 2012 citado por Caldeira, 2015).
Do renascimento chegam-nos exemplos de coberturas verdes tais como o jardim no topo da Torre de Guinigis (Figura 4 e Figura 5) em Lucca, Itália, esta contém um pequeno jardim de cobertura a 36,5 metros acima do solo. A torre, formalmente conhecida como Torre Benettoni integra uma casa construída pela abastada família Guinigi, ligada ao comércio de seda desde 1384. A partir do jardim tem-se uma ampla vista sobre toda a cidade e paisagem envolvente. Estão plantados antigos carvalhos sobre canteiros de tijolo sobrelevados (61 cm), e são regados por um sistema de rega subterrâneo. Não é conhecida a data precisa da construção do jardim, contudo, o desenho do jardim aparece na planta da cidade de 1660
Figura 3 - Edifício tradicional de Haukadalur, Islândia. (Disponível em: Burgess, 2004)
Figura 2 - Esquema do perfil de uma cobertura de turfa. (Disponível em: Palha, 2012 citado por Caldeira, 2015)
Capítulo II – Coberturas Verdes
No início século XX, a introdução do betão na construção de edifícios como material estrutural, inovou os sistemas de construção pelas suas características e benefícios apresentados, como o seu baixo custo, a possibilidade da construção vertical e a criação de coberturas e telhados planos na maior parte dos edifícios das áreas urbanas. O sistema construtivo das coberturas proporcionava agora cargas maiores e melhores sistemas de impermeabilização, levando ao desenvolvimento e expansão das coberturas verdes (Costa 2010).
Até meados do século 20 as coberturas verdes eram vistas como sendo uma prática característica de certas regiões. Contudo, em 1960, devido à crescente preocupação acerca da qualidade do ar e a rápida redução de espaços verdes em zonas urbanos, as coberturas verdes começam a ser consideradas como uma solução “verde”, passando a desencadear no norte da Europa. (Peck, Steven W e Kuhn 2012). Em 1975, na Alemanha a FLL (Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau) foi fundada e tinha como objetivo estudar a tecnologia de vegetação. Em 1978 com a formação de um grupo de trabalho, foi iniciado um conjunto de investigação que pretendia estudar esta tecnologia considertando a tipologia extensiva e intensiva de coberturas verdes, descrevendo principalmente o grau de sustentabilidade e a quantidade de manutenção exigida por cada tipo de vegetação. A FLL em 1982, emite a primeira diretiva para o planeamento, instalação e manutenção de coberturas verdes, referindo os seus princípios urbanos, ecológicos e económicos básicos, que na atualidade se mantêm em utilização (Werthmann, 2007 citado por Raposo, 2013). Na Alemanha, o mercado de coberturas verdes expandiu-se rapidamente na década de 1980, apresentando uma taxa de crescimento anual entre os 15 e os 25%, o que corresponde a um aumento de 1 para 10 milhões de m2 de coberturas verdes. Este
Figura 4 - Torre de Guinigis. (Disponível em: http://www.kuriositas.com/2013/01/torre-guinigi-tower-with-oak-trees-on.html)
Figura 5 - Jardim no topo da torre de Guinigis. (Disponível em: Vasconcelos, 2012)
Capítulo II – Coberturas Verdes
crescimento deve-se em grande parte aos incentivos da legislação e subsídios municipais. A Alemanha é considerada pioneira na tecnologia moderna de coberturas verdes (Peck, 2012). Seguiram-se outros países Europeus que aplicaram legislação, regulamentos e apoios a quem utilizasse este tipo de solução. Atualmente várias cidades incorporaram nos seus regulamentos municipais benefícios aos promotores que adotarem coberturas verdes nos edifícios. No Canadá e nos Estados Unidos a implementação de coberturas verdes demorou no mínimo mais dez anos do que na Europa. Fabricantes europeus dos sistemas de coberturas verdes durante os anos noventa arriscaram entrar no mercado Norte-Americano. Devido à falta de informação sobre esta tecnologia e da vontade política de aplicação de tecnologia sustentável, no princípio a introdução do mercado não foi fácil (Pinto 2014).
Os primeiros registos de coberturas verdes em Portugal são os socalcos ajardinados junto à cascata na Quinta Real de Caxias (Figura 6), assim como o jardim suspenso na Quinta Real de Queluz (Figura 7), exemplos do período Barroco português, edificados no século XVIII. Foram construídos sobre a cobertura de grandes reservatórios de água que fazem parte do sistema de captação e distribuição de água dos jardins. Os jardins na cobertura foram pensados sob o ponto de vista técnico para se conseguir um terraço plano que permitisse o traçado simétrico dos canteiros de buxo, seguindo a estética das influências francesas (Costa 2010).
No século XX, no fim dos anos 60 em Lisboa, os arquitetos paisagistas Viana Barreto, Álvaro Dentinho e Albano Castelo Branco projetaram a cobertura verde do Hotel Ritz (Figura 8). Este projeto suporta uma abordagem estética que evidencia os princípios fundamentais modernistas presentes na Carta de Atenas, promovendo a melhoria do ambiente urbano (Costa 2010).
Figura 6 – Socalcos ajardinados da Quinta Real de Caxias.
Figura 8 - Terraço do Hotel Ritz. (Disponível em: Costa, Figura 7 - Jardim Pênsil na
Capítulo II – Coberturas Verdes
No início dos anos 70, é construída a cobertura do parque de estacionamento subterrâneo da Fundação Calouste Gulbenkian (Figura 9) projetada pelos arquitetos paisagistas Gonçalo Ribeiro e Viana Barreto. Devido à sua estética ainda atual e pelo seu caráter naturalista em que a componente ecológica está relacionada com a escolha de vegetação nativa, torna-se um ponto de referência na história de coberturas verdes em Portugal. Esta cobertura foi projetada de modo a ser bastante sustentável, conservando a vegetação com reduzidos custos de manutenção (Caldeira 2015).
No princípio dos anos 80 em Picoas, é instalada uma cobertura verde sobre o edifício da Portugal Telecom (Figura 10), projeto da autoria do arquiteto paisagista Manuel Sousa da Câmara. Esta cobertura foi projetada adotando um sistema eficiente de drenagem e, neste sentido constitui um desenho de grande componente sustentável pela implícita preocupação na gestão dos recursos necessários à sua dimensão (Costa 2010).
O estádio Municipal de Braga, conhecido por “A pedreira”, pois encontra-se inserido numa encosta rochosa. É uma obra de arte de referência no nosso país devido ao seu caráter inovador, beleza e enquadramento paisagístico. Inaugurado em 2003 e projetado pelo arquiteto Eduardo Souto Moura, neste estádio devido à falta de espaço na sua envolvente e de modo a criar uma solução que compatibiliza a sua função desportiva com a necessidade de espaço à receção de espectadores sem perturbação da área ambiental que o rodeia. O relvado desportivo está instalado sobre a cobertura do parque de estacionamento automóvel (Ferreira 2013).
Mais recentemente, em 2011, foi construída a ETAR de Alcântara (Figura 12) a maior cobertura verde de Portugal, da autoria dos arquitetos Frederico Valsassina e Manuel Aires Mateus. Este projeto teve como principal objetivo base a reposição original da encosta onde está inserido. Em cada laje foi plantada apenas uma espécie vegetal com uma cor, formando Figura 9 - Coberturas Verdes da
Fundação Calouste Gulbenkian
(Disponível em:
http://www.patrimoniocultural.pt)
Figura 10 - Vista aérea do Edifício da Portugal Telecom em Picoas. (Disponível em: Costa, 2010)
Figura 11 - Estádio Municipal de Braga. (Disponível em: http://daydreamtrip.blogspot.pt/)
Capítulo II – Coberturas Verdes
Também em 2011, foi instalada numa moradia particular em Vila Nova de Gaia (Figura 13), uma cobertura verde extensiva com aproveitamento de energia solar projetada pela Neoturf. Esta cobertura tem como objetivos a proteção do anexo, contribuição para o aumento do tempo de vida do sistema de impermeabilização, aumento da área verde em contexto urbano, aumento da capacidade de retenção de águas pluviais, melhoria da qualidade estética, aumento da biodiversidade, capacidade do isolamento térmico e acústico, redução do efeito “ilha de calor” e mitigação da poluição do ar, tornando-se assim uma cobertura verde extensiva exemplar (Varela 2011).
Em 2013, foi inaugurado o Passeio dos Clérigos no Porto (Figura 14), com a adoção de cobertura verde, diferenciando-se pela plantação de oliveiras centenárias. Através desta construção foi possível conciliar a atividade comercial e turística com a valorização do espaço e património envolvente (Ferreira 2013).
Estão a começar a utilizar-se em muitas regiões do mundo as coberturas verdes, sendo que os fatores de motivação da implementação do sistema podem variar de acordo com clima, a cultura, a política e também os benefícios que apresentam. O estudo para proporcionar novos materiais e processos de construção, tem mostrado resultados bastantes satisfatórios e encorajadores.
Atualmente, os especialistas deste tema defendem que a implementação de vegetação sobre cobertura, só se torna um problema se as plantações forem efetuadas incorretamente,
Figura 13 - Moradia particular, Vila Nova de Gaia. (Disponível em: http://www.neoturf.pt/)
Figura 14 - Cobertura verde do Passeio dos Clérigos, no Porto. (Disponível
em:http://archquisition.blogspot.
pt/2014/02/praca-de-lisboapasseio-dos-clerigos.html) Figura 12 - Cobertura verde da
ETAR de Alcântara. (Disponível em: http://ancv.webnode.pt/)
Capítulo II – Coberturas Verdes
Tabela 1 - Resumo das preocupações Formais e Sustentáveis ao longo do tempo. (Adaptado de Caldeira, 2015)
Preocupações Sustentáveis Estética
600 a.C. e 450 a.C. Regularização térmica. Há uma forte preocupação com a estética.
Telhados de turfa desde a pré-história
Principal função de isolamento térmico, proteção da impermeabilização, purificação do ar e integração na paisagem servindo de abrigo e fonte de alimento para animais.
Integração na paisagem.
Idade média, Renascimento,
barroco
Não tem. Preocupações formais e estéticas,
de enquadramento paisagístico dos edifícios.
Modernismo
Uso e a função ecológica passaram a constituir os dois principais pressupostos da conceção da paisagem, ambos com fortes repercussões na sua forma. Nova visão funcionalista baseia-se na ciência e na razão, acabando com a visão imaginativa, que está na base do processo criativo.
As funções de uso são o ponto de partida para chegar à forma.
Pós-modernismo
Reforça a ideia do projeto da paisagem como expressão cultural e não como uma simples medida reparadora para a resolução dos problemas.
Prioridade da forma sobre a função.
2.3
Tipologias de coberturas verdes
O tipo de cobertura verde escolhido deve ser adequado ao edifício, devendo ser tidas em conta vários fatores, como o uso, o tipo de vegetação e os requisitos de manutenção pretendidos, a capacidade estrutural do edifício, o clima da região e os métodos de execução (Berardi, 2014). Segundo a International Green Roof Association (IGRA) as coberturas verdes são classificadas em três tipos: coberturas intensivas, coberturas semi-intensivas e coberturas extensivas.
Outro conceito mais recente que também tem vindo a ser desenvolvido são as coberturas castanhas (Brown roof), que em português é apresentado frequentemente como coberturas para a diversidade. Estas coberturas consideram-se castanhas logo após a sua construção, uma vez que que foram cobertas com substrato proveniente do próprio local dos edifícios (podendo ser pedaços de tijolos e betão, areias e subsolos), mas nenhuma vegetação foi propositadamente instalada. A intenção é que a cobertura crie espontaneamente habitats que atrairão fauna e flora e o resultado final será o de uma cobertura em tons de verde (Van Lennep 2008).
A Figura 15 apresenta, resumidamente, as principais características referentes a cada uma das coberturas apresentadas pela IGRA.
Capítulo II – Coberturas Verdes
Cobertura Extensiva
Altura do Substrato: 6 a 20 cm Peso próprio: 60 a 150 kg/m2
Vegetação: Musgos, ervas, sedum, gramíneas
Custos: Baixo Manutenção: Baixa Irrigação: Não
Uso: Ecológico (não acessíveis)
Cobertura Semi-Intensiva
Altura do Substrato: 12 a 25 cm Peso próprio: 120 a 250 kg/m2
Vegetação: Arbustos, relva, herbáceas Custos: Médio Manutenção: Periódica Irrigação: Periódica Uso: Jardim Cobertura Intensiva Altura do Substrato: 15 a 40 cm Peso próprio: 180 a 500 kg/m2
Vegetação: Árbores e arbustos Custos: Alto
Manutenção: Alta Irrigação: Regular Uso: Jardim/ Parque
Figura 15 - Comparação de características das coberturas extensivas, semi-intensivas e extensivas com base na classificação IGRA (Adapado de Fernandez-Cañero, 2013)
2.3.1 Coberturas verdes extensivas
As coberturas verdes extensivas são um método de plantação que têm como filosofia o pouco impacto na estrutura pois usam substratos com pouco peso e tecnologias de construção modernas. São adequadas para telhados de grandes dimensões e o seu processo de construção é tecnicamente simples e permite a aplicação também em telhados inclinados. Os tipos de plantas que podem ser utilizados para as coberturas verdes extensivas são limitados, as mais utilizadas são os musgos, as gramíneas e os seduns, sendo que o sedum é o mais utilizado nas coberturas extensivas devido às suas características de resistência às
Capítulo II – Coberturas Verdes
Atualmente, são as coberturas verdes mais projetadas e as que apresentam menores custos em todas as fases. Possuem um custo baixo na fase de instalação, e um custo mínimo na fase de manutenção. O uso de sistema de rega não é obrigatório, mas é aconselhado em climas como o do território português devido aos extensos tempos sem precipitação. A camada de substrato nas coberturas extensivas é a que apresenta uma menor espessura, na ordem dos 6 a 20 cm de profundidade (IGRA 2016).
Segundo (Peck 1999), algumas vantagens na utilização deste tipo de solução são:
• Ser adequado para grandes áreas e para coberturas com inclinação de 0 a 30 º; • A vegetação utilizada pode crescer espontaneamente sem intervenção humana
concedendo-lhe um carácter mais natural;
• É relativamente mais económico e tem peso reduzido quando comparado com o tipo de cobertura intensiva;
• Pode dispensar o uso de sistema de irrigação e de sistema de drenagem; • Reduzida manutenção e elevado tempo de vida.
Apesar de apresentar muitas vantagens também se destacam algumas desvantagens no uso deste tipo de coberturas verdes sendo mais importante as seguintes:
• O tipo de plantas a utilizar é limitado;
• Geralmente não podem ser acessíveis para atividades recreativas;
• Possuem menor capacidade de retenção de água no substrato e menor isolamento do que os outros tipos de coberturas, dado que as espessuras são mais baixas. A Figura 16, do Lillie Road em Londres, é um exemplo de uma cobertura verde do tipo extensiva. Lillie Road é um conjunto habitacional social construído em Fulham, Londres, cuja construção foi concluída em 2003. A principal razão para a adoção da cobertura ajardinada foi a contribuição que esta poderia ter na redução do escoamento superficial.
Capítulo II – Coberturas Verdes
2.3.2 Coberturas verdes intensivas
As coberturas verdes do tipo intensivo são implementadas para criar um ambiente natural semelhante aos jardins convencionais e permitem a instalação de uma grande variedade de plantas que podem ir desde relvados e arbustos a árvores de pequeno e médio porte, tornando-se atrativos para a biodiversidade e proporcionando também espaços de lazer. Requerem manutenção, um sistema de rega e uma profundidade de substrato adequada ao sistema radicular da vegetação instalada (Berardi, 2014).
São instaladas normalmente em edifícios construídos de raiz, devido à carga intensa a que a estrutura do edifício fica sujeita, embora na atualidade, devido á utilização de composições de substratos mais leves, o peso das coberturas verdes tem vindo a diminuir. A espessura do substrato normalmente utilizado fica entre os 15 e 40 cm, 15 cm como valor mínimo, sendo que os 40 cm podem ser ultrapassados dependendo das necessidades de algumas espécies. A estrutura do edifício terá de suportar um valor até 500 kg/m2, para os valores normais de
espessura do substrato e restantes camadas (IGRA, 2016).
Segundo (Peck 1999), algumas vantagens na utilização deste tipo de solução são:
• Permitir uma grande diversidade de plantas conduzindo a uma maior diversidade de habitats;
• Possuir uma maior capacidade de retenção de águas pluviais em consequência da espessa camada de substrato;
• Possuir melhores propriedades de isolamento tanto a nível térmico como acústico; • Permitir acessibilidade de pessoas, traduzindo-se numa área funcional onde se podem
desenvolver atividades de lazer e até atividades agrícolas.
As desvantagens principais no uso do tipo de cobertura verde intensivo são as seguintes: • Necessitarem de reforço estrutural devido às elevadas cargas que são transmitidas à
estrutura do edifício;
Capítulo II – Coberturas Verdes
Um exemplo de cobertura verde do tipo intensivo é a Escola de Arte, Design e Multimédia de Nanyang, Singapura (Figura 17). Trata-se de um edifício de 5 andares que ocupa uma zona do campus universitário de Singapura. A intenção dos projetistas era que o edifício se misturasse organicamente com a envolvente.
Figura 17 - Cobertura verde do tipo intensivo, Escola de Arte, Design e Multimédia de Nanyang, Singapura. (Disponível em: http://inhabitat.com/amazing-green-roof-art-school-in-singapore/nanyang)
2.3.3 Coberturas verdes semi-intensivas
O conceito de coberturas verdes semi-intensivas acaba por ser um conceito relativamente recente, que tem vindo a ser explorado por vários projetistas de modo a tentar obter o melhor das coberturas extensivas, mas com a possibilidade de permitir a utilização do espaço.
A manutenção e a rega necessitam de ser regulares, tendo em atenção as necessidades das espécies utilizadas. Os custos associados nas fases de instalação e de manutenção, são superiores aos das coberturas extensivas, mas inferiores quando comparados com as coberturas do tipo intensivo. A espessura de substrato utilizado situa-se entre os 12 e os 25 cm, e o peso próprio varia entre os 120 kg/m2 e os 200 kg/m2, o que permite diminuir a carga
sobre a estrutura do edifício em relação à das coberturas intensivas, mas com um leque mais alargado de possibilidades de espécies vegetais em relação às coberturas do tipo extensivo (IGRA 2016).
Na Figura 18 e Figura 19 apresenta-se a Cobertura da Biblioteca Pública de Vancouver, é um exemplo de cobertura verde semi-intensiva.
Capítulo II – Coberturas Verdes
2.4
Sistemas de coberturas verdes
Atualmente existem no mercado diferentes opções sobre o sistema construtivo de coberturas verdes que os utilizadores e donos de obra podem implementar. Os sistemas mais relevantes existentes no mercado internacional são o sistema multicamada (mais usual) e o sistema monocamada, e dentro do sistema monocamada aquele que tem mais relevo é o sistema modular (Lopes 2016).
A construção em multicamada engloba soluções de várias camadas, aplicando cada camada individualmente. A construção em camada única engloba soluções que aplicam uma única camada de suporte de vegetação que desempenha igualmente funções filtrantes e drenantes (Coelho 2014).
2.4.1 Construção em multicamada
A coberturas verdes constituídas por várias camadas, sendo considerado um sistema de coberturas verdes em multicamadas, podem possuir diferentes características e componentes consoante as necessidades da cobertura a adotar. Como em qualquer sistema de cobertura, qualquer camada tem associada a função para a qual é concebida, de forma a desempenha-la da melhor maneira possível. Nas secções seguintes são aprofundadas as características e
Figura 18 – Cobertura verde do tipo semi-intensivo -Biblioteca Pública de Vancouver.
(Disponível em::
http://www.hydrotechusa.com/projects/vancouv er-public-library-central-branch)
Figura 19 – Cobertura verde do tipo semi-intensivo, Biblioteca Pública de Vancouver.
(Disponível em :
http://www.hydrotechusa.com/projects/vancouv er-public-library-central-branch)
Capítulo II – Coberturas Verdes
Vegetação Camada filtrante Substrato Camada drenante Camada de proteção Camada de Impermeabilização Plataforma do telhadoFigura 20 - Componentes da cobertura verde. (Adaptado de Vijayaraghavan, 2016).
2.4.1.1 Vegetação
A vegetação constitui a camada superior que adiciona vida ao sistema de cobertura verde, mais especificamente o sucesso de qualquer cobertura verde depende da qualidade e do quanto saudável as plantas são. É fundamental ter em conta as condições locais para a criação de uma dada espécie ou de um conjunto de espécies vegetais numa cobertura verde. Fatores como as variações de temperatura, a radiação solar, as condições de luz, as humidades locais, as velocidades do vento e a poluição atmosférica condicionam fortemente a vegetação, podendo aumentar consideravelmente o risco de desidratação e provocar danos na vegetação e no substrato de uma cobertura verde. Alguns cuidados na seleção da vegetação e no cultivo são necessários de forma a resistir às adversidades impostas pelas condições exteriores. A escolha do tipo de plantas recai naquela que apresenta melhor capacidade de adaptação dos motivos já mencionados. No caso das coberturas extensivas, é vantajoso escolher vegetação nativa perene, de pequeno porte, com reduzidas necessidades de manutenção e boa capacidade regenerativa (Santos 2012).
As espécies do tipo Sedum são as mais populares e confiáveis para coberturas verdes extensivas em todo o mundo, devido à sua capacidade de limitar a transpiração e armazenar o excesso de água a fim de sobreviver a condições de seca. No entanto, o uso generalizado de Sedum é também uma desvantagem, visto limitar a diversidade de espécies e os estudos experimentais indicarem como resultado positivo a relação entre a riqueza de espécies de
Barreira de raízes Camada de isolamento
Capítulo II – Coberturas Verdes
plantas e a riqueza dos ecossistemas. Tendo em conta o ambiente de condições extremas em coberturas, as características favoráveis de vegetação para coberturas verdes extensivas são as seguintes: capacidade de resistir a condições de seca, sobreviver em condições de nutrientes mínimos, boa cobertura de solo, menor manutenção, rápida multiplicação e raízes curtas. As coberturas intensivas podem incorporar uma ampla variedade de espécies de plantas como arbustos e árvores de pequeno e médio porte, graças à elevada espessura que a camada de solo pode adotar (Vijayaraghavan 2016).
Na seguinte tabela demonstra alguns exemplos de vegetação consoante o tipo de cobertura verde que se pretenda implementar.
Tabela 2 - Exemplo de plantas tipo para cada cobertura. (Adaptado de Ferreira, 2013) Extensivo Semi-intensivo Intensivo
Seduns Plantas herbáceas Relvas Arbustos Relvados Árvores 2.4.1.2 Substrato
Capítulo II – Coberturas Verdes
altura do substrato. Por outro lado, não se pode esquecer que este é o elemento pesado do sistema e o dimensionamento estrutural da laje, pilares, vigas e fundações estão dependentes em grande percentagem deste elemento e da sua correta caracterização (Borga 2012).
Um substrato deve ter uma composição que proporcione as seguintes propriedades (GRO 2014):
• Ser leve;
• Ter resistência ao fogo, evitando altas proporções de matéria orgânica; • Ser livre de ervas daninhas, doenças e pragas;
• Ter resistência a agentes erosivos climáticos: vento, humidade, pluviosidade, etc; • Ser permeável à água, evitando encharcamento.
De acordo com Palha (2011), o substrato nas coberturas verdes mais antigas, era um dos problemas que os projetistas tinham que enfrentar. O seu peso inluencia a carga que a cobertura vai exercer na estrutura do edifício devido a esta ser uma das camadas de maior espessura. A composição do substrato é variável e a escolha dos materiais orgânicos e inorgânicos dependerá das características do meio envolvente e da finalidade da cobertura instalada. Atualmente, têm sido feitas misturas de modo a diminuir ao máximo o peso do substrato, mantendo todas as funções necessárias ao adequado crescimento da vegetação. De modo a diminuir a carga que esta camada exerce, têm sido adicionados à mistura substâncias mais leves como materiais reciclados, derivados de petróleo, produtos orgânicos, vegetais e minerais. Existe uma composição geral do substrato que possui uma mistura de materiais orgânicos, como casca de pinheiro, terra vegetal ou turfa, com materiais minerais, como tijolo partido ou argila expandida, no entanto, a composição específica depende do fabricante. A espessura de substrato necessária depende do tipo de vegetação projetada. Numa cobertura verde extensiva, com vegetação de pequenas dimensões, a espessura do substrato varia entre 0,06 e 0,2 m. Em Portugal, devido à taxa de precipitação não ser regular durante todo o ano, a espessura mínima aconselhada é de 0,80 m. Para coberturas verdes intensivas, em que temos vegetação de médio porte, os valores situam-se entre 0,15 e 0,40 m, existindo casos em que pode ser necessário recorrer a 1 m de espessura de substrato (Dias 2014).
Capítulo II – Coberturas Verdes
2.4.1.3 Camada filtrante
A camada filtrante num sistema de coberturas verdes é colocada entre o substrato e a camada drenante e tem como finalidade a retenção das partículas mais finas e os nutrientes do substrato, evitando a colmatação dos vazios da camada drenante. Os materiais que a compõem devem apresentar elevada permeabilização à água, uma boa resistência à ação mecânica das raízes e neutralidade química e biológica evitando reações com o substrato, de forma a que esta seja eficaz nas suas funções. Para esta camada os materiais usados são os denominados geotêxteis não tecido cuja composição é habitualmente à base de fibras de propileno ou poliésteres (Santos 2012).
Figura 21 - Material da camada filtrante tipo. (Disponível em: http://www.archiexpo.com/prod/zinco-gmbh/product-66390-480542.html)
2.4.1.4 Camada Drenante
A camada drenante tem a função de escoar o excesso de água do substrato proveniente da chuva ou da irrigação, impedindo o alagamento da cobertura verde que aumentaria a carga sobre a estrutura e preservando a saúde das raízes da vegetação. As coberturas extensivas que apresentam pelo menos 5º de inclinação e espessura até 25 cm dispensam a camada drenante. No entanto, qualquer outro tipo de cobertura verde necessita de um bom sistema drenante que deve ser composto por ralos uniformemente distribuídos e protegidos por uma camada de geotêxtil para impedir a obstrução da passagem da água. Os materiais usados na camada drenante devem ser resistentes o suficiente para suportar a carga das camadas
Capítulo II – Coberturas Verdes
Algumas soluções técnicas para a camada drenante são as seguintes:
• Materiais granulares como, brita, lascas de pedra, rocha, entre outros em que os materiais apresentam espaços porosos;
• Tapetes porosos, os quais funcionam como esponjas que absorvem a água em toda a sua estrutura. Um aspeto positivo destes tapetes é que normalmente estes produtos são fabricados de materiais reciclados. Contudo, apresentam como desvantagem, a hipótese de grande absorção de humidade do substrato afetando a vegetação; • Módulos de drenagem de plástico em poliestireno, que são leves, e se apresentam
sob formas diferentes. Sendo um material extremamente leve, pode ser combinado com recheios granulares, deixando espaço para o armazenamento de água. Estes módulos requerem manutenção, uma vez que devem estar livres de plantas ou outras partículas, para que não surja o problema do entupimento de tubagens e excesso de água acumulado (Dhalla 2010).
O material mais frequentemente usado na camada drenante é, na generalidade dos casos, à base de materiais pré-fabricados, por apresentar boa capacidade de retenção e drenagem de água e baixo peso.
Figura 22 – Material da camada de drenagem e retenção de água tipo. (Disponível em:
Capítulo II – Coberturas Verdes
2.4.1.5 Camada de proteção
O desempenho da membrana de impermeabilização é consideravelmente afetado a longo prazo pela exposição à radiação ultravioleta, por altas temperaturas e ciclos térmicos, levando eventualmente a uma quebra da composição química da membrana. A configuração da camada de proteção tem como finalidade a proteção da membrana de impermeabilização dos anteriores elementos e eventuais danos mecânicos, prolongando assim substancialmente a vida do sistema (Associates 2009). O material mais usado é o tecido geotêxtil, no entanto, outros materiais como telas plásticas poderão ser aplicados (Dias 2014).
Figura 23 - Material da camada de proteção tipo. (Disponível em:
http://www.archiexpo.com/prod/zinco-gmbh/product-66390-1134231.html#product-item_481758)
2.4.1.6 Barreira de raízes
A barreira de raízes tem como principal finalidade evitar que as raízes perfurem a membrana de impermeabilização e penetrem na laje, evitando a degradação do edifício. Algumas camadas de impermeabilização já desempenham essa função, mas tal não invalida a colocação de uma camada extra, particularmente para esta finalidade. Existem outras camadas que também fornecem alguma resistência à penetração das raízes, nomeadamente a camada filtrante utilizada para separar o substrato do sistema drenante (Castelo-Branco 2012).
Capítulo II – Coberturas Verdes
Tabela 3 - Materiais constituintes da barreira de raízes. (Adaptado de Ferreira, 2013)
Material Impermeabilizantes EPDM
PVC Betume-Polímetro
Exemplo
2.4.1.7 Camada de isolamento
A camada de isolamento tem o objetivo de reduzir as transferências térmicas entre o exterior e o interior. Embora a camada vegetal funcione como isolamento devido à sua baixa condutividade térmica, em grande parte das situações deverá ser aplicado um isolamento térmico que contribua para limitar as variações de temperatura na cobertura verde. A espessura do isolamento térmico nas coberturas verdes é inversamente proporcional à espessura da camada de terra vegetal adotada. Esta camada é dispensada nas coberturas verdes intensivas, já que a terra vegetal assume o papel de redução das transferências de calor (Pinto 2014).
O isolamento térmico poderá estar presente na cobertura sobre a membrana de impermeabilização (cobertura invertida) ou sob a mesma (cobertura tradicional). Esta camada deve ser escolhida tendo em conta a tipologia adotada (cobertura invertida ou tradicional). No caso de a cobertura ser invertida este material deverá ser resistente à água, visto que o isolamento térmico se encontra sobre a membrana de impermeabilização (J. R. R. da Silva 2012). Os materiais mais usados em Portugal são o poliestireno expandido moldado (EPS) e, principalmente, o poliestireno expandido extrudido (XPS) (Figura 24), (Alves 2013).
Capítulo II – Coberturas Verdes
2.4.1.8 Camada de impermeabilização
A camada que está em contacto com o edifício denomina-se membrana de impermeabilização e a sua função é a de proteção da estrutura contra as infiltrações de água provenientes das camadas superiores. A correta colocação da camada de impermeabilização é fundamental para o funcionamento correto de uma cobertura verde. Esta camada impede a passagem de água da cobertura para a estrutura do edifício, evitando as infiltrações. A aplicação deve ser cuidada e precisa de maneira a impedir a ocorrência de falhas. Em caso de dano, pode ser necessário remover as camadas superiores da área afetada para efetuar a reparação, o que em termos de custos e tempo pode ser bastante dispendioso. Os projetistas devido a estas dificuldades de reparação optam por reforçar a espessura da camada de impermeabilização ou, noutros casos, reforçar com o aumento do número de camadas impermeáveis. Após da aplicação desta camada é importante fazer uma verificação para conferir a eficácia da mesma. De forma a verificar que não existe infiltração é recomendado fazer um teste com a libertação de água, em que esta deve ficar algum tempo sobre a cobertura (Dias 2014).
Atualmente existe uma extensa oferta de soluções de impermeabilização, sendo as mais usuais as membranas de betume, membranas líquidas e membranas de PVC. Na Tabela 4 estão representadas algumas soluções tipo de impermeabilização.
Tabela 4 - Soluções tipo de impermeabilização. (Adaptado de Pinto, 2014)
Membrana de betume
Membranas de betume elastómero (SBS) (figura)
Membranas de betume à base de plastómeros(APP)
Membrana líquida
Membranas líquidas à base de borracha butílica.
Membrana líquida à base de uma dispersão.estireno-acrílica
Membranas líquidas de poliuretano Membrana em PVC
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2.4.1.9 Outras camadas
Segundo Coelho, (2014) dependendo da solução de cobertura verde adotada, podem ainda existir outras camadas, como são os exemplos da camada de barreira ao vapor, camada de separação e camada de dessolidarização.
• Barreira ao vapor
A barreira ao vapor é executada em sistemas onde a camada de impermeabilização está sobre o isolamento térmico (cobertura tradicional). Este elemento tem como função criar um obstáculo ao fluxo de água proveniente dos compartimentos inferiores à zona fria da cobertura, impedindo a condensação e eventual redução da capacidade isolante do sistema. Os materiais definidos para esta camada têm de possuir necessariamente propriedades de estanqueidade para impedir a passagem de fluidos. Alguns exemplos desses materiais são os feltros (fibra de vidro, poliéster não tecido), as telas betuminosas, os filmes de polietileno e as folhas de alumínio (Morgado, 2012).
Nas situações em que o isolamento térmico se sobrepões à camada de impermeabilização (coberturas invertidas), é dispensada a utilização desta camada (Alves, 2013). Neste caso, a impermeabilização cumpre o papel de barreira ao vapor, uma vez que se encontra sob o isolamento térmico. O sistema de cobertura invertida permite eliminar o risco de ocorrência de condensação intersticial, uma vez que a membrana de impermeabilização/ barreira anti vapor se conserva quente e a temperatura na face inferior da barreira se conserva bastante acima da temperatura do vapor de água que passa para o estado líquido, chamado de ponto de orvalho. Na execução desta barreira, devem ser tido em conta os seguintes cuidados: aplicar os produtos de forma uniforme; evitar perfurações por menores que sejam; executar com continuidade; executar a vedação das juntas por sobreposição de no mínimo 5 cm, na aplicação de mantas, lâminas ou filmes (Poça, 2015).
• Camada de separação
Esta camada destina-se a evitar o contato entre materiais quimicamente incompatíveis como as telas de PVC e placas de poliestireno extrudido ou poliuretano e membranas betuminosas, e para impedir tensões e níveis de atrito entre os diferentes materiais por interposição de uma manta de geotêxtil (Barros, 2008 e Coelho, 2014).
Capítulo II – Coberturas Verdes
• Camada de dessolidarização
A camada de dessolidarização é colocada entre a camada de proteção e o sistema de impermeabilização com o objetivo de manter afastado o revestimento de impermeabilização da camada de proteção, contribuindo para a minimização dos riscos resultantes das ações mecânicas, proteger das variações dimensionais e tensões adicionais, bem como permitir a drenagem de água que se infiltre até esse nível (Barros, 2008 e Poça, 2015). Tanto em sistemas com telas betuminosas como em membranas de PVC, esta camada é essencial. Nas membranas de PVC serve para separar do isolamento térmico e nas telas betuminosas para separar da proteção pesada e do isolamento térmico. Para efetuar esta separação pode ser aplicado papel Kraft ou manta geotêxtil (Poça, 2015).
2.4.2 Construção em monocamada
Ao sistema construtivo monocamada pertence o sistema de coberturas verdes modulares, que consiste na criação de um sistema em pequenas partes padronizadas que são facilmente instaladas e repostas. Para os sistemas de coberturas verdes, os módulos são muitas vezes blocos auto-sificientes pré-plantados, dando um efeito verde instantâneo e maior flexibilidade na fase de inspeção, manutenção e reparação. É importante prever a necessidade de camadas como a barreira anti-raízes, a camada de proteção e sistema de impermeabilização referidos anteriormente (Coelho, 2014).
Normalmente, os sistemas modulares levam menos tempo a instalar, e devido á sua facilidade de instalação, a mão-de-obra é menos especializada, o que torna este sistema mais económico. Frequentemente esta solução é utilizada para coberturas verdes extensivas com uma profundidade de solo de 25 a 150 mm, podendo atingir um peso de cerca de 70 a 220 Kg/m2 (Hui, 2008).
Segundo Coelho (2014), os sistemas modulares de cobertura verde podem ser divididos em três tipos principais, nomeadamente, sistema de tapete, sistema de bandeja e sistema de saco.
Capítulo II – Coberturas Verdes
vez que a camada de substrato é bastante fina e apenas estes tipos de vegetação se adptam (Borga 2012).
Figura 25 - Sistema de tapete de cobertura verde. (Disponível em: Hui and Chan 2008)
A Figura 26, mostra as diversas fases de montagem de um sistema de bandeja. Hoje em dia, o sistema de bandeja é o tipo de sistemas modulares mais usado em coberturas verdes. Consiste na aplicação de recipientes de plástico individuais e justapostos, sendo preenchidos com um sistema de drenagem, substrato e vegetação antes da instalação. Como o substrato está contido na bandeja, pode ser facilmente removido ou substituído, sem afetar a estrutura original ou outras plantas (Hui, 2008).
Figura 26 - Sistema de bandeja de cobertura verde. (Disponível em: Hui, 2008)
O sistema de saco (Figura 27), é constituído por módulos flexíveis que podem facilmente conformar-se a áreas irregulares. Nesta solução, o substrato permanece selado dentro do módulo do tecido até serem criadas aberturas de modo a plantar, depois de posicioná-los na
Capítulo II – Coberturas Verdes
Figura 27 - Sistema de saco de cobertura verde. (Disponível em: Hui and Chan 2008)
Uma das barreiras apontadas para os sistemas modulares é justamente o encontro dos módulos de bandeja que ficam percetíveis e expostos a agentes agressivos acelerando o processo de envelhecimento. Em resposta a este problema surgiram os sistemas híbridos modulares (Figura 28). Os módulos são interligados entre eles na camada de drenante permitindo uma coesão do conjunto. Uma vez instalados os painéis laterais são totalmente removidos, possibilitando uma integração total no substrato e uma superfície natural contínua durante todo o ano (Coelho 2014).
Figura 28 - Sistema híbrido de cobertura verde. (Disponível em: Coelho 2014)
2.5
Vantagens e Desvantagens de Coberturas Verdes
A implementação de coberturas verdes, como forma de construção sustentável tem vindo a ser valorizada, estas geram uma grande variedade de benefícios, quer ambientais,
Capítulo II – Coberturas Verdes
Tabela 5 - Quadro resumo das vantagens e desvantagens de Coberturas verdes
Vantagens Desvantagens
Ambientais
• Mitigação do efeito ilha de calor • Mitigação da poluição do ar • Melhoria da qualidade das águas
pluviais
• Retenção de águas pluviais • Preservação ecológica • Custos • Manutenção • Dimensionamento estrutural • Falta de incentivos à implementação Económicos
• Redução do consumo de energia • Aumento da vida útil
• Conforto acústico
Sociais • Melhorias estéticas e aumento dos espaços de lazer
2.5.1 Vantagens de Coberturas Verdes
A utilização de sistemas de coberturas verdes pode gerar uma ampla gama de benefícios. Alguns apenas serão efetivos se considerarmos a sua instalação em larga escala, outros fazem-se sentir diretamente no edfício onde é instalada.
2.5.1.1 Mitigação do efeito ilha de calor
O aquecimento global, o aumento das superfícies impermeáveis e as emissões de gases com efeito estufa a partir de edifícios residenciais, industriais e dos veículos, conduz a uma contínua elevação das temperaturas nos centros urbanos. A diferença de temperatura entre uma cidade e os seus arredores é conhecida como efeito de ilha de calor urbano. No verão esta diferença pode chegar até 10ºC. Este é um efeito que é necessário contrariar pois reduz drasticamente a qualidade de vida dos habitantes das cidades. As áreas verdes de grande dimensão podem absorver até 80% do calor emitido, no entanto, nos centros urbanos a dimensão das áreas verdes não tem sido suficiente para reduzir este efeito. O aumento das zonas verdes no topo dos edifícios com a aplicação de coberturas verdes, pode ser vantajoso para a redução da temperatura através do processo de evapotranspiração e da humidificação do ar (IGRA 2016).
