UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL – UNIJUI
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
LUCAS CARVALHO VIER
ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA PARA IMPLANTAÇÃO DE TELHADO VERDE EM HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL
Santa Rosa 2017
LUCAS CARVALHO VIER
ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA PARA IMPLANTAÇÃO DE TELHADO VERDE EM HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL
Projeto de pesquisa apresentado como requisito para aprovação na disciplina de Trabalho de Conclusão de curso de Engenharia Civil da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul.
Orientador: Me. Rafael Aésio de Oliveira Zaltron.
Santa Rosa 2017
DEDICATÓRIA
Primeiramente a Deus e segundamente aos meus familiares, a minha namorada e meu orientador Rafael Aésio de Oliveira Zaltron, também dedico esse trabalho em especial aos meus colegas e orientadores do grupo de pesquisa pertencentes a família NECS (Núcleo de Estudo e Construção de Sustentabilidade).
AGRADECIMENTOS
A Deus, que nos criou e nos deu sabedoria, sem Ele nada seria possível. À minha mãe e meu pai pela compreensão em momentos difíceis, pela paciência e pela constante motivação para alcançar o objetivo almejado.
A meu irmão que sempre ajudou nos momentos de dificuldades, descontraindo toda a preocupação.
Á minha namorada pela compreensão nos momentos da minha ausência, pelos incentivos e por toda a motivação.
Ao meu orientador Rafael Aésio de Oliveira Zaltron, pelos ensinamentos, dedicação, atenção e direcionamento na elaboração desta pesquisa.
A verdadeira viagem de descobrimento não consiste em procurar novas paisagens, mas em ter novos olhos.
RESUMO
A cobertura verde gera diversos benefícios, não somente ambientais, mas também traz conforto térmico para as edificações diminuindo o consumo de energia elétrica. Além disso, a cobertura verde evita ilhas de calor e que a água da chuva escoe rapidamente provocando enchentes, dessa forma, esse sistema construtivo não é importante somente para os usuários, mas também para toda a população em seu entorno. O presente estudo tem como objetivo verificar a viabilidade econômica para implantação da cobertura verde em habitações de interesse social. A pesquisa foi realizada com base em um loteamento de habitações de interesse social da cidade de Santa Rosa – RS. Inicialmente foi elaborado para o projeto original dessas habitações, um novo projeto arquitetônico com cobertura verde, onde foi necessário ajustar as espessuras das paredes, posteriormente, realizou-se os cálculos estruturais para suporte das cargas da cobertura verde no novo projeto. Com os projetos finalizados, foram elaborados os orçamentos para a edificação com cobertura convencional que foi construída no loteamento em estudo e o orçamento da edificação com cobertura verde. Como complemento do estudo foi realizado uma pesquisa de campo, entrevistando os usuários sobre a aceitação da cobertura verde, as entrevistas foram realizadas em 44 unidades habitacionais conforme cálculo amostral com erro de 5%. Porém os resultados obtidos inicialmente não apresentaram viabilidade econômica de implantação do sistema.
Palavras-chave: Habitação de interesse social, sustentabilidade, viabilidade econômica.
ABSTRACT
Green coverage generates several benefits, not just environmental benefits, but also brings thermal comfort to such buildings as decreasing or consumption of electricity. In addition, a green cover avoids heat islands and prevents water from draining quickly causing floods, so this construction system is not important for users, but also for the entire population in their environment. The present study aims to verify the economic viability for the implementation of the green cover in broad beans. A survey was carried out based on a housing plot of social interest housing in the city of Santa Rosa - RS. Initially it was elaborated for the original project, it is a new architectural project with green cover, where it was necessary to adjust as thicknesses of the walls, etc., being realized the structural calculations to support the carts of the green cover in the new project. With the completed projects, the budgets for a building with conventional coverage were elaborated that was constructed in the study lot and study of the building with green cover. As a complement to the study was conducted with a field survey, interviewing users about an acceptance of the green cover, as interviews were conducted in 44 housing units as we evaluated sample with a 5% error. However, the results obtained initially did not present an economical feasibility of implementing the system.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Mapa do Loteamento Auxiliadora II ... 21
Figura 2 – Planta Baixa ... 22
Figura 3 – Corte AB ... 22
Figura 4 – Corte CD ... 23
Figura 5 – Fachada ... 23
Figura 6 – Edificações em estudo ... 24
Figura 7 – Loteamento na cidade de Cabedelo na Paraíba ... 26
Figura 8 – Loteamento na cidade do Rio de Janeiro ... 27
Figura 9 – Modelo de alicerce com um tijolo ... 30
Figura 10 – Coluna de concreto ... 30
Figura 11 – Exemplo esquemático de cobertura verde extensiva ... 35
Figura 12 – Academia de ciências da Califórnia – São Francisco ... 35
Figura 13 – Camada telhado verde intensivo ... 36
Figura 14 – Camadas telhado verde intensivo ... 37
Figura 15 – Academia de ciências da Califórnia – São Francisco ... 38
Figura 16 – Estrutura do telhado verde ... 39
Figura 17 – Estrutura de concreto armado ... 43
Figura 18 – Planta baixa modificada ... 45
Figura 19 – Corte AB ... 46
Figura 20 – Corte CD ... 47
Figura 21 – Fachada ... 47
Figura 22 – Projeto 3D ... 48
Figura 23 – Projeto 3D ... 48
Figura 24 – Projeção 3D da estrutura no CYPECAD ... 49
Figura 25 – Detalhamento das armaduras das lajes ... 50
Figura 26 – Deformações nas lajes maciças ... 50
Figura 27 – Momentos resultantes nas lajes ... 51
Figura 28 – Planta de fôrmas ... 52
Figura 29 – Momentos nas vigas da cobertura ... 52
Figura 30 – Planta de locação dos pilares ... 54
Figura 32 – Deformação geral da estrutura ... 58
Figura 33 – Orçamento da edificação com telhado convencional ... 60
Figura 34 – Orçamento da edificação com telhado verde ... 61
Figura 35 – Comparativo orçamentário por etapa ... 62
Figura 36 – Comparativo orçamentário acumulado ... 63
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Consumo de concreto e armaduras para as vigas ... 53
Tabela 2 – Consumo de concreto, armaduras e fôrmas ... 55
Tabela 3 – Consumo de concreto, armaduras e fôrmas ... 56
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Características dos tipos de telhado verde ... 34 Quadro 2 – Dados das lajes maciças ... 51
LISTA DE SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de normas Técnicas CM - Centímetro
⁰C – Grau celso
HIS – Habitação de Interesse Social IAF – Índice da área foliar
Kg/m² - Quilograma dividido por metro quadrado M² - Metro Quadrado
P - página
% - Porcentagem
RS - Rio Grande do Sul CO² - Dióxido de Carbono
APO – Avaliação de pós ocupação IAF – Índice da área foliar
M - Metro
M³ - Metro cúbico MM – Milímetro PP – Peso próprio
t.m – Tonelada vezes metro CP – Carga permanente Ca – Carga permanente
BDI – Benefícios e despesas indiretas
SINAP – Sistema nacional de pesquisa de custos e índices da construção civil Φ - Diâmetro
SUMÁRIO INTRODUÇÃO ... 14 1 CONTEXTUALIÇão DO TRABALHO ... 16 1.1 TEMA ... 16 1.2 DELIMITAÇÃO DO TEMA ... 16 1.3 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA ... 16 1.4 OBJETIVO ... 16 1.5 JUSTIFICATIVA... 17 1.6 MÉTODOLOGIA DA PESQUISA ... 18 1.6.1 Tipos de Pesquisa ... 18 2 REVISÃO DA LITERATURA ... 25
2.1 HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL ... 25
2.2 TELHADO VERDE E SEUS BENEFÍCIOS ... 31
2.2.1 Os Tipos de Coberturas Verdes ... 33
2.2.2 Estrutura de Composição do Telhado Verde ... 38
2.3 ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO ... 43
3 RESULTADOS ... 45
3.1 PROJETO ARQUITETÔNICO DAS HABITAÇÕES EM ESTUDO COM TELHADO VERDE ... 45
3.2 PROJETO ESTRUTURAL ... 48
3.3 ORÇAMENTOS ... 59
3.4 AVALIAÇÃO DE ACEITAÇÃO DOS USUÁRIOS ... 63
4 RECOMENDAÇÕES ... 65
CONCLUSÃO ... 66
REFERÊNCIAS ... 68
APÊNDICES ... 74
APÊNDICE A – ORÇAMENTO DA EDIFICAÇÃO COBERTURA CONVENCIONAL 75 APÊNDICE B – ORÇAMENTO DA EDIFICAÇÃO COM TELHADO VERDE ... 79
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INTRODUÇÃO
O presente estudo tem como tema a sustentabilidade aplicada em habitações populares por meio da utilização de telhado verde nessas unidades habitacionais. Porém, embora tenha-se diversos benefícios ambientais com a utilização desse sistema, o grande problema é a viabilidade econômica comparando os custos da cobertura verde e da cobertura convencional.
Dessa forma, a principal motivação para realizar o estudo é verificar a possibilidade de aplicação desse sistema de cobertura sustentável, que além de oferecer conforto para as edificações, é extremamente importante para o meio ambiente. Diversos estudos realizados apontam o telhado verde como sendo fundamental para as questões ambientais, demonstrando assim, seus benefícios. Porém, poucos trabalhos apresentam a real viabilidade econômica de implantação desse sistema. Sendo que é a partir da viabilidade econômica que o sistema ganha destaque para utilização. Sendo assim, o objetivo geral do trabalho é verificar a viabilidade de implantação de cobertura verde em HIS.
O trabalho apresentado está dividido da em 3 capítulos e a conclusão. No primeiro capítulo são apresentados os itens que compõem a contextualização do trabalho, onde são abordados, o tema, sua delimitação, o problema encontrado, objetivo geral, objetivos específicos e a justificativa do trabalho. Da mesma maneira, apresenta-se a metodologia podendo ser classificada de várias formas em relação ao tipo de pesquisa realizada, podendo ser: quanto à abordagem, quanto aos objetivos e quanto aos procedimentos.
Neste capítulo os tópicos básicos abordados para o desenvolvimento da pesquisa estão evidenciados através do conceito de HIS, dos beneficiados desses empreendimentos, análise da qualidade da construção das unidades habitacionais e HIS sustentáveis. Também nesse capítulo está contextualizado o sistema construtivo convencional das HIS, o telhado verde, os tipos de coberturas verdes existentes e a estrutura de composição desse sistema construtivo, além de uma breve explanação sobre estrutura de concreto armado.
No terceiro capítulo estão apresentados os projetos arquitetônico e estrutural elaborados, também os orçamentos para edificação com cobertura convencional e para edificação com cobertura verde.
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Posteriormente estão apresentadas as conclusões do trabalho, além das referências e dos apêndices.
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1 CONTEXTUALIÇÃO DO TRABALHO
Primeiramente neste capítulo inicial são apresentados os itens que compõem a contextualização do trabalho, onde são abordados, o tema, sua delimitação, o problema encontrado, objetivo geral, objetivos específicos e a justificativa do trabalho. Da mesma maneira, apresenta-se a metodologia podendo ser classificada de várias formas em relação ao tipo de pesquisa realizada, podendo ser: quanto à abordagem, quanto aos objetivos e quanto aos procedimentos.
1.1 TEMA
Sustentabilidade em habitações de interesse social.
1.2 DELIMITAÇÃO DO TEMA
Estudo de viabilidade da utilização de telhado verde em habitações de interesse social – estudo de caso na cidade de Santa Rosa – RS, considerando a estrutura necessária para suporte das cargas provenientes da cobertura.
1.3 FORMULAÇÃO DO PROBLEMA
O telhado verde mesmo sendo de grande benefício ambiental, possui viabilidade de implantação em habitações de interesse social se comparado com a cobertura convencional?
1.4 OBJETIVO
1.4.1 Objetivo Geral
Avaliar a viabilidade econômica da utilização de telhado verde em habitações de interesse social.
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Conhecer os tipos de telhados verdes;
Verificar qual dos telhados verdes é o mais adequado para HIS;
Apresentar um projeto arquitetônico para HIS com utilização de telhado verde;
Elaborar o projeto estrutural para a utilização no novo sistema construtivo; Comparar o orçamento para construção de HIS com cobertura convencional
e com telhado verde;
Verificar se existe viabilidade econômica para aplicação do sistema em HIS; 1.5 JUSTIFICATIVA
A constante busca por aplicações de técnicas sustentáveis na construção civil tem se intensificado nos últimos anos, em função dos diversos impactos ambientais gerados pela mesma. Porém, mesmo com os diversos problemas ambientais causados, o mercado da construção civil está em constante crescimento, um exemplo são diversos loteamentos de habitações de interesse social construídos atualmente no país.
Como alternativa para se obter construções sustentáveis, estão se desenvolvendo diversos estudos sobre o telhado verde. Mesmo com o pouco conhecimento adquirido até o presente momento sobre esse sistema, já é possível perceber que é um método inovador e que terá um grande mercado nos próximos anos.
Diversos são os benefícios gerados pela utilização da cobertura verde, sendo que esses benefícios, de forma direta, não são somente para os usuários do sistema, mas também para toda a redondeza. De forma indireta o método construtivo beneficia toda a população em função da preservação do meio ambiente.
Para os usuários, a utilização do telhado verde gera grande conforto térmico para edificação. O sistema também retém a água da chuva que pode ser reutilizada ou escoar de forma lenta para a rede coletora, não contribuindo para estimulação de enchentes.
Porém, a principal barreira para utilização da cobertura verde é o investimento inicial, sendo que o custo de implantação depende do tipo de telhado verde adotado, pois esta escolha influenciará nas cargas que iram solicitar estrutura.
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Dessa forma, a principal motivação para a realização do presente estudo é adquirir conhecimento sobre esse sistema sustentável para a futura profissão, bem como verificar a viabilidade de utilização desse sistema em habitações de interesse social, pois o mesmo apresenta grandes benefícios tanto para os usuários quanto para o meio ambiente. Portanto, o presente trabalho se faz relevante, tendo como foco o desenvolvimento sustentável, gerando benefícios para toda a sociedade a partir implementação da cobertura verde em habitações populares.
1.6 MÉTODOLOGIA DA PESQUISA
A metodologia pode ser definida como a ciência e a arte de organizar ações visando atingir os objetivos estipulados para as várias ações que devem ser impostas com fidedignidade, pertinência e objetividade. (VIANNA, 2001).
Para Tartuce (2006), a metodologia trata da ciência e do método. Segundo o autor a palavra método tem origem grega que significa “caminho para chegar a um fim”, dessa forma, fica definido como sendo um caminho necessário para chegar ao objetivo traçado.
De acordo com Furasté (2013), a metodologia é a,
[...] definição explicação minuciosa, detalhada, rigorosa e exata dos procedimentos técnicos, das modalidades de atividades, dos métodos que serão utilizados. Procura responder as questões: o que? Onde? Quando? Ou outras pertinentes ao conteúdo. É a explicação do tipo de pesquisa que será feita, do instrumental a ser utilizado (questionários, entrevistas etc..), da equipe de pesquisadores e da divisão do trabalho, das formas de tabulação e tratamento dos dados, enfim, de tudo aquilo que se utilizou no trabalho de pesquisa. Vai depender, é claro, da natureza do trabalho, do tipo de pesquisa e dos objetivos propostos. (FURASTÉ, 2013, p.142-143).
A metodologia pode ser classificada de várias formas em relação ao tipo de pesquisa que será realizada, podendo ser quanto à: abordagem; natureza; objetivos e procedimentos.
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Quanto à abordagem, a pesquisa classifica-se como quantitativa pois foram realizados orçamentos da edificação com cobertura convencional e com cobertura verde, com estas informações foram feitas as análises dos dados. Segundo Vianna a pesquisa quantitativa, tem foco em coletar dados quantitativos, ou seja, dados numéricos e posteriormente analisa-los. Já a pesquisa qualitativa, foca apenas em analisar dados descritivos. (VIANNA, 2001).
Quanto à natureza, está pesquisa será aplicada pois busca resolver o problema encontrado. De acordo com Gerhardt e Souza, pesquisa aplicada é dirigida à solução de problemas específicos e envolve verdades e interesses locais. (GERHARDT e SOUZA, 2009).
Quanto aos objetivos foi utilizado a pesquisa descritiva, pois descreve conceitos das habitações de interesse social, telhado verde, sua estrutura, aplicação do telhado verde nas habitações de interesse social, foram feitos orçamentos e comparado os dois orçamentos. De acordo com Silva, destaca a pesquisa descritiva como,
Tem como objetivo principal a descrição das características de determinada população ou fenômeno, estabelecendo relações entre as variáveis. A coleta de dados nesse tipo de pesquisa possui técnicas padronizadas, como questionários e a observação sistemática. (SILVA, 2003, p. 65).
Quanto aos procedimentos para embasar o trabalho foi realizada pesquisa bibliográfica, para entender melhor o sistema construtivo de cobertura de telhado verde, para caracterizar e entender melhor a habitação de interesse social. Segundo Fonseca pesquisa bibliográfica, é realizada com base em informações teóricas já analisadas e publicadas em sites, revistas, livros e anais de eventos. Todo trabalho científico possuí pesquisa bibliográfica, pois serve como base para o pesquisador e para futuros estudos. (FONSECA, 2002).
Já na pesquisa de campo foi concretizada no loteamento em estudo, onde foi aplicado questionários para os moradores. Pode ser caracterizado pelas investigações junto as pessoas, pois além de realizar a pesquisa bibliográfica e documental, aplica-se outros diferentes tipos de pesquisas para coletar dados junto as pessoas. (FONSECA, 2002).
Também foi realizado levantamento de dados em campo, por meio do cálculo amostral com erro de 5%, foi aplicado questionário em 44 unidades habitacionais. Fonseca descreve, pesquisa de levantamento é um modelo de pesquisa deve ser
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utilizado em estudos com elementos descritivos e também exploratórios, o levantamento de dados pode ser realizado de duas formas: por meio de uma amostra ou censo. (FONSECA, 2002).
Pesquisa com Survey é definida como sendo a obtenção de dados por meio da aplicação de um questionário a um determinado grupo. (FONSECA, 2002). No trabalho em análise foi aplicado questionários com 44 moradores do loteamento em estudo.
Estudo de caso pode ser caracterizado por estudar algo de forma bem definida (pessoa, entidade, programa ou instituição), com o objetivo de conhecer profundamente uma determina situação essencial e característica entre diversos aspectos. (FONSECA, 2002). Foi realizada estudo de caso no loteamento em analise com objetivo principal de conhecer a real situação.
A pesquisa que será utilizada neste trabalho pode ser definida como quantitativa, qualitativa, bibliográfica e estudo de caso, pois terá foco na objetividade, por meio da elaboração de um projeto arquitetônico e estrutural (caso necessário) com a utilização de telhado verde em HIS, aplicado a um loteamento existente na cidade de Santa Rosa – RS. Posteriormente será verificada a viabilidade econômica de implantação do sistema de cobertura verde, comparando o orçamento ao qual foi construída as edificações com o novo projeto elaborado. A pesquisa utilizada no presente estudo, caracterizada como quantitativa, bibliográfica, Survey e estudo de caso foi realizada sobre um loteamento de interesse social, constituído de 140 casas, construídas em 2013/2014 através do Programa Minha Casa Minha Vida na cidade de Santa Rosa – RS. O loteamento denominado Auxiliadora II está localizado na saída da cidade de Santa Rosa em direção a cidade de Senador Salgado Filho – RS.
As edificações em estudo são constituídas de cobertura usual na região sendo composto de tesouras, terças, ripas e telhas. Para obter os resultados, foi elaborado um projeto de telhado verde para essas edificações, considerando os conhecimentos adquiridos na revisão bibliográfica. Dessa forma, utilizou-se no projeto o tipo de cobertura verde extensiva, por ter menor espessura e consequentemente ser o mais econômico. Considerando um sistema estrutural de concreto armado para suporte das cargas da cobertura verde, houve uma pequena alteração nas dimensões das paredes em relação ao projeto original que passou de 11 cm para 20 cm (sem considerar o revestimento).
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Após a elaboração do projeto com o novo sistema construtivo, realizou-se o novo orçamento para aplicação da cobertura verde nas habitações populares, considerando o cálculo estrutural necessário para implantação do sistema. Também foi realizado o orçamento para a unidade habitacional construída no loteamento, sendo que a mesma foi construída com sistema convencional (alicerce, alvenaria, cintas de amarração e cobertura de telha cerâmica com forro de madeira). Obtendo os dois orçamentos, foi realizado o comparativo para verificar a viabilidade ou não da implantação da cobertura verde em habitações de interesse social. Para complementação do presente estudo foi aplicado um questionário para avaliar a aceitação dos usuários em relação a aplicação do telhado verde nas habitações. O questionário foi aplicado em 44 habitações considerando um erro amostral de 5%.
A Figura 1 apresenta o loteamento em análise e a Figura 2 apresenta a planta baixa das edificações.
Figura 1 – Mapa do Loteamento Auxiliadora II
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Figura 2 – Planta Baixa
Fonte: Adaptado de Prefeitura Municipal de Santa Rosa/RS
As edificações do loteamento foram construídas de forma geminadas, tendo uma área útil de 35,14 m², possuindo 2 quartos, 1 sala, 1 cozinha, 1 banheiro e uma área de serviço na parte externa da edificação com uma pequena cobertura. A Figura 3 apresenta o corte AB da edificação em estudo
Figura 3 – Corte AB
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Observando a Figura 4 é possível verificar que a edificação possuí um pé direito de 2,6 m e revestimento em azulejo até a altura de 1.60 m no banheiro e na cozinha.
Figura 4 – Corte CD
Fonte: Adaptado de Prefeitura Municipal de Santa Rosa/RS
No corte CD está apresentado à altura do telhado que é composto com tesouras, ripas e telhas cerâmicas, sendo que o forro é tipo PVC. O beiral da fachada tem largura de 40 cm e dos fundos da edificação tem 1 m, sendo essa dimensão para funcionar como proteção a área de serviço. Na Figura 5 é demonstrada a fachada.
Figura 5 – Fachada
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Conforme definição de projeto, as aberturas da edificação são todas de ferro com vidro, porém a janela da sala deve ter grade. A figura 6 apresenta uma foto das edificações construídas no loteamento em estudo.
Figura 6 – Edificações em estudo
Fonte: Autoria Própria
Conforme a Figura 6, as edificações do loteamento foram construídas na divisa do terreno a fim de aproveitar melhor os espaços do lote que possuem em média 200 m².
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2 REVISÃO DA LITERATURA
Neste capítulo os tópicos básicos abordados para o desenvolvimento da pesquisa estão evidenciados através do conceito de HIS, dos beneficiados desses empreendimentos, análise da qualidade da construção das unidades habitacionais e HIS sustentáveis.
Também nesse capítulo está contextualizado o sistema construtivo convencional das HIS, o telhado verde, os tipos de coberturas verdes existentes e a estrutura de composição desse sistema construtivo, além de uma breve explanação sobre estrutura de concreto armado.
2.1 HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL
As cidades no país geralmente surgem de forma espontânea trazendo consigo diversos problemas urbanos. O crescimento totalmente desordenado das cidades ocorre pela falta de estratégias específicas e definidas para garantir o controle do crescimento e a expansão da malha urbana (LIMA 1998).
Segundo Moretti e Fernandes (2000), como consequência ao crescimento urbano desordenado, a população constrói diversas habitações em locais irregulares como áreas verdes, áreas de alagamentos ou até mesmo áreas particulares invadidas, dando origem a loteamentos clandestinos. Esse fato deixa explícito a desigualdade social através da segregação espacial, onde pessoas que não tem acesso às áreas regulares para construir um meio de proteção, geralmente por questões econômicas, buscam de alguma forma construir um refúgio seguro nas áreas irregulares.
A habitação tem como sua principal função refugiar seus moradores; essa forma de abrigo foi elaborada a partir do momento em que o homem começou a desenvolver suas habilidades e utilizar os materiais que estavam disponíveis ao seu redor, pois desde os primórdios o ser humano buscou meios de proteção. Segundo Abiko (1995), mesmo passados vários séculos desde os primórdios e com toda a evolução da tecnologia, a primordial função da habitação continua sendo proteger o ser humano.
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Dessa forma possuir moradia é uma necessidade básica e é um dos anseios da grande maioria da população, porém além de lutar para adquirir esse patrimônio, as famílias devem suprir suas necessidades básicas de alimentação e vestuário, dificultando os investimentos para comprar a casa própria (FERNANDES e ALFONSIN, 2003). Essas dificuldades são características da população pertencente à classe social mais baixa no país, que segundo a Fundação João Pinheiro (2006), constituem a maior demanda imediata de moradias do Brasil.
Na busca por redução dos problemas habitacionais do país tem-se as HIS que são de grande valia para uma parcela da população que não tem acesso a moradia própria. Segundo Fittipaldi (2008), essas habitações são diferentes de qualquer outra habitação, pois seus usuários possuem poucos recursos financeiros, mas as necessidades básicas dos moradores são as mesmas. Porém os projetos desenvolvidos buscam minimizar custos, reduzindo as áreas dos cômodos e tornando o projeto mais simples possível (CECCHETTO et al, 2015).
De acordo com o mesmo autor, as habitações populares que atualmente são construídas, têm como função principal, readequar as famílias que estavam morando em áreas irregulares, ou até mesmo por condições das moradias ser sub-humanas. Dessa forma cabe ao poder público construir loteamentos que apresentem condições humanas a essas famílias, garantindo conforto, segurança e melhor qualidade de vida. As habitações de interesse social estão interligadas com fatores tanto econômicos e sociais, quanto ambientais, sendo garantida pela constituição como direito da população menos favorecida (ABREU, 2012). A Figura 7 e a Figura 2 apresentam modelos de habitações de interesse social.
Figura 7 – Loteamento na cidade de Cabedelo na Paraíba
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Figura 8 – Loteamento na cidade do Rio de Janeiro
Fonte: http://www.casaspopulares.org (2017).
Conforme as Figuras 7 e 8, as habitações construídas em empreendimentos de interesse social são todas iguais, diferenciadas apenas pelas cores e orientações devido as posições dos lotes.
2.1.1 Beneficiados
Os beneficiados são os conjuntos populacionais de baixa renda. Ou seja, aquelas pessoas que não possuem casa própria ou estão morando em condições precárias (áreas verdes, áreas de risco ou áreas invadidas). (CECCHETTO et al, 2015).
Somente podem usufruir desse benefício, usuários que não possuem condições de obter sua casa própria através dos mecanismos normais do mercado imobiliário (CECCHETTO et al, 2015).
Os beneficiados segundo Larcher (2005), também devem ter renda familiar mensal de até 3 salários mínimos, comprovando a incapacidade de adquirir a moradia própria de outra forma.
2.1.2 Qualidade das Habitações de Interesse Social
As construções das HIS no país, tem o objetivo de diminuir o déficit habitacional brasileiro, dando condições dignas de moradia para as famílias de baixa renda.
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Segundo Lima (2005), o déficit é exatamente o problema social de maior ênfase no país, devido à alta demanda por habitações das famílias que não possuem casa própria ou moram em áreas irregulares.
Apesar de diminuir o déficit habitacional no país, as habitações populares geralmente não possuem condições mínimas de habitabilidade, seja por projetos de cômodos com pequenas áreas, ou pela ocorrência de muitas patologias na edificação, gerando desconforto e insegurança aos usuários (TORALLES e SOUZA (2015).
Esses problemas são causados, pois o principal objetivo de construir habitações populares é suprir a variável quantitativa tendo um menor custo possível. Segundo Lima (2005), a consequência desses problemas são habitações de baixa qualidade e menor durabilidade. Dessa forma, cabe aos responsáveis pelas políticas habitacionais abandonar as premissas de lutar apenas para suprir à quantidade, e assim eliminar, ou pelo menos minimizar, os problemas relacionados a qualidade das edificações (KOWALTOWSKI et al, 2004).
Um dos grandes problemas gerados nas HIS é o conforto, seja térmico, acústico e lumínico, pois os mesmos muitas vezes são negligenciados na elaboração do projeto. Segundo Lopes, Goulart e Lamberts (2010), principalmente o desempenho térmico deveria ser priorizado, pois é uma das diretrizes necessárias para que a edificação ofereça conforto aos usuários.
Além disso, a ocorrência de patologias nas HIS é constante, surgindo nas instalações hidrossanitárias, elétricas, revestimento de argamassa, revestimento cerâmico, cobertura e pintura. Segundo Consoli (2006), das etapas de construção citadas, a pintura é a mais afetada, pois as patologias podem ser originadas por preparação inadequada da tinta, mão de obra desqualificada e também porque todas as imperfeições das outras etapas construtivas se apresentam na película de tinta da edificação.
Segundo Conti (2009), embora todas as imperfeições aflorem na pintura, a principal patologia é o aparecimento de manchas na superfície através da umidade absorvida por materiais porosos, como o tijolo, concreto ou até a argamassa. Isso ocorre, pois, a água que é aprisionada nos poros desses substratos não escoa pela superfície, tendo velocidade de evaporação lenta, causando manchas e prejudicando a qualidade estética (CONTI, 2009).
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Devido ao grande impacto ambiental causado pelas construções, várias iniciativas para construções de habitações sustentáveis estão sendo incentivadas, com o objetivo de minimizar esse problema. Segundo Idhea (2003), pode se definir construção sustentável como sendo alterações conscientes no meio ambiente, atendendo as necessidades das edificações e mantendo a qualidade de vida para a geração contemporânea e para a geração futura.
Para se obter habitações populares sustentáveis os cuidados devem ser tomados no momento do projeto, priorizando a utilização de energias renováveis, sistemas de coleta de água da chuva e materiais sustentáveis (VILLELA, 2007).
Existem várias soluções simples que embora sejam princípios da elaboração de projetos arquitetônicos, em muitos projetos de HIS não são considerados. Segundo Cecchetto et al (2015), essas soluções podem ser orientação solar, iluminação natural e ventilação adequada conforme as condições climáticas.
Em um estudo realizado por Milaneze (2012), o autor exalta a utilização de contêiners como alternativa sustentável para construção de habitações de interesse social, pois esse sistema reutiliza materiais que em muitos casos não são reaproveitados, além de diminuir custos para as construções dessas habitações.
Outra solução sustentável para as habitações de interesse social e que gera conforto aos usuários é a utilização do telhado verde. Segundo Spangenberg (2004), o sistema traz grande redução de temperatura para edificação e seu investimento compensa ambientalmente.
2.1.4 Sistema Construtivo Convencional de Habitações de Interesse Social
Para a construção de habitações de interesse social, o método construtivo adotado é aquele que supre a necessidade de suporte para edificação, além de ser o mais econômico possível. Segundo Borges (2009), essas habitações podem ser construídas utilizando os seguintes elementos: alicerce (fundação), alvenaria de vedação, vergas e contravergas, cintas de amarração e laje ou somente tesouras sobre a cinta de amarração. Porém a cobertura adotada para essas habitações, geralmente não possui laje, somente tesouras com telhas cerâmicas ou de concreto. O alicerce de alvenaria utilizado, segundo Borges (2009), é maciço de alvenaria em nível inferior ao piso do andar térreo. Para realizar a execução do alicerce de um
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tijolo com cinta de amarração, inicialmente deve ser realizado a escavação da vala com um mínimo de 30 cm de altura e 40 cm de largura, posteriormente deve-se executar a compactação do fundo da mesma e aplicar em média 10 cm de concreto magro (BORGES, 2009). A Figura 9 apresenta um corte de um alicerce de um tijolo.
Figura 9 – Modelo de alicerce com um tijolo
Fonte: Livro Borges (2009).
Observando a Figura 9 é possível verificar que o alicerce deve ser impermeabilizado a fim de garantir um bom desempenho da edificação.
Para esse modelo construtivo apresentado, geralmente é utilizado bloco cerâmico de vedação. Segundo Borges (2009), os encontros entre paredes são compostos por colunas de concreto. A Figura 10 apresenta a forma como se apresenta as colunas de concreto nas obras de pequeno porte.
Figura 10 – Coluna de concreto
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Um dos elementos específicos que devem ser executados na obra é a verga e contraverga. Segundo Thomaz et al (2009), tanto a verga como a contraverga funcionam como reforço para resistência a tração e ao cisalhamento, evitando trincas nas portas e janelas.
Ao término da execução da alvenaria até a altura desejada, é empregado uma cinta de amarração sobre a mesma, com o intuito de distribuir as cargas geradas pela cobertura até que esta seja descarregada na fundação. Segundo Thomaz et al (2009), a cinta de amarração aumenta o desempenho das paredes frente às tensões sofridas.
2.2 TELHADO VERDE E SEUS BENEFÍCIOS
A sustentabilidade tem sido um dos assuntos mais discutidos nos últimos anos em função dos diversos problemas ambientais que estão sendo causados pela população. Segundo Antunes (2009), na construção civil esse tema vem ganhando destaque devido ao grande impacto ambiental gerado pelo setor, sendo que a construção civil é responsável por consumir cerca de 50% de todos os recursos naturais gerados no planeta e que grande parte dessa porcentagem são recursos não renováveis.
A aglomeração de pessoas nas áreas urbanas, exige cada vez mais às construções de edifícios, casas e calçadas, diminuindo de forma crescente as áreas verdes (RIGHI, 2016).
Na busca por minimizar esses impactos gerados pela construção civil, estão se desenvolvendo diversas técnicas de construções sustentáveis. Dessa forma segundo Righi (2016), o telhado verde é uma técnica sustentável, pois tem como função principal, aumentar a área verde nos grandes centros.
Para esse sistema construtivo existe diversos nomes conhecidos: telhados vivos, cobertura verdes, green roof, biocoberturas, ecotelhados e coberturas verdes (OHNUMA JUNIOR, 2008).
Essas diversas expressões citadas, significam de forma geral, “utilizar vegetação sobre coberturas de edifícios e edificações de médio e pequeno porte”. Segundo Lima, Barroca e Oliveira (2009), nesse sistema deve conter camadas de impermeabilização e drenagem adequadas, para garantir as melhorias desejadas em relação ao conforto termo acústico e estético nos grandes centros.
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Para garantir que o sistema cumpra com os objetivos de conforto e também arquitetônicos, o projetista deve preocupar-se com diversos fatores. Segundo Ferraz e Leite (2011), esses fatores são: o tipo de impermeabilização escolhida, o tipo de camada de drenagem, a escolha do substrato para garantir a sobrevivência das espécies de vegetações, além da escolha dessas espécies, sendo que as mesmas devem ser implementadas em regiões adequadas ao seu clima.
O telhado verde vem sendo um dos temas mais discutidos por arquitetos e engenheiros nos últimos anos, em função da tentativa de empregar o sistema construtivo como uma forma de inovação sustentável na construção civil. Segundo Ferraz (2012), embora esse tipo de cobertura não seja muito empregado no Brasil, vários estudos trazem bons resultados justificando a sua utilização.
Apesar de diversas pesquisas realizadas atualmente no país a fim de incentivar a utilização do telhado verde, o mesmo não está sendo aceitado pela população como uma alternativa inovadora devido ao pouco conhecimento que infelizmente ainda se tem do sistema. Segundo Shikota, Silva & Valentim (2016), há pouca bibliografia a respeito desse método construtivo, dessa forma as empresas que trabalham nessa área, procuram estar em constante aprendizado na busca de novos materiais, sendo que para isso, a participação em pesquisas e seminários e de extrema importância para ampliar o conhecimento sobre o assunto.
Outro problema para alavancar a utilização da cobertura verde no país é o investimento inicial para obtenção do sistema. De acordo com Beatrice (2011), o investimento é variável em função da necessidade ou da viabilidade de implantação conforme os benefícios visados.
Diversos são os benefícios gerados por esse tipo de cobertura. De acordo com Minke (2004), além da redução de temperatura na edificação as coberturas verdes também apresentam os seguintes benefícios:
Forma superfícies absorventes de água podendo evitar enchentes; Através da fotossíntese produz oxigênio;
Diminui a formação de ilhas de calor;
Protege a estrutura de fatores desgastantes como insolação e intempéries; Melhoria na qualidade de vida dos usuários;
Cobertura pode ser utilizado como um espaço de recreação e lazer.
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Segundo Spangenberg (2004) o custo benefício de implantar a cobertura verde compensa. Em sua pesquisa em convênio com a Universidade de São Paulo, foi possível constatar que através da utilização de telhados verdes em grande escala pode-se reduzir entre 1⁰C e 2⁰C da temperatura nas grandes cidades.
Em um estudo realizado em edifícios que possuem telhados verdes no centro da cidade de São Paulo, mostrou que esse sistema construtivo reduz a temperatura média em até 5,3°C, além disso, a umidade relativa do ar aumentou em 15,7% (CATUZZO, 2013).
Outro aspecto interessante da cobertura verde é a possibilidade de retenção da água da chuva que varia de 15% a 70% (RIGHI, 2016). Segundo estudos do mesmo autor, para uma cobertura de 100 m² uma média de 1400 litros de água da chuva são retidos, evitando que esse volume seja escoado para a rede pública.
O telhado verde aparece também como uma das soluções para minimizar a liberação de CO₂ que ocorre desde a produção dos materiais empregados na construção civil, seguindo na fase de execução e também durante o uso e operação da edificação. Dessa forma um estudo realizado por Getter et al (2009), apresenta a forma como ocorre a presença de carbono em uma cobertura verde, sendo necessários apenas 9 anos para que a quantidade de CO₂ gerado pelos materiais que compõem a cobertura verde sejam compensados, sendo que após esse período o sistema passa a creditar carbono, contribuindo com o meio ambiente.
O sistema construtivo também oferece benefícios econômicos em relação a manutenção da cobertura convencional, pois a manutenção da cobertura convencional é necessária principalmente em regiões afetadas pela queda de granizo. Segundo Heneine (2008), a reação inicial das pessoas sobre a cobertura verde é de que o sistema é inseguro em relação a geração de goteira e umidade dentro da edificação. No entanto a autora afirma que se a impermeabilização for executada de forma adequada, a cobertura verde irá ter maior duração do que a cobertura convencional, gerando maior custo benefício.
2.2.1 Os Tipos de Coberturas Verdes
Existem basicamente dois tipos de coberturas verdes, a extensiva e a intensiva, sendo que a intensiva se divide em semi-intensiva e intensiva. Conforme a Quadro 1, a principais diferenças entre ambos os sistemas está: na altura, nas plantas que
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podem ser utilizadas, carga por metro quadrado sobre a estrutura, a intensidade das manutenções, a necessidade de realizar irrigação e principalmente o custo.
Quadro 1 – Características dos tipos de telhado verde
Fonte: www.igra-world.com (2011)
Conforme o quadro 1, o telhado verde extensivo tem baixa manutenção se comparado os demais tipos de coberturas verdes, além disso, também não necessita de irrigação, podendo ter peso entre 60 e 150 kg/m² e altura do sistema variando em 60 e 200 mm.
2.2.1.1 Cobertura Verde Extensiva
As coberturas extensivas, são mais simples, tem um investimento inicial menor para implantação do sistema, além de ter baixa manutenção. Esse modelo de cobertura é indicado para vegetação de pequeno porte, tendo uma espessura de substrato entre 8 e 12 cm (TAVARES et al, 2014).
As coberturas extensivas têm grande durabilidade, sendo estimada em 30 anos, também tem como vantagem as inclinações aceitáveis da cobertura que variam entre 0° e 30° (KÖEHLER, 2001 apud NASCIMENTO, 2008).
Conforme o Quadro 1 o telhado verde apresenta um peso menor que os demais sistemas mencionados, sendo de extrema importância para diminuir o custo de implantação, já que um dos elementos de maior valor é a estrutura necessária para suporte da cobertura. Outro benefício das coberturas extensivas é não precisar
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irrigação, diminuindo a preocupação dos usuários com esse serviço, porém a escolha da vegetação é limitada, tendo em vista a pequena espessura do substrato.
Mesmo com diversos benefícios, o sistema muitas vezes não é empregado, pois tem como desvantagem a impossibilidade de acessos a coberturas extensivas como sendo espaços de contemplação e recreação (JOHNSTON; NEWTON, 2004).
Outra desvantagem para esse tipo de cobertura segundo o mesmo autor é a escolha limitada de espécies vegetais. A Figura 11 apresenta as camadas correspondentes à cobertura extensiva.
Figura 11 – Exemplo esquemático de cobertura verde extensiva
Fonte: Auckland (1998) apud Tomaz (2005).
A Figura 11 apresenta um exemplo de cobertura extensiva, sendo esta composta basicamente de seis camadas: camada de impermeabilização da laje, membrana à prova da água, o sistema de drenagem, a camada de substrato, a cobertura para proteção contra a erosão e a vegetação. A Figura 12 apresenta a utilização de cobertura extensiva na academia de ciências da Califórnia em São Francisco.
Figura 12 – Academia de ciências da Califórnia – São Francisco
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2.2.1.2 Cobertura Verde Semi-Intensiva
A Figura 13 apresenta as camadas constituintes da cobertura semi-intensiva. Da mesma forma que o tipo de cobertura verde extensiva, a mesma é basicamente composta de seis camadas, sendo elas:
Camada de impermeabilização da laje; Membrana à prova da água;
Sistema de drenagem; Camada de substrato;
Cobertura para proteção contra a erosão; Vegetação.
Figura 13 – Camada telhado verde intensivo
Coberturas Verdes Semi-Intensivas
6. Plantas, vegetação;
5. Substrato/solo para CV intensiva; 4. Camada de filtro permeável às raízes; 3. Camada de drenagem e capilaridade; 2. Camada de proteção e armazenamento; 1. Pavimento de cobertura, isolante, impermeabilização.
Fonte: Greenroofservice (2012).
O sistema de cobertura verde semi-intensiva é semelhante ao telhado verde extensivo, pois também tem uma pequena carga estrutural além de ser uma moderna tecnologia de construção, porém esse método construtivo possui camadas mais espessas, possibilitando a utilização de vegetação com porte médio, permitindo a escolha diversificada de plantas (HENEINE, 2008).
Conforme o Quadro 1, o telhado verde semi-intensivo necessita de manutenção e irrigação periódica, as plantas podem ser de porte médio (gramas, ervas e arbustos),
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o sistema tem altura de 120 a 250 mm, possui peso entre 120 a 200 kg/m² e um custo médio em relação aos demais tipos de coberturas verdes.
2.2.1.3 Cobertura Verde Intensiva
A Figura 14 apresenta as camadas constituintes da cobertura intensiva. Também é composta de seis camadas como os demais tipos de coberturas verdes, porém a diferença está na espessura das mesmas. As camadas são denominadas:
Camada de impermeabilização da laje; Membrana à prova da água;
Sistema de drenagem; Camada de substrato;
Cobertura para proteção contra a erosão; Vegetação.
Figura 14 – Camadas telhado verde intensivo
Coberturas Verdes Intensivas
6. Plantas, vegetação;
5. Substrato/solo para CV intensiva; 4. Camada de filtro permeável às raízes; 3. Camada de drenagem e capilaridade; 2. Camada de proteção e armazenamento; 1. Pavimento de cobertura, isolante, impermeabilização.
Fonte: Greenroofservice (2012)
De acordo com a Associação Internacional do Telhado Verde (International
Green Roof Association – IGRA, 2011), o sistema de cobertura verde intensivo,
comporta o cultivo de plantas de médio e até grande porte, porém exige uma estrutura que comporte uma grande carga, pois a camada de substrato é maior que dos demais sistemas apresentados.
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Essas informações se confirmam avaliando o Quadro 1, onde o peso estimado varia em entre 180 a 500 kg/m² e a espessura do sistema varia entre 15 a 40 cm, exigindo alta manutenção como também irrigação de forma regular. Nesse modelo de cobertura podem ser usados plantas de grande porte como gramado, arbustos e árvores. Porém a principal desvantagem desse sistema é o alto custo comparando com os demais sistemas de cobertura apresentados. A Figura 15 apresenta a utilização do sistema de cobertura verde intensiva na Academia de ciências da California.
Figura 15 – Academia de ciências da Califórnia – São Francisco
Fonte: GREEN ROOF TECHNOLOGY (2012).
2.2.2 Estrutura de Composição do Telhado Verde
Conforme Moody e Sailor (2013), os materiais empregados nas camadas podem influenciar diretamente no desempenho do sistema. Também influencia nos impactos ambientais positivos e no ciclo de vida da cobertura (KOSAREO e RIES, 2007).
Outro importante aspecto a ser considerado na composição do telhado verde é o dimensionamento adequado das camadas para cada tipo de utilização. Sendo que as espessuras utilizadas nessas camadas impactam diretamente no dimensionamento estrutural da edificação (SAVI, 2015).
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Figura 16 – Estrutura do telhado verde
Fonte: Baldessar (2012)
Conforme apresentado na Figura 16, a composição básica do telhado, independente do tipo, possui a seguinte estrutura: impermeabilização, camada antiraiz quando necessário, drenagem, camada de separação do substrato, substrato e vegetação. Essas são as camadas base para se construir qualquer tipo de cobertura verde, porém, conforme o tipo adotado, tem-se novas camadas, ou variações quanto aos materiais aplicados.
2.2.2.1 Impermeabilização
A impermeabilização utilizada sobre a laje deve garantir a qualidade do sistema construtivo. Segundo Savi (2015), é importante salientar que durante essa etapa deve se ter muito cuidado, pois a utilização de materiais inadequados ou problemas de execução, acabam causando patologias e infiltrações na edificação.
A impermeabilização mais utilizada em lajes para receber as demais camadas da cobertura verde é a manta asfáltica (SAVI, 2015). Sendo que deve ser respeitado a inclinação de 1% na direção do ralo para escoamento em superfícies impermeabilizadas (NBR 9574, 1986).
2.2.2.2 Camada Antiraiz
A camada de membrana antiraiz é necessário sobre a impermeabilização para proteger a estrutura, evitando que as raízes prejudiquem a impermeabilização e ainda
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penetrem na estrutura. Segundo Savi (2015), alguns tipos de impermeabilizações já realizam a função antiraiz, protegendo a estrutura.
Porém a membrana antiraiz não é impermeável, dessa forma não pode substituir a impermeabilização da laje (WONG, 2006).
Para aplicar a membrana de proteção deve-se tomar alguns cuidados, como a verificação de uniformidade da base de aplicação, caso está se encontre em estado desuniforme, deve-se colocar abaixo da membrana uma proteção para evitar danos na manta, podendo ser utilizado uma camada de areia ou um feltro (MINKE, 2004). Também deve ser protegido todos os cantos do telhado, bem como realizado o detalhamento da membrana de forma adequada nos ralos de escoamento da água (FERRAZ, 2012).
2.2.2.3 Camada de Drenagem
A camada de drenagem na cobertura verde deve realizar dois tipos de funções, uma sendo a principal e demais como funções adicionais. A função principal segundo Minke (2005) é de escoar a água da cobertura, evitando a saturação do solo. Já a função adicional é de armazenar água para as vegetações, evitando a necessidade de se regar constantemente. Também pode ter função adicional de aumentar a área de profundidade, dando a possibilidade da expansão das raízes quando necessário (FERRAZ; LEITE, 2011).
Diversos materiais estão sendo utilizados como camada de drenagem; entre eles vem ganhando destaque os elementos de drenagem de borracha e plástico por serem materiais leves. Segundo Minke (2004), o material utilizado nessa camada deve ser o mais leve possível e quando for utilizado agregado ou solo, estes devem ser materiais porosos como, por exemplo, a argila expandida.
2.2.2.4 Camada de Separação do Substrato
A camada de separação do substrato tem a função de impedir que partículas de solo causem a obstrução da camada de drenagem. Dessa forma, segundo Savi (2015), essa manta é colocada sobre a camada de drenagem.
O material mais utilizado para essa função é o Geotextil, o mesmo é composto por fibra sintética, sendo semelhante a um feltro. Segundo Rola (2008), esse material
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deve seguir alguns critérios: ser resistente a micro-organismos, ter permeabilidade de até 10 (dez) vezes superior a permeabilidade do substrato, além de ter boa resistência à ruptura e à compreensão, sendo compatível com os demais materiais que mantém contato.
2.2.2.5 Substrato
O substrato pode ser definido como a base para a cobertura verde. Conforme Savi (2015), a espessura dessa camada é determinada de acordo com o tipo de vegetação escolhida, assim como a quantidade de nutrientes necessários e a aeração.
Porém deve-se tomar cuidado com substratos ricos em nutrientes pois podem trazer problemas futuros, principalmente para coberturas verdes extensivos, ocasionando o rápido crescimento da vegetação exigindo muita manutenção (SAVI, 2015).
Dependendo do tipo de vegetação utilizada na cobertura, tem-se diversos tipos de substratos disponíveis. Pode ser utilizado tanto substratos orgânicos ou inorgânicos (NASCIMENTO, 2008). Porém o mais indicado são substratos inorgânicos e minerais, que são agregados de argila expandida de xisto ou ardósia, e material vulcânico, como vermiculita e pedra-pomes (SAVI, 2015).
O substrato diferencia-se do solo, pois mesmo sendo solicitado com o peso do sistema, ele não se compacta, garantindo a leveza e a permeabilidade. Saadatian et al (2013), descreve que mesmo buscando a leveza no material, a espessura da camada do substrato influencia diretamente no desempenho térmico da cobertura.
2.2.2.6 Vegetação
A camada de vegetação é uma das mais importantes camadas da cobertura verde, pois é esta que fica aparente esteticamente. Dessa forma deve ser realizado manutenção em períodos adequados, além de escolher as espécies de vegetações características para cada região e tipo de cobertura implantada (SAVI, 2015). Segundo Minke (2005), para escolher a vegetação deve-se considerar a resistência ao frio, a seca e principalmente verificar como é o crescimento da espécie.
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Outras variáveis que devem ser levadas em consideração na escolha da vegetação é a incidência e orientação solar, ventos, temperatura média, precipitação local e o sombreamento gerado por edificações vizinhas (SAVI, 2015).
De acordo com Lorenzi e Souza (2001), as espécies que podem ser utilizadas de forma satisfatória em coberturas verdes no país são:
Rosinha-de-sol – Aptenia cordifolia; Amendoim-rasteiro – Arachis repens; Bulbine – Bulbine frutescens;
Dicondra – Dichondra repens;
Gota-de-orvalho – Evolvulus pusillus; Grama azul - Festuca glauca;
Maria-sem-vergonha - Impatiens walleriana; Cacto-margarida - Lampranthus productus; Grama preta - Ophiopogon japonicus; Grama batatais - Paspalum notatum; Estrelinha-gorda - Sedum multiceps; Margaridinha rasteira - Spilanthes repens; Grama inglesa - Stenotaphrum secundatum; Grama esmeralda - Zoysia japonica.
Para coberturas do tipo intensivo e semi-intensivo, as espécies que podem ser utilizadas são quase ilimitadas, podendo ainda ser utilizado diversas combinações dependendo da espessura do substrato (LORENZI E SOUZA, 2001).
Segundo Rola (2008), as espécies utilizadas vão das crassuláceas até as agaváceas, cactáceas, bromeliáceas e as conhecidas como suculentas.
Nas coberturas do tipo extensiva é mais adequada a utilização da espécie suculenta devido à capacidade das mesmas em armazenar água em suas células, sendo mais resistentes (ROLA, 2008).
Vale destacar que a escolha da vegetação está ligada ao desempenho térmico da edificação. Conforme um estudo realizado por Niachou et al (2001), as coberturas verdes com vegetação mais escura e densa tiveram variação de temperatura na face externa para interna de 3ºC, já para vegetações esparsas e vermelhas teve variação de 2ºC entre as faces da cobertura.
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do índice da área foliar (IAF), fração da cobertura, resistência estomática e o albedo (SAADATIAN et al, 2013). Conforme o autor esse índice (IAF) pode variar entre 0,5 (menor) até 5 (maior), sendo que esse índice é a fração da cobertura verde que está coberta por folhas, enquanto o albedo é a capacidade das superfícies das folhas de refletir a energia solar e a resistência estomática é a taxa de umidade das plantas.
2.3 ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO
O concreto é constituído por cimento, água, agregado miúdo (areia) e agregado graúdo (pedra ou brita), além desses componentes pode-se ter aditivos para melhorar ou modificar algumas propriedades do concreto. Segundo Bastos (2006), o concreto apresenta alta resistência a compressão, porém sua resistência à tração é muito baixa chegando a 10% de sua resistência a compressão. Dessa forma, para resistir a tração é utilização a armadura, surgindo o chamado “concreto armado”, onde o concreto resiste as tensões de compressão e a armadura absorve as tensões de tração (BASTOS, 2006). Segundo o mesmo autor a aderência entre o concreto e a armadura é de extrema importância para existência do concreto armado, não sendo suficiente ter os dois materiais sem que os mesmos tenham aderência, pois o real funcionamento ocorre quando ambos trabalham de forma conjunta.
Estrutura de concreto armado é geralmente formada por três elementos: as lajes, as vigas, os pilares e as fundações (superficiais ou profundas) conforme a Figura 17.
Figura 17 – Estrutura de concreto armado
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A Figura 17 apresenta os principais elementos de uma estrutura aporticada, onde as lajes descarregam nas vigas, as vigas por sua vez apoiam-se nos pilares, e os pilares descarregam todo o peso da estrutura nas fundações, que tem a função de distribuir as cargas para o solo.
Os projetos estruturais em concreto armado até a década de 70 eram realizados de forma manual, esse processo demandava muito tempo e não se tinha grande precisão quanto as considerações possíveis de serem verificadas. Segundo Custódio (2010), a partir da década de 70, já surgiram máquinas capazes de ser programadas. Segundo o mesmo autor, pode-se afirmar que atualmente todos os projetos estruturais são elaborados em programas computacionais disponíveis no mercado.
Com a possibilidade de utilizar meios computacionais para elaborar os projetos estruturais tem-se maior economia para a construção, pois por meio da utilização do mesmo é possível testar diversos arranjos estruturais, até que se chegue ao modelo mais econômico sem perder um grande tempo para fazer esse procedimento (CUSTÓDIO, 2010).
Entre os programas mais utilizados no país para trabalhar com cálculo de estrutura de concreto armado tem-se o Cypecad. Segundo a empresa MULTIPLUS SOFTAWARES TÉCNICOS, o programa Cypecad se comparado aos demais programas é o mais simples de utilizar, além de apresentar alta produtividade. Outro fator importante oferecido pelo programa aos usuários são os recursos gráficos, pois é possível trabalhar em seu ambiente CAD próprio, não necessitando de outros programas CAD.
O cálculo da estrutura no CYPECAD é realizado por meio de um pórtico espacial, por métodos matriciais de rigidez, levando em consideração todos os elementos estruturais (lajes, vigas, pilares, paredes).
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3. RESULTADOS
Nesse capítulo estão apresentados e descritos os resultados do estudo conforme a metodologia proposta.
3.1 PROJETO ARQUITETÔNICO DAS HABITAÇÕES EM ESTUDO COM TELHADO VERDE
Inicialmente foi realizado o ajuste no projeto original em função da aplicação no novo sistema construtivo, dessa forma, as larguras das paredes foram alteradas de 15 cm (projeto original) para 25 cm, a fim de não deixar as vigas necessárias para o novo modelo construtivo de forma aparente. Com a alteração no projeto teve-se uma nova área útil de 38,24 m² enquanto o projeto original a mesma área era de 37,90 m², não tendo uma alteração significativa. Também a área total que no projeto original era de 44,14m² passou a ser de 49,13m². A Figura 18 apresenta a planta baixa da edificação com as alterações realizadas no projeto.
Figura 18 – Planta baixa modificada
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Da mesma forma que no projeto original foi elaborado dois cortes demonstrando os detalhes do projeto, porém, nos cortes do novo tipo de cobertura estão demonstradas as camadas do telhado verde. Conforme revisão bibliográfica o tipo de cobertura verde mais indicado para as habitações populares seria a cobertura verde extensiva, pois possuí vegetação rasa, tendo-se baixa manutenção e pequena espessura das camadas, consequentemente tem-se menor carga gerada pela implantação do novo sistema construtivo. A Figura 19 apresenta o Corte “AB” do novo projeto.
Figura 19 – Corte AB
Fonte: Autoria Própria, 2017.
As camadas da cobertura apresentadas no projeto são constituídas da impermeabilização da laje, sistema de drenagem, manta geotêxtil para evitar que o substrato obstrua o sistema de drenagem, a camada de substrato (solo) e a vegetação rasa (apenas grama ou outra vegetação rasteira).
A cobertura verde tipo extensiva como foi projetada para a habitação em estudo, possuí uma espessura que varia de 6 a 20 cm, porém para a presente pesquisa foi projetado o telhado verde como sendo de 15 cm mais a vegetação que tem sua variação conforme a manutenção.
A camada de substrato foi projetada com 10 cm, enquanto as demais camadas abaixo do substrato têm um total de 5 cm. A Figura 20 apresenta o corte CD.
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Figura 20 – Corte CD
Fonte: Autoria Própria, 2017.
Observando a Figura 20 é possível verificar que foi projetado também um espaço para o reservatório superior da unidade habitacional com altura de 1,7m. As demais medidas de alturas do projeto original foram mantidas, inclusive o pé direito com apenas 2,6 m. A Figura 21 apresenta a fachada do novo projeto.
Figura 21 – Fachada
Fonte: Autoria Própria, 2017.
Embora foi mantido as características do projeto original, a fachada conforme a Figura 21, teve uma grande mudança, principalmente em função da opção pela platibanda que conforme o projeto tem-se altura de 60 cm. A Figura 22 e a Figura 23 apresentam o projeto 3D da edificação com telhado verde.
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Figura 22 – Projeto 3D
Fonte: Autoria Própria, 2017.
Figura 23 – Projeto 3D
Fonte: Autoria Própria, 2017.
Conforme as Figuras 22 e 23, o projeto 3D foi elaborado para todas as unidades habitacionais do loteamento com o objetivo de demonstrar em detalhes como seria a construção de uma edificação e também do empreendimento como um todo.
3.2 PROJETO ESTRUTURAL
Após elaborar o projeto arquitetônico para a cobertura verde, iniciou-se a elaboração do projeto estrutural para as habitações em estudo. O projeto estrutural em concreto armado foi constituído de lajes maciças, vigas, pilares e fundação, sendo que a estrutura foi modelada e calculada com o auxílio do software CYPECAD. A
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edificação em estudo tem apenas um pavimento, dessa forma, tem-se a planta de cobertura e a planta de fundação, sendo a estrutura modelada conforme a Figura 24.
Figura 24 – Projeção 3D da estrutura no CYPECAD
Fonte: Autoria Própria, 2017.
Observando a Figura 24 é possível visualizar a estrutura da edificação, sendo composta por lajes maciças, vigas para suporte das mesmas, pilares descarregando em blocos de fundação e vigas baldrames. O modelo estrutural apresentado para a habitação em estudo foi elaborado da forma mais econômica possível, também buscou-se evitar problemas como punção, e vigas muito altas. As cargas utilizadas para o cálculo estrutural foram, o peso próprio dos elementos estruturais, carga de utilização da laje de cobertura, e o peso de 150 kg/m² do telhado verde tipo extensivo.
Para desenvolvimento dos cálculos o software CYPECAD utilizou os critérios e combinações estabelecidas pela NBR 6118/2014.
Com a realização dos cálculos, obteve-se os detalhamentos das armaduras conforme a Figura 25, sendo que todos os panos das lajes foram dimensionados com 8 cm de altura.
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Figura 25 – Detalhamento das armaduras das lajes
Fonte: Autoria própria, 2017.
A Figura 25 apresenta os detalhamentos dar armaduras das lajes maciças, tanto as armaduras inferiores e superiores. Conforme o detalhamento será utilizado Φ 4.2 e 5 mm, já para as armaduras superiores (negativas) será utilizado Φ 4.2, 5, 6.3 e 8 mm. A Figura 26 apresenta as deformações nas lajes.
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Fonte: Autoria Própria, 2017.
A Figura 26 apresenta as deformações nas lajes, sendo que as mesmas têm variações entre 0,1 e 4,37 mm, porém na grande maioria dos pontos as deformações variam entre 2,14 e 3,03 mm como pode ser observado na cor azul. A figura 27 apresenta os momentos resultantes nas lajes
Figura 27 – Momentos resultantes nas lajes
Fonte: Autoria Própria, 2017.
A Figura 27 apresenta os momentos resultantes nas lajes, considerando as combinações realizadas para o cálculo estrutural entre o PP, CP e Ca. A variação dos momentos resultantes ocorre entre -0.19 à 0.22 t.m/m. O quadro 2 apresenta os dados referentes ao dimensionamento das lajes.
Quadro 2 – Dados das lajes maciças
Fonte: Autoria Própria, 2017.
O Quadro 2 apresenta além das alturas dos panos das lajes, os momentos, as taxas de armaduras e o reforço das mesmas.
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As vigas para suporte das lajes foram dimensionadas conforme demonstrado na planta de fôrmas na Figura 28.
Figura 28 – Planta de fôrmas
Fonte: Autoria Própria, 2017.
Conforme a Figura 28, as vigas 102 e 110 tem dimensões 20x30cm, as vigas 104 e 105 tem dimensões 20x35 cm, a viga 103 possuí uma seção de 20x45 cm, a viga 106 possuí uma seção de 20x25 cm e todas as demais vigas tem seções de 20x20 cm. Conforme cálculo realizado, a Figura 29 apresenta os momentos gerados nas vigas considerando as combinações de cálculo.
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Fonte: Autoria Própria, 2017
Conforme a Figura 29 os momentos gerados nas vigas têm valor positivo máximo de 3,14 t.m e negativo o menor valor é de -1.87 t.m, os demais valores variaram entre ambos.
A Tabela 1 apresenta o consumo de concreto para execução das vigas, bem como o consumo de armaduras de modo detalhado.
Tabela 1 – Consumo de concreto e armaduras para as vigas Cobertura Tipo A.neg. A.pos. A.est. Total Ø5 Ø6.3 Ø8 Ø10 Ø12.5 Ø16 V.conc.
kg kg kg kg kg kg kg kg kg Kg m³ *V 1 V-101 (P1-P2) Alta 5.1 2.9 4.2 12.2 4.8 2.6 3 1.8 0.152 V-102 (P2-P3) Alta 1.9 5.7 4 11.6 4.9 5.6 1.1 0.282 Total V 1 7 8.6 8.2 23.8 9.7 8.2 4.1 1.8 0.434 *V 2 V-103 (P4-P5) Alta 3 13.4 3.7 20.1 4.6 1 1.1 6.5 6.9 0.432 *V 3 V-104 (P6-V 7) Alta 1.6 7.1 3.1 11.8 4.1 0.6 7.1 0.259 *V 4 V-105 (V 7-P7) Alta 2.4 8.3 3.8 14.5 5 0.7 0.5 8.3 0.322 *V 5 V-106 (P8-P9) Alta 2.5 4.5 3.7 10.7 4.5 1.7 4.5 0.195 *V 6 V-107 (P8-P6) Alta 2.6 2.6 5.2 3.1 2.1 0.108
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Fonte: Autoria Própria, 2017.
Conforme a Tabela 1 o consumo de concreto para execução das vigas destinadas a receber os esforços oriundos das lajes é de 2,537 m³, sendo necessário um total de 128.9 Kg de aço, com bitolas de 5, 5.6, 8, 10, 12.5 e 16 mm.
O projeto estrutural foi elaborado com 9 pilares de dimensões 20x20 cm, sendo que todos estão nos alinhamentos das paredes, não ficando aparente após a execução dos revestimentos conforme a Figura 30, onde está apresentada a planta de locação dos pilares
Figura 30 – Planta de locação dos pilares
V-108 (P6-P1) Alta 1.2 4.4 3.4 9 4.1 4.9 0.14 Total V 6 3.8 4.4 6 14.2 7.2 7 0.248 *V 7 V-109 (P9-P4) Alta 1.4 9.6 3.1 14.1 3.9 0.6 9.6 0.324 V-110 (P4-P2) Alta 6.4 1.6 1.8 9.8 2.1 1.6 1.3 4.8 0.129 Total V 7 7.8 11.2 4.9 23.9 6 2.2 1.3 9.6 4.8 0.453 *V 8 V-111 (P7-P5) Alta 2.2 2.6 2.6 7.4 3.1 4.3 0.108 V-112 (P5-P3) Alta 0.5 2 2.5 2.5 0.086 Total V 8 2.7 2.6 4.6 9.9 5.6 4.3 0.194 Total Cobertura 30.8 60.1 38 128.9 46.7 25.7 11.5 31.5 6.6 6.9 2.537 Total Obra 30.8 60.1 38 128.9 46.7 25.7 11.5 31.5 6.6 6.9 2.537
