Tecnologias, Materiais e Técnicas de Construção V

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Escola Universitária Vasco da Gama Departamento de Arquitectura e Paisagem Mestrado Integrado em Arquitectura Ano lectivo 2011/2012

TMTC V

Tecnologias, Materiais e

Técnicas de Construção V

4.º Ano, 7.º semestre

4 ECTS / 4 h semanais

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TMTC V

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TMTC V

1. Constituição de paredes

exteriores

Actualmente a construção corrente das paredes

exteriores em Portugal é constituída por panos de

alvenarias e paredes de betão.

Apesar de serem tecnologias tradicionais, são

poucos os exemplos na actualidade de

edificações que utilizam materiais como a

madeira, o adobe, a taipa, ou até mesmo a pedra

maciça como elemento principal da sua

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TMTC V

1. Constituição de paredes

exteriores

É relativamente comum a adopção de soluções

de revestimento em placagens de vidro, metálicas,

cerâmicas, de madeira, de pedra, de materiais

sintéticos e compósitos, de betões especiais, de

GRC, etc.

No entanto, mesmo nesses casos as paredes de

suporte são normalmente constituídas por

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TMTC V

1. Constituição de paredes

exteriores

Normalmente as soluções tecnicamente mais

exigentes como as paredes em fachada cortina, as

paredes metálicas, de vidro, elementos

pré-fabricados de materiais compósitos ou de betões

especiais (betão branco, GRC, etc.) são menos

comuns e mais caras, sendo reservadas para

edificações onde o custo económico acrescido é

justificável ou aceitável.

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TMTC V

1. Constituição de paredes

exteriores

Os materiais industriais mais comuns para alvenarias

em Portugal são:

• Tijolo cerâmico de furação horizontal (tijolo vazado)

• Tijolo cerâmico para aplicação de face à vista (maciços

-“tijolo burro” ou perfurados verticalmente)

• Blocos de betão de agregados leves

• Blocos de betão de agregados leves “splitados”

• Tijolos de cerâmica alveolada de furação vertical (tipo

termoargila)

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1. Constituição de paredes

exteriores

Vantagens comparativas dos tijolos cerâmicos :

• Excelente durabilidade: tijolo +1000 anos, argamassas de

ligação +100 anos.

• Flexibilidade e versatilidade : os tijolos são os elementos

pré-fabricados de menor módulo, resultando na facilidade de

composição dos elementos.

• Fabrico fácil e de baixo custo : matéria prima existente

virtualmente em todo o mundo.

• Bom desempenho térmico e acústico, resistência mecânica e

ao fogo, razoável estanquidade.

• Vantagens ambientais: fabrico pouco poluente, baixo custo

energético, material reciclável.

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1. Constituição de paredes

exteriores

• Normalização dos tijolos cerâmicos

A normalização existente para os tijolos cerâmicos

em Portugal data dos anos 60 e 70: NP 80 e NP 834.

Nestas duas normas definem-se as características

físicas e dimensionais dos tijolos de fabrico

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TMTC V

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TMTC V

Características

de tijolos

de acordo com

a NP 834

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TMTC V

2. Tipologias das paredes exteriores

As principais tipologias construtivas de paredes

exteriores utilizadas em Portugal são:

• Parede simples

• Parede dupla com caixa de ar e isolamento térmico

• Parede composta com o sistema ETICS

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TMTC V

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TMTC V

2. Tipologias das paredes exteriores

Principais vantagens e inconvenientes das paredes

simples.

Vantagens:

• Menor custo, maior simplicidade de construção.

Inconvenientes:

• Menor isolamento térmico e acústico, maior probabilidade de

patologias associadas à penetração de água.

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TMTC V

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TMTC V

Solução com

isolamento pelo interior

Parede simples de blocos de

argila expandida com palas

de sombreamento de

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TMTC V

2. Tipologias das paredes exteriores

Principais vantagens e inconvenientes das paredes

duplas.

Vantagens:

• Isolamento térmico superior, bom isolamento acústico com

densidades e/ou espessuras diferenciadas entre panos

Inconvenientes

• Complexidade de execução, que é muitas vezes deficiente

provocando diversas patologias, impossibilidade de

verificação da solução construída uma vez terminada,

existência de pontes térmicas.

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TMTC V

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TMTC V

2. Tipologias das paredes exteriores

Principais vantagens e inconvenientes das paredes

compostas com sistema ETICS.

Vantagens:

• Isolamento térmico contínuo, virtual inexistência de pontes

térmicas.

Inconvenientes

• Isolamento exposto à radiação solar, fraca resistência

mecânica da superfície da parede, necessidade de

cuidados no contacto com o solo, isolamento acústico

dependente unicamente da massa do suporte.

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TMTC V

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TMTC V

2. Tipologias das paredes exteriores

Principais vantagens e inconvenientes das paredes

ventiladas.

Vantagens:

• Isolamento térmico contínuo, virtual inexistência de pontes

térmicas, resistência mecânica da fachada, sombreamento

do isolamento. Implica uma estereotomia de revestimento.

Inconvenientes

• Preço mais elevado, isolamento acústico dependente

unicamente da massa do suporte. Implica o estudo de uma

estereotomia de revestimento.

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TMTC V

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TMTC V

3. Características das paredes

exteriores

Para além da importância da definição da

envolvente do espaço arquitectónico, os

paramentos verticais exteriores da construção têm

como principais funções construtivas:

• Durabilidade

• Resistência mecânica e estabilidade

• Impermeabilidade

• Conforto térmico

• Conforto higrométrico

• Conforto acústico

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3.1 Durabilidade, resistência e

estabilidade de paredes exteriores

A concepção da envolvente exterior do edifício deve

garantir a estabilidade dos panos de parede, a sua

durabilidade e resistência aos choques exteriores.

A ausência de patologias como fendilhações, infiltrações,

fungos, manchas ou eflorescências depende da escolha

adequada do sistema construtivo e da sua correcta

pormenorização e construção.

A estabilidade e resistência mecânica advêm da boa

concepção da estrutura interna da parede e da escolha de

materiais de revestimento adequados, em especial nos

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TMTC V

3.2 Resistência e estabilidade de

paredes exteriores de alvenaria

Travamento dos panos de alvenaria:

• Confinamento dos panos de alvenaria.

• Juntas, apoios adicionais e reforços.

• Elementos resistentes embebidos nos panos mais extensos

(pilaretes, lintéis, perfis metálicos, ferragens, armações de

travamento, etc.).

• Solidarização pontual com a estrutura do edifício mantendo

a separação entre materiais para evitar a fendilhação por

dilatações diferenciais (p.ex. grampos metálicos).

• Solidarização dos panos de alvenaria nas paredes duplas

(ferragens, grampos, “gatos”).

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TMTC V

Os grampos devem ser colocados com inclinação para o exterior ou, no caso de

serem horizontais, possuírem uma pingadeira que evite o escorrimento ao longo do

elemento.

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Exemplos de ligação dos

panos de parede a

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TMTC V

Armação das juntas

horizontais da alvenaria

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TMTC V

Suportes adicionais para

panos de alvenaria

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TMTC V

3.3 Impermeabilidade

A parede exterior deve garantir a

impermeabilização à água da chuva, impedindo a

penetração de humidades no espaço interior e no

interior da parede. A propagação do vapor deve

encontrar uma resistência decrescente do interior

para o exterior da parede.

A integridade do revestimento exterior desempenha

um papel primordial na impermeabilização do

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TMTC V

3.3 Impermeabilidade

Revestimento com reboco hidráulico:

• Revestimento de impermeabilização e não de estanquidade.

Em conjunto com o suporte (panos da parede e caixa de ar,

se existir) e para condições climáticas correntes, deve impedir

infiltrações para o interior do edifício.

• É fundamental que não exista fissuração superficial.

• Aplicação em 2 ou 3 camadas.

• Camada exterior pouco rica em cimento, com alguma

porosidade mas significativa elasticidade.

• As camadas interiores devem ser mais ricas, uma vez que,

sendo menos porosas, terão tendência a fazer migrar a

humidade para as camadas exteriores.

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TMTC V

Exemplos de fissuração

e destacamento de

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TMTC V

3.3 Impermeabilidade

Pintura dos rebocos hidráulicos:

Para prevenção de futura fissuração, mero receio do

envelhecimento da parede ou correcção de anomalias,

recorre-se, por vezes, à aplicação de tintas de elevada

elasticidade e estanquidade à água (em geral designadas por

“membranas”). É imperioso garantir que tais membranas sejam

permeáveis ao vapor de água e não tenham o efeito de

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TMTC V

Exemplos de bolsas de

água sob tintas

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TMTC V

3.3 Impermeabilidade

Do mesmo modo a parede deve estar

convenientemente protegida da humidade

ascensional por capilaridade:

• Correcta drenagem periférica do edifício;

• Evitar o contacto directo com o solo pela elevação dos panos

de alvenaria, ou pelo corte hídrico com recurso a membranas

de impermeabilização;

• Impermeabilização do fundo das caixas de ar, seja com

argamassas hidrofugadas, pinturas betuminosas ou telas

impermeabilizantes.

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3.3 Impermeabilidade

O recurso a revestimentos exteriores de impermeabilização em

paredes com humidade ascensional é totalmente

desaconselhado e ineficaz. por limitar a capacidade de

evaporação da água presente na parede, o que a obrigará a

procurar outras zonas para atingir o exterior.

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TMTC V

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TMTC V

Exemplos de paredes

com humidade

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TMTC V

3.4 Conforto térmico

Constituindo as paredes, a par das

coberturas, as superfícies de contacto

entre o meio interior e exterior, o

comportamento térmico dos espaços

interiores depende, a par da sua correcta

exposição solar, da sua capacidade de

garantir o isolamento térmico entre os dois

ambientes, e da sua inércia térmica.

(42)

TMTC V

3.4 Conforto térmico

Transmissão de calor

A energia térmica transmite-se através dos

seguintes processos:

• Transferência por condução térmica (difusão).

• Transmissão por irradiação térmica.

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TMTC V

3.4.1 Isolamento térmico

Até há poucas décadas o uso de materiais isolantes térmicos

autónomos integrados na envolvente dos edifícios era

praticamente inexistente na construção em Portugal,

deixando-se à parede simples essa função, desempenhada

com fraca eficiência.

Nos últimos anos, porém, o aumento da exigência de

conforto, a economia, e as preocupações ambientais,

implicaram uma evolução normativa, que actualmente obriga

à existência de determinados níveis de eficiência energética e

de isolamento térmico na construção:

RSECE

Regulamento dos sistemas energéticos de climatização de

edifícios

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TMTC V

Evolução esquemática dos tipos

mais comuns de parede exterior

em Portugal no século XX

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TMTC V

3.4.1 Isolamento térmico

O que é o isolamento térmico?

O conceito físico refere-se à redução dos

efeitos dos vários processos de transferência

de calor. Normalmente o termo é associado

à capacidade de um material de resistir à

transmissão de calor por difusão.

(47)

TMTC V

3.4.1 Isolamento térmico

O vácuo constitui o melhor processo de

garantir o melhor isolamento possível. Dada

a dificuldade na sua obtenção, o ar com

baixo teor de humidade é uma boa

alternativa, pelo que muitos dos materiais

utilizados industrialmente utilizam células ou

câmaras que o aprisionam de alguma

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TMTC V

3.4.1 Isolamento térmico

Uma forma de definir um material como isolante

térmico é a sua baixa condutividade térmica:



Q L



t A



T

Matematicamente, a condutividade térmica equivale à

quantidade de calor Q transmitida no período de tempo t

através de uma espessura L, na direcção normal a uma

superfície de área A, devido a uma variação de

temperatura ΔT, sob condições de estado fixo e quando a

transferência de calor é dependente apenas da variação de

temperatura

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TMTC V

Material

Condutividade térmica

_{[J/s/(m·K)] ou [W/(m.K)]}

Prata

426 Cobre

398 Alumínio

237 Tungsténio

178 Ferro

80,3

Vidro

0,72 - 0,86

Água

0,61

Tijolo

0,4 - 0,8

Madeira (pinho)

0,11 - 0,14

Fibra de vidro

0,046

Espuma de poliestireno

0,033

Ar

0,026

Espuma de poliuretano

0,020

polipropileno

0,25

Epoxi (cargada com Silica)

0,30

Epoxi (não cargada)

0,12 - 0,177

No sistema Internacional de

Unidades (SI) a

condutividade térmica é

medida em termos de Watts

por metro-Kelvin (W/m-K).

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TMTC V

Exemplos de isolantes industriais

correntes na construção:

Cortiça

Granulada ou em painéis de

aglomerado.

Material orgânico, natural, de elevada

inércia térmica.

É imperiosa a sua protecção à água

para a sua durabilidade (fungos, etc.)

K=0,040 W/(m.K) (painel de

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TMTC V

Lã de rocha

Apresenta-se em painéis

rígidos ou semi-rígidos,

aglomerados, feltros e

mantas.

Material incombustível e

imputrescível. A sua eficiência

depende da sua

impermeabilização.

K= 0,030 a 0,041 W/(m.K)

dependendo da sua

(52)

TMTC V

Poliestireno expandido

(EPS, ou esferovite)

Material derivado do petróleo e do gás

natural do qual se obtém o polímero plástico

do estireno na forma de grânulos.

Absorção de água praticamente

negligenciável. Material combustível e

degradado pela radiação ultravioleta, pelo

que deve ser protegido da radiação solar.

Densidades de 12 Kg/m

3 _{a 30 Kg/m}

3 _.

K= 0,045 a 0,034 W/(m.K)

dependendo da sua densidade

(maior densidade = K mais elevado)

(53)

TMTC V

Material combustível, de absorção de água praticamente

negligenciável. Grande resistência à difusão do vapor.

Capilaridade nula. Boa resistência

às acções mecânicas e ambientais

K= 0,035 W/(m.K)

Poliestireno

extrudido

(XPS)

Espuma rígida de poliestireno,

diferenciando-se do EPS por ser obtido

por um processo de extrusão resultante

da fusão do poliestireno em contínuo e

por empregar outros gases expansores.

Enquanto o EPS é composto por um

conjunto de esferas, o XPS é um

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TMTC V

Espuma de poliuretano

Material projectado. A sua combustão gera ácido cianídrico.

Absorção de água praticamente negligenciável. Material

combustível e degradado pela radiação ultravioleta, pelo que

deve ser protegido da radiação solar.

Densidades de 12 Kg/m

3 _{a 30 Kg/m}

3 _.

K= 0,045 a 0,034 W/(m.K)

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TMTC V

Lã de vidro

Conglomerado de fibras de vidro obtidos a partir da sua

fundição.

Material imputrescível, não inflamável, quimicamente estável.

Bom isolamento acústico.

Apresenta-se na forma de mantas têxteis ou a granel.

K= 0,038 a 0,045 W/(m.K)

(variando

proporcionalmente

com a densidade)

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Vidro Celular

Contém grande quantidade de células microscópicas repletas

de gás. Obtêm-se injectando sob pressão, por meio de

processos especiais, gás na massa de vidro.

Apresenta-se sob a forma de painéis.

Grande resistência mecânica e inércia química.

Impermeável ao vapor de água.

Incombustível.

K= 0,050 W/(m.K)

(57)

TMTC V

3.4.1 Isolamento térmico

Uma das deficiências mais comuns na concepção

de paredes exteriores isoladas é a constituição de

pontes térmicas.

Tratam-se de regiões da envolvente exterior que,

por defeitos de projecto ou de execução,

apresentam um isolamento térmico

significativamente inferior às áreas adjacentes.

Nessas zonas surgem patologias como fungos,

manchas ou condensações, contribuindo para a

degradação dos elementos construídos e da

(58)

TMTC V

(59)

TMTC V

Exemplos de correcção/atenuação

de pontes térmicas

(60)

TMTC V

3.4.2 Inércia térmica

Inércia térmica:

propriedade de um material que

indica a quantidade de calor que pode conservar,

e a velocidade com que esse calor varia

influenciado pela temperatura envolvente.

Esta propriedade depende:

• Da massa do corpo (m)

• Do calor específico do material * (c)

• Da sua condutividade térmica (K)

(61)

TMTC V

3.4.2 Inércia térmica

Adoptando uma envolvente de grande massa

esta propriedade permite, de forma passiva,

manter a temperatura interior estável. As paredes

pesadas aquecem gradualmente ao longo do

dia, libertando durante a noite o calor,

(62)

TMTC V

(63)

TMTC V

Neste caso concreto a

facilidade de execução

aconselhou a construção de

uma parede leve de gesso

cartonado à frente da

parede de betão, numa

opção que retirou o

benefício de uma maior

inércia térmica para o

(64)

TMTC V

3.4.2 Inércia térmica

É o aproveitamento da

enorme inércia térmica

do solo que permite a

utilização de energia

geotérmica para

climatização interior, ou

a utilização de piscinas

como verdadeiras

“pilhas térmicas”.

(65)

TMTC V

3.5 Conforto higrométrico

Parte significativa da salubridade e qualidade do

ar interior de uma construção se deve ao correcto

teor de humidade relativa interna, que

normalmente é mais elevado que o do exterior

nos climas temperados e frios por via:

• da utilização humana dos espaços;

• da temperatura interior normalmente mais

elevada.

(66)

TMTC V

3.5 Conforto higrométrico

Humidade relativa:

É a relação entre a pressão do vapor existente e a

máxima pressão de vapor possível a essa

temperatura no ar (ponto de saturação).

O ponto de saturação varia directamente com a

temperatura. Assim, o ar quente permite maior

concentração de vapor de água que o ar frio.

Quando o ar arrefece dá-se então o fenómeno

da condensação.

(67)

TMTC V

(68)

TMTC V

3.5 Conforto higrométrico

Uma grande parte das patologias construtivas

existentes relaciona-se com a existência de

humidade nas paredes exteriores.

São frequentes problemas de humidade

relacionados com uma fraca ventilação dos

espaços internos e uma concepção defeituosa

das paredes exteriores.

(69)

TMTC V

3.5 Conforto higrométrico

Ventilação

O justo equilíbrio entre a necessidade de

isolamento térmico e o equilíbrio

higrométrico é um dos problemas da

construção actual, e depende em grande

medida da ventilação com ar exterior.

(70)

TMTC V

3.5.1 Condensações Internas

Uma das consequências da instalação de

um isolamento térmico é o gradiente de

temperatura que passa a existir entre as

duas faces do isolamento: uma quente,

interior, e uma fria , exterior.

É nesse gradiente que se processam as

condensações que podem reduzir a

eficiência do isolamento, ou mesmo

(71)

TMTC V

3.5.1 Condensações Internas

Critérios gerais de concepção da envolvente do

edifício face às condensações internas:

• Adequado controlo do clima interior dos edifícios

(aquecimento e ventilação dos espaços);

(72)

TMTC V

3.5.1 Condensações Internas

Critérios gerais de concepção (cont.):

• Do interior para o exterior de um elemento construtivo

(admitindo que o fluxo de vapor se verifica do interior para o

exterior), a resistência à difusão de vapor água das

camadas deverá diminuir progressivamente. Mais

especificamente, os componentes com elevada resistência

à difusão de vapor (como é o caso das barreiras

pára-vapor) deverão ser aplicados pelo interior das camadas de

isolamento térmico, enquanto que pelo exterior se deverão

aplicar componentes de elevada permeância ao vapor

(73)

TMTC V

3.5.1 Condensações Internas

Critérios gerais de concepção (cont.):

• Os espaços de ar no interior dos elementos construtivos

onde se possa verificar a acumulação de humidade

deverão ser ventilados pelo exterior das camadas de

isolamento térmico e de eventuais barreiras pára-vapor

(74)

TMTC V

3.5.1 Condensações Internas

Como se deduz dos critérios de

concepção, no caso particular das

paredes duplas é fundamental para a

inexistência de condensações internas a

drenagem da caixa de ar para o exterior,

exista ou não uma barreira de vapor.

(75)

TMTC V

3.5.2 Barreiras pára-vapor

Quando se utilizam isolamentos putrescíveis ou

com absorção capilar que reduza a sua

eficiência, ou quando a possibilidade de

ocorrência de condensações é elevada ,é

necessária a construção de uma barreira

pára-vapor para garantir que o isolamento se mantém

seco.

Essa barreira deve ser colocada do lado mais

quente do isolamento.

(76)

TMTC V

3.5.2 Barreiras pára-vapor

Tipologias principais das barreiras pára-vapor :

• Membranas – rígidas, tais como plásticos

reforçados, alumínio ou outras chapas metálicas,

ou flexíveis, como folhas metálicas, papéis, filmes e

folhas de plástico ou feltros;

• Películas de Revestimento – é o caso de algumas

tintas e materiais que fundem por acção da

temperatura.

• A sua composição normalmente é do tipo

betuminosa, resinosa ou polimérica, podendo

aplicar-se a pincel, a rolo, com espátula, etc., em

função do tipo de material e do tipo de suporte.

(77)

TMTC V

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TMTC V

3.6 Conforto acústico

O conforto acústico de uma

construção depende do seu

isolamento aos sons exteriores e entre

compartimentos, e da absorção dos

sons produzidos no seu interior,

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TMTC V

3.6 Conforto acústico

Podemos caracterizar os ruídos

transmitidos numa construção em

ruídos de condução aérea, e ruídos

de percussão.

(80)

TMTC V

3.6.1 Transmissão do som

A transmissão de som entre compartimentos

ou entre o exterior e o interior de edifícios

processa-se de duas formas:

• transmissões de ruído por condução aérea;

• transmissões ao longo dos elementos da

(81)

TMTC V

3.6.2 Isolamento acústico

O isolamento acústico refere-se à

capacidade de formar uma barreira à

propagação de uma onda sonora,

impedindo-a de se transmitir entre

compartimentos ou entre o exterior e o

interior de um edifício.

(82)

TMTC V

3.6.2 Isolamento acústico

Sendo o som um fenómeno vibratório,

quanto maior a massa de uma parede

menos ruído aéreo ela transmitirá, dada a

sua menor capacidade para vibrar.

Assim, a quantidade de massa existente

numa parede exterior é fulcral para o seu

isolamento acústico.

(83)

TMTC V

3.6.2 Isolamento acústico

Por outro lado, a absorção de

determinadas frequências de onda é

diferente de material para material, devido

às suas diferentes densidades.

Assim, é de todo o interesse para o

isolamento acústico de uma parede a

constituição de barreiras de densidades

diferentes, preferencialmente separadas

por camadas elásticas (no limite, ar).

(84)

TMTC V

3.6.2 Isolamento acústico

O isolamento aos ruídos transmitidos ao

longo dos elementos da construção, como

por exemplo os ruídos de percussão, é

bastante mais complexo, devendo ser

ponderada a sua relação custo/benefício

caso a caso.

(85)

TMTC V

3.6.2 Isolamento acústico

O isolamento a ruídos de percussão passa

normalmente pela instalação de

membranas resilientes que permitam isolar o

piso e as paredes, atenuando a sua

transmissão para níveis aceitáveis.

Em edifícios especiais, como teatros ou

salas de concerto, é comum a construção

de uma caixa interior isolada do resto da

construção por membranas ou apoios

(86)

TMTC V

3.6.2 Isolamento acústico

No isolamento térmico, cada m2 contribui para o isolamento,

enquanto que no isolamento acústico, é o elemento mais

frágil que influencia o conjunto. Uma primeira condição para

um bom isolamento acústico é uma boa impermeabilidade

(interstícios sob as portas, condutas de ar condicionado,

chaminés, tubos), já que um mau isolamento acústico de

algum elemento pode reduzir bastante o isolamento total.

Isolamento térmico

Isolamento total =



isolamentos parciais

(alvenarias+isolamento

+revestimentos+etc.)

Isolamento acústico

Isolamento total = isolamento do

elemento mais fraco

(portas, janelas,

canalizações, etc)

Vs.

(87)

TMTC V

3.6.3 Absorção acústica

A comodidade sonora de um

compartimento depende do controlo do

tempo de reverberação:

• intervalo de tempo necessário para que a energia

volúmica do campo sonoro de um recinto fechado

se reduza a um milionésimo do seu valor inicial. Esta

redução da intensidade sonora corresponde a

uma redução de 60 dB do nível de pressão sonora.

(88)

TMTC V

3.6 Absorção acústica

Nas situações em que seja necessário ou

aconselhado, podem-se utilizar dispositivos

para redução do tempo de reverberação.

Pretendendo-se nesses casos minimizar a

reflexão das ondas sonoras, a instalação de

materiais de poro aberto é eficaz, como

painéis de parede acústicos, tectos falsos,

ou materiais têxteis. A própria configuração

espacial influencia as características

(89)

TMTC V