PROPRIEDADES MECÂNICAS DO VIDRO E QUESTÕES TÉCNICAS

INDICE:

1. PROPRIEDADES MECÂNICAS ...1

Protecção ao Choque ...1

Protecção contra incêndios ...3

Parâmetros de classificação:...3

2. QUESTÕES TÉCNICAS...5

Determinação da espessura...5

Cálculo da temperatura dos vidros...9

Tensões de origem térmica ...10

P

M

V

Q

T

Eng. Pedro Fino

1. PROPRIEDADES MECÂNICAS

Protecção ao Choque

As tecnologias de fabricação, de transformação e de montagem permitem dotar os vidros de excelentes capacidades de resposta às tensões de segurança que exige a construção actual, nomeadamente em matéria de protecção ao choque.

Os potenciais choques são de diversas naturezas e os níveis de resposta dos vidros dependem de dois factores fundamentais, são eles:

• O nível de energia transmitido no momento do impacto (ou dos impactos): E;

• A superfície máxima de contacto desenvolvido durante o choque: SCM;

Classes de resistência ao choque / Normas Tipo de vidro usado Exemplos e características Protecção contra os riscos de lesões em caso de acidentes / DTU 39, EN12150 e EN12543-2 • Vidro laminado • Vidro temperado • Vidro impresso aramado

SGG Stapid – É um vidro laminado que em caso de quebra durante um choque acidental assegura a manutenção da parede envidraçada e a coesão entre os fragmentos (esta coesão está relacionada com a existência de um ou mais filmes de butiral de polivinil PVB que é colocada entre os vidros), para evitar o risco de lesões que possam ser provocados pela queda destes últimos;

SGG Securit – É um vidro temperado que em caso de quebra fragmenta-se em pequenos pedaços minimizando desta forma os riscos de lesões profundas; SGG Decorglass – É um vidro impresso aramado que apresenta uma estrutura reforçada com uma malha

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que o vidro se fragmente. Protecção contra os objectos atirados sobre cobertura em vidro • Vidro laminado; • Vidro temperado • Vidro impresso aramado

SGG Stapid – É um vidro que quando solicitado por um objecto atirado, trava a sua queda e evita igualmente a queda de estilhaços;

SGG Securit – É um vidro que tem um comportamento mecânico muito bom, para além de evitar a queda de estilhaços. Um vidro deste tipo com 8 mm resiste à queda de uma bola de aço de 500 g caindo de uma altura de 2m.

SGG Decorglass – Dada à sua malha metálica tem um comportamento mecânico muito bom, tendo também como vantagem não se fragmentar

Protecção contra a queda de pessoas / DTU 39, EN12150 e EN12543-2 (variar o grau de solicitação) • Vidro laminado; • Em alguns casos podemos usar o vidro temperado

SGG Stapid – É um vidro que para um dimensionamento, montagem e suportes estritamente de acordo com as regulamentações em vigor, oferece uma estabilidade estrutural em caso de quebra e retém o corpo que provocou a quebra do vidro.

SGG Securit – É um vidro que pode ser utilizado para este fim tendo de estar associado a uma protecção residual tal como indica na norma NF P 01-012. Mesmo sem essa protecção deve resistir aos mesmos choques

Protecção contra o vandalismo e intrusão nível 1 / EN356 • Vidro laminado.

SGG Stapid – Estes vidros são utilizados para esta função. A norma EN 356 define 8 classes de performance a partir de testes que representam a aptidão dos vidros resistentes ao arremesso de objectos ou ás tentativas de intrusão. Para contribuir eficazmente para a protecção reforçada contra o vandalismo e a infracção nas habitações, escritórios e lojas, estes vidros devem estar associados a caixilhos apropriados Protecção contra os tiros de armas de fogo / EN1063 • Vidro laminado

SGG Stapid Protect – Este é o vidro apropriado para esta função, no entanto tem de se adequar à classe de resistência adequada. Esta classe varia em função das balas das armas de fogo às quais devem resistir. A norma EN1063 define em função da resistência a tiros de determinadas armas especificas 7 classes”BR” e 2 classes “SG”, esta também estabelece uma categoria relativa à protecção a fragmentos vulnerantes que corresponde à sigla “NS”

de determinadas armas especificas 7 classes”BR” e 2 classes “SG”, esta também estabelece uma categoria relativa à protecção a fragmentos vulnerantes que corresponde à sigla “NS” Protecção contra explosão / EN13541 • Vidro laminado

SGG Stapid Protect – Estes vidros respondem a especificações e estão de acordo com os quatro níveis de protecção (com ou sem fragmentos vulnerantes) definidos pela norma EN13541.

Quadro 1 – Classes de resistência ao choque e exemplos dos vidros

Protecção contra incêndios

Parâmetros de classificação:

- Reacção ao fogo

A reacção ao fogo dos materiais qualifica a sua susceptibilidade de se inflamar e alimentar o fogo.

Como sabemos, os materiais são repartidos em 5 categorias de M0 a M4:

• M0 – incombustível por natureza ou por experiência;

• M1 – não inflamável;

• M2 – dificilmente inflamável;

• M3 – em média inflamável;

• M4 – facilmente inflamável;

- Resistência ao fogo

A resistência ao fogo dos elementos de construção qualifica a sua capacidade de se opor ao fogo, sendo considerados três critérios:

1. Resistência mecânica: R;

2. Impermeabilidade às chamas, aos gazes quentes e inflamáveis: E; 3. Isolamento térmico (durante o incêndio): I;

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Segundo os critérios que satisfazem os elementos de construção são classificados em 3 categorias:

• EF – Elementos Estáveis ao fogo, critério R;

• PC – Elementos Para-Chamas, não permeáveis, critérios E;

• CF – Elementos Corta-Fogo, não permeáveis, é preciso satisfazer simultaneamente os critérios E e I.

A classificação de um elemento é associado a um grau segundo o prazo de satisfação dos critérios, superior ou igual a: 0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240, 360 minutos.

Os vidros monolíticos são na generalidades classificados M0, já os vidros laminados são classificados de M1 ou M2.

Na tabela em baixo destacam-se os vidros de protecção contra o incêndio: Função dos

vidros na protecção contra incêndios

Tipo de vidro Exemplos e suas características

Para-Chamas • Vidro aramado • Vidro temperado • Vidro laminado

SGGDravel – Este vidro é à prova de chamas e de gazes quentes durante 30 minutos, E30.

SGGFIVESTAR – É um vidro monolítico que pode ser utilizado no interior, mesmo próximo de zonas de calor. É um vidro á prova de chamas e gazes quentes durante 30 minutos, E30.

SGGPYROSWISS – É um vidro que satisfaz os critérios relativamente à prova de chamas e de gases quentes durante o incêndio, E 30, E 60 e mais.

SGGSWISSFLAM – É um vidro multilaminado intercalar intumescente incolor e transparente, de espessura de 10mm, para classificações E30 e E60, ou EW30 à 60 (limitação de fluxo calorífico máximo, critério opcional W) SGGVETROFLAM – É um vidro destinado às obras devendo satisfazer durante 30 a 60 minutos os critérios à prova de chamas e gases quentes durante o incêndio. Classificados E30 e E60.

Corta-fogo • Vidro Composto*

• Vidro laminado

SGGCONTRAFLAM – É um vidro resistente ao fogo, por classificações EI 30 a EI 120, composto por vidros separados por um ou mais intercalares.

SGGSWISSFLAM – É um vidro incolor multilaminado com intercalar intumescente para obras EI 30 e EI60. À partida, a espessura intercalar totalmente sem cor é mínima. Expande-se e opacifica-se na presença de fogo, desenvolvendo uma “substância” isolante.

*_{Vidro composto – Vidro composto por diversos tipos de vidro (laminado e temperado)}

Quadro 2 – Vidros utilizados na protecção contra incêndios

2. QUESTÕES TÉCNICAS

Determinação da espessura

Vidros para edifícios

O capitulo 3 do DTU 39 versão de Maio de 1993, dá-nos as fórmulas correspondentes para o cálculo das espessuras, para vidros de dimensões máximas a 6 x 3,20 metros situados a menos de 100 metros de altura, e a pressões convencionais a considerar.

A pressão que se considera neste cálculo é a produzida pelo vento, que de acordo com o R.S.A. de pende de diversos factores:

1. Zonamento do território;

2. Rugosidade aerodinâmica do solo; 3. Quantificação da acção do vento; 4. pressão dinâmica do vento;

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Tipos de

Vidros Caixilhos Tipos de Tipos de apoios

Condição de aplicação da fórmula Fórmulas Observações L/l 3 Encastrado em 4 lados L/I>3 Bordo livre é o lado menor Bordo livre é o lado maior e L/I<=9 Encastrado em 3 lados Bordo livre é o lado maior e L/I>9 Vidros planos simples recozidos, não aramados Caixilho móvel Encastrado em 2 lados opostos - Limitações particulares: Espessura nominal (mm) 3 4 5 6 Larg. max. (m) 0,66 0,92 1,50 2,00 • Vidros exteriores com mais de 50 m de altura:

espessura nominal mínima: - 6 mm

• Vidros com mais de 5 m2: espessura mínima nominal : - 6 mm se a parte baixa do vidro é superior a 0,60 m do sol,

- 8 mm se for menor que 0,60 m.

• Vidros superiores a 1 m2 apresentando um bordo livre acessível :

- 8 mm se a dimensão do bordo livre é 2 m. - 10 mm se a dimensão do bordo livre é > 2 m.

• Os bordos livres acessíveis devem ter as arestas

polidas.

• Os bordos livres nas passagens não são admitidos para os vidros recozidos.

Caixilho fixo vertical

Para este tipo de vidros as espessuras são calculadas através das fórmulas precedentes multiplicadas por:

• 0,9 nos casos genéricos;

• 0,8 para os vidros nos quais a parte superior está situada a menos de 6m do solo e sendo, maior que 5 m2 _{quando encastrados sobre 3 ou 4 lados ou um}

comprimento de bordo livre superior a 2 m quando apoiados sobre 2 lados opostos.

Vidro aramado - - - et = x e et = 1,20*e - Vidro simples termo-endurecido ou semi-temperado - - - et = x e et = 0,90*e - - - P<900 Pa et = x e et = 0,80*e Vidro simples temperado _{- - P 900 Pa} et = x e et = 0,75*e

Para este tipo de vidros, foram escolhidos coeficientes diferentes em função da pressão para evitar as flechas muito importantes. - - Vidro duplo et = x e et = 1,3*e Vidro laminado - - Vidro triplo et = x e et = 1,6*e Vidro

isolante - - Vidro duplo

et = x e et = 1,5*e

• No caso destes vidros, a espessura “et” é a soma das espessuras “em” dos vidros componentes (quando a diferença de espessura desse componente é no máximo de 2mm);

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- - Vidro triplo et = x e et = 1,7*e

• Nos cálculos, os constituintes

temperados dos vidros laminados ou isolantes são considerados recozidos;

• No caso dos vidros isolantes dissimétricos, o coeficiente “ε” é aplicável se: 1. a diferença de espessura entre os vidros é no máximo igual a 6mm; 2. a espessura da câmara de ar não excede 10mm; 3. a dimensão mais pequena é igual ou superior a 0,40 m; 4. a espessura máxima de cada um dos componentes em vidro é igual a 10 mm.

(Se uma destas condições não for preenchida, será necessário um estudo especifico)

Quadro 3 – formulário para determinação da espessura do vidro utilizado em edifícios Sendo,

e – espessura do vidro em mm; L – maior lado do vidro em m;

l – menor lado do vidro em m (no sentido dos bordos livres para vidros apoiados em 2 lados); S – área do vidro em m2_;

P – pressão convencional em Pa; et – espessura total mínima em mm;

Vidros de aquários ou óculos de piscinas

As espessuras dos vidros de aquário são calculadas com um factor de segurança na ordem dos 3,5 usados nos estabelecimentos públicos. Este factor de segurança tem em conta a permanência das cargas com um coeficiente de “fadiga” menor ou igual a 0,60.

O tipo de vidro mais usado para esta função é o vidro laminado, pois em caso de quebra acidental de um dos componentes, o factor de segurança resultante é ainda suficiente para

assegurar uma segurança temporária. A espessura do óculo em vidro é em função:

• da altura de água;

• do número de apoios.

Pavimentos em vidro e degraus de escadas em vidro

Os pavimentos em vidro ou os degraus de escada são, por razões de segurança, sempre em vidro laminado.

Cada componente, participante na retoma de cargas tem uma espessura igual ou superior a 8 mm. São todos de espessura e de qualidade mecânica idênticos (vidro recozido, termo-endurecido ou temperado).

Cálculo da temperatura dos vidros

A intensidade da radiação solar global incidente sobre a superfície de um vidro depende:

• Da latitude geográfica do local

• Da altitude do solo no local

• Da estação do ano

• Da hora do dia

• Da orientação do vidro

• Da inclinação do vidro

• Da poluição atmosférica

• Do ambiente circundante (sombra projectada sobre o vidro, albedo). Em Portugal Continental, os valores máximos da radiação solar global e as temperaturas exteriores e interiores convencionais são, de uma maneira geral, os seguintes:

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Uma variação de temperatura num mesmo vidro (sendo um dos bordos a parte mais fria) provoca neste tensões de origem térmica, susceptíveis de provocar a ruptura caso esta variação ultrapasse um determinado valor crítico. O aquecimento do vidro é geralmente provocado pela exposição solar localizada ou pela proximidade de um corpo quente como os aparelhos de aquecimento ou os reclames luminosos.

Este aquecimento é influenciado por:

• as condições climatéricas do local (fluxo solar, variação diária da temperatura, vento, orientação, estações, altitude …),

• a natureza e o ambiente dos caixilhos (inércia térmica),

• a natureza dos produtos em vidro (características energéticas, coeficiente U…),

• a natureza e o modo de montagem da fachada (montagem tradicional, VEC, fachada vertical ou inclinada…),

• a natureza das paredes próximas do vidro (paramento opaco, estore, armação, janelas de correr em sobreposição …),

• a junção de elementos podem modificar as características energéticas do conjunto (cartaz, etiqueta, filmes de protecção solar, pintura …).

Temperaturas exteriores convencionais (°C) Verão 36.5°C Inverno -6.0°C Temperaturas interiores (°C) Verão 25°C Inverno 20°C

As justificações dos vidros relativamente ao risco de quebra de origem térmica são apresentadas na norma NF P 78201-1/A1 (Maio 1998).

O método utilizado para definir as exigências de emprego do vidro recozido realça três tipos de níveis de utilização:

• métodos de cálculos (software RUBIS por exemplo) dando a diferença de temperatura entre o centro e os bordos dos vidros, tendo em atenção as características particulares de cada composto do vidro e o seu ambiente,

• tabelas com os valores dos coeficientes dos vidros a não ultrapassar,

• tabelas simplificadas com exemplos de soluções em vidro recozido admitidos sem justificação.

BIBLIOGRAFIA

1. Regulamento de Segurança e Acções; 2. Manual do Vidro, 2000, Saint-Gobain-Glass;

3. Vitrages extérieurs attachés Faisant l’object d’un Avis technique CAHIERS DU CSTB 2914;