Seleção e caracterização de materiais para uma nova moldura

Data: 23 de fevereiro de 2023

Autores: Mercedes Gargallo, Belarmino Cordero e Alfonso Garcia-Santos

Fonte:Materiais 2021, MDPI

DOI:https://doi.org/10.3390/ma14081896

(Este artigo pertence à edição especial Advances in Construction and Building Materials)

As paredes cortina são a fachada preferida em edifícios altos e um elemento arquitectónico indispensável para uma cidade contemporânea. Nas paredes cortina convencionais, os painéis de vidro são simplesmente suportados pela estrutura metálica que transfere qualquer carga imposta à estrutura do edifício. A ausência de ação compósita entre vidro e metal resulta em molduras profundas, salientes para o interior, ocupando espaço valioso e causando perturbação visual. Em resposta ao desempenho limitado dos sistemas convencionais, é proposta uma inovadora parede cortina unificada e integrada na estrutura para reduzir a profundidade estrutural para um quinto (80%), permitindo um acabamento interior nivelado e ganhando espaço útil. A nova parede cortina é obtida através da colagem de uma estrutura de polímero reforçado com fibra de vidro pultrudada (GFRP) ao vidro, produzindo uma unidade de vidro isolada composta (IGU). Este artigo seleciona a estrutura candidata e os materiais adesivos realizando testes mecânicos em pultrusões de GFRP para caracterizar a resistência e elasticidade e em conexões de vidro GFRP para identificar o módulo de falha e a resistência. Os resultados dos testes de material são usados ​​em um modelo numérico baseado em computador de um painel unitizado composto de vidro GFRP para prever o desempenho estrutural quando sujeito a cargas de vento realistas. Os resultados confirmam que a redução para um quinto é possível, uma vez que as deflexões permitidas estão dentro dos limites. Também indica que as áreas de GFRP adjacentes ao suporte podem necessitar de reforço para reduzir as tensões de cisalhamento.

As envoltórias externas são a imagem de cada edifício criando componente fundamental do cenário das cidades. O setor da construção está constantemente atento ao desenvolvimento de novos sistemas construtivos [1]. Envelopes tradicionais de tijolo ou pesados ​​foram substituídos durante décadas por invólucros leves, como fachadas de metal-vidro e paredes ventiladas ou com tela de chuva [2]. Fachadas de metal e vidro, conhecidas como paredes cortina, são construídas a partir de estruturas metálicas com os espaços preenchidos com vidro [3]. Hoje em dia, as cortinas são um elemento indispensável da arquitetura de uma cidade contemporânea [4]. Os dois principais sistemas de parede cortina são construídos em bastão e unificados [5]. O sistema stick-built foi o sistema inicial de parede cortina com uma estrutura metálica de montantes verticais e travessas horizontais fixadas ao edifício e suportando painéis de vidro instalados no local [6].

Os sistemas unitizados de fachadas cortina consistem em unidades de revestimento onde os painéis de fachada (tipicamente vidro, metal ou pedra) e membros de estrutura metálica (mulhões e travessas) são pré-montados na fábrica e depois transportados para o local e fixados aos elementos de suporte de carga nos edifícios. , normalmente através de suportes pré-fixados ao longo da borda da laje estrutural. Os sistemas de fachadas unitizadas são o sistema de fachada preferido em edifícios altos porque a montagem pré-fabricada das unidades garante alta qualidade e permite uma instalação rápida sem acesso externo [7]. A geração atual de sistemas unitizados de paredes cortina é projetada para transferir cargas laterais, normalmente pressões induzidas pelo vento, para as lajes estruturais [8]. Isto é conseguido pelos painéis da fachada que são simplesmente suportados pelos elementos da estrutura da fachada que, por sua vez, transferem as cargas através do vão entre as lajes.

1.1. Limitações das Paredes Cortina Convencionais

Devido à diferença no coeficiente de expansão térmica do vidro e do metal, os sistemas convencionais de parede cortina requerem um adesivo flexível que limita qualquer possibilidade de ação estrutural composta entre o vidro e a moldura.

A ausência de ação composta entre os painéis de vidro e as molduras leva a perfis profundos, que invadem espaços valiosos, projetam-se para o interior e causam perturbações visuais. Além disso, os elementos da estrutura da fachada são muitas vezes feitos de ligas de alumínio ou outros metais com caracteristicamente elevada condutividade térmica, resultando numa transmissão térmica significativa nos elementos da estrutura da fachada. Isto pode ser parcialmente superado através da introdução de rupturas térmicas nos membros da estrutura da fachada, mas isto aumenta a complexidade e a profundidade geral da parede cortina.