Seleção de materiais e testes de painéis compostos feitos de vidro e fibra

Data: 22 de dezembro de 2022

Autores: Alina Joachim, Jan Wünsch e Bernhard Weller

Fonte:Estruturas e Engenharia de Vidrovolume 6, https://doi.org/10.1007/s40940-020-00142-6

A tendência da arquitetura moderna para envelopes de construção de alta qualidade continua. Devido à sua alta qualidade de superfície e ao amplo espectro de cores, o vidro esmaltado é utilizado para proteção contra intempéries e como elemento de design. Os novos elementos discutidos neste artigo não requerem nenhum selante ou adesivo, uma vez que a camada de plástico reforçado com fibra (FRP) é aplicada diretamente na superfície traseira do vidro. Por um lado, o polímero aplicado proporciona uma matriz para incorporação das fibras e, por outro lado, proporciona uma ligação adesiva ao vidro. Portanto, nenhum processo de colagem adicional é necessário. A combinação de ambos os materiais permite uma ação composta completa. A nova combinação de materiais utiliza as características positivas de cada material. A alta durabilidade do vidro proporciona proteção contra impactos ambientais e o FRP proporciona um melhor comportamento de suporte de carga. Este artigo apresenta a escolha de materiais adequados para FRP e fornece uma visão sobre os testes experimentais da nova combinação de materiais. Isto mostra que o vidro contribui para a transferência de carga no sistema devido aos significativos efeitos de acoplamento.

A tendência da arquitetura moderna para uma otimização constante da envolvente dos edifícios continua. Além de sua função como elemento de design, a fachada também contribui para o equilíbrio energético do edifício. A fachada ventilada com tela de chuva combina ambos: graças à separação entre isolamento e proteção contra intempéries, são possíveis opções de design versáteis, mantendo ao mesmo tempo uma alta eficiência energética. O revestimento da fachada pode ser feito de madeira, pedra natural ou artificial, cerâmica ou chapas metálicas ou vidro opaco (Reichel e Schultz 2015). Quando é utilizado vidro, o painel de vidro esmaltado colorido atua como uma placa de cobertura não resistente que é fixada à placa de suporte e colada com um selante elástico com vários milímetros de espessura.

Embora a construção tenha a vantagem de o vidro atuar como proteção ideal contra chuva e umidade, o processo de colagem entre o painel de vidro e a placa de suporte é demorado porque o selante elástico precisa de várias horas para curar (Knaack e Koenders 2018) . A Figura 1 mostra uma construção típica de fachada ventilada com painéis de vidro colados em placas de suporte. A placa de suporte é conectada à subestrutura metálica por meio de fixações locais. O isolamento térmico é posicionado na subestrutura metálica. Existe um vão entre a placa de suporte e o isolamento térmico, que permite um fluxo de ar vertical e dá nome ao sistema.

A produção demorada e o facto de o vidro funcionar apenas como uma placa de cobertura não resistente são a razão da ideia dos elementos de fachada híbridos feitos de FRP e vidro. Através da combinação benéfica de ambos os materiais, as propriedades funcionais e ópticas são melhoradas. O FRP consiste em fibras de reforço e uma matriz polimérica. A matriz polimérica envolve as fibras, que estão ligadas à matriz por interações adesivas. Além disso, a matriz polimérica também atua como adesivo à superfície do vidro. A resistência do vidro às intempéries melhora significativamente a durabilidade do FRP. Os elementos da fachada são produzidos por laminação direta sobre a placa de vidro. Isso elimina a demorada etapa do processo de colagem do vidro e da placa de suporte. Como tal, o vidro fornece a cofragem permanente para o FRP. Um amplo espectro de cores pode ser alcançado pigmentando o material da matriz. Como resultado, o uso de vidro colorido não é mais necessário e o demorado processo de esmaltagem pode ser omitido. Uma maquete visual na GLASSTEC 2018 em Düsseldorf mostrou designs de cores versáteis (Fig. 2a).

O novo painel composto permite o uso de vidro float. Além da economia de custos, o vidro float oferece a possibilidade de corte por jato de água após a produção do compósito vidro-FRP. Isso simplifica a produção. A Figura 2b mostra uma amostra desse elemento composto. O FRP é de cor cinza e as bordas aqui são, conforme descrito, posteriormente processadas com corte a jato de água. O uso de FRP na construção de fachadas já foi estudado em outros projetos, ou seja (Tomasi et al. 2014).