As movimentações térmicas de um material estão relacionadas com as propriedades físicas do mesmo e com a intensidade da variação da temperatura, a magnitude das tensões desenvolvidas é função da intensidade da movimentação, do grau de restrição imposto pelos vínculos a esta movimentação e das propriedades elásticas do material.
As fendas de origem térmica podem também surgir por movimentações diferenciadas entre componentes de um elemento, entre elementos de um sistema e entre regiões distintas de um mesmo material. As principais movimentações diferenciadas ocorrem em função de:
- junção de materiais com diferentes coeficientes de dilatação térmica, sujeito às mesmas variações de temperatura (por exemplo, movimentações diferenciadas entre argamassa de assentamento e componentes de alvenaria);
- exposição de elementos a diferentes solicitações térmicas naturais (por exemplo, cobertura em relação às paredes de uma edificação);
- gradiente de temperatura ao longo de um mesmo componente (por exemplo, gradiente entre a face exposta e a face protegida de uma laje de cobertura).
No caso das movimentações térmicas diferenciadas é importante considerar-se não só a amplitude da movimentação, como também a rapidez com que esta ocorre. Se ela for gradual e lenta muitas vezes um material que apresenta menor resposta ou que é menos solicitado às variações da temperatura pode absorver movimentações mais intensas do que um material ou componente a ele justaposto, o mesmo pode não ocorrer se a movimentação for brusca.
Por outro lado, alguns materiais também podem sofrer fadiga pela ação de ciclos alternados de carregamento – descarregamento ou por solicitações alternadas de tração – compressão.
Todos os materiais empregados nas construções estão sujeitos a dilatações com a subida de temperatura, e as contrações com a sua descida. A intensidade desta variação dimensional, para uma dada variação de temperatura, varia de material para material. Para quantificar as movimentações sofridas por um componente, além das suas propriedades físicas, deve conhecer-se o ciclo de temperatura a que está sujeito e determinar também a velocidade de ocorrência das mudanças térmicas, como no caso de alguns selantes que possuem pouca capacidade de acomodação de movimentos bruscos.
Considerando-se o caso mais comum das edificações residenciais, a principal fonte de calor que atua sobre os seus componentes é o sol. A amplitude e a taxa de variação da temperatura de um componente exposto à radiação solar irá depender da atuação combinada dos seguintes fatores:
- intensidade da radiação solar (direta e difusa);
- absorvência da superfície do componente à radiação solar;
- emitância da superfície do componente;
- condutividade térmica superficial;
- diversas outras propriedades térmicas dos materiais de construção.
Movimentação térmica em lajes de cobertura sobre paredes autoportantes
Em geral, as coberturas planas estão mais expostas às mudanças térmicas naturais do que os paramentos verticais das edificações, ocorrem, portanto, movimentos diferenciados entre os elementos horizontais e verticais.
Além disso, podem ser mais intensificados pelas diferenças nos coeficientes de expansão térmica dos materiais construtivos desses componentes. Segundo alguns autores, o coeficiente de dilatação térmica linear do betão é aproximadamente duas vezes maior que o das alvenarias de uso corrente, considerando-se aí a influência das juntas de argamassa.
Deve-se considerar também que ocorrem diferenças significativas de movimentação entre as superfícies superiores e inferiores das lajes de cobertura, sendo que normalmente as superfícies superiores são solicitadas por movimentações mais bruscas e de maior intensidade.
Por estas razões, e devido ao fato de as lajes de cobertura normalmente encontrarem-se vinculadas às paredes de sustentação, surgem tensões tanto no corpo das paredes, quanto nas lajes.
Teoricamente, as tensões de origem térmica são nulas nos pontos centrais das lajes, crescendo proporcionalmente em direção aos bordos onde atingem seu ponto máximo.
Propagação das tensões numa laje de cobertura com bordos vinculados devido a efeitos térmicos
A dilatação plana das lajes e o encurvamento provocado pelo gradiente de temperatura introduzem tensões de tração e de corte nas paredes das edificações. As fendas desenvolvem-se quase exclusivamente nas paredes, apresentando tipicamente as seguintes configurações.
Movimentações que ocorrem numa laje de cobertura , sob ação da subida da temperatura
Fenda típica presente no topo da parede paralela ao comprimento da laje, a direção das fissuras são perpendiculares às resultantes de tração(δt), indica o sentido da movimentação térmica (no caso, da esquerda para direita)
A presença de aberturas nas paredes propiciará o aparecimento de regiões naturalmente enfraquecidas (ao nível do peitoril e ao nível do topo de caixilhos), desenvolvendo–se as fissuras preferencialmente nessas regiões. Assim, em função das dimensões da laje, da natureza dos materiais que constituem as paredes, do grau de aderência entre paredes e laje e da eventual presença de aberturas, poderão desenvolver-se fendas inclinadas próximos do topo das paredes.
Fissura causada pela expansão térmica da laje de cobertura
Fissura causada pela expansão térmica da laje de cobertura
Fissura causada pela retração térmica da laje de cobertura
Alguns exemplos de casos reais
