Análise da solicitação de carga suspensa e impacto de corpo duro em painel sanduícheResumo
Os sistemas construtivos modulares vêm ganhando espaço na construção civil por oferecerem rapidez na execução, redução de resíduos e aproveitamento de materiais. Entre as soluções, destaca-se o painel sanduíche com núcleo em poliisocianurato (PIR), aplicado como elemento de vedação vertical leve. Apesar do uso consolidado em edificações industriais e comerciais, sua aplicação no segmento habitacional ainda gera questionamentos, especialmente quanto ao atendimento aos requisitos da norma NBR 15575:2025, que estabelece critérios mínimos de desempenho para edificações residenciais. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo analisar experimentalmente o desempenho mecânico do painel sanduíche com núcleo em PIR frente aos ensaios de solicitações de cargas provenientes de peças suspensas e impacto de corpo duro, verificando sua conformidade com os requisitos de sistemas de vedação vertical em edificações habitacionais. Os resultados demonstraram que o painel atendeu ao nível mínimo de desempenho frente ao ensaio de impacto de corpo duro, mantendo mossas localizadas sem fissuras ou traspasse. No entanto, no ensaio de solicitações de cargas provenientes de peças suspensas, o painel não atingiu o nível mínimo exigido, uma vez que não houve resistência e aderência suficientes para ancorar o sistema de fixação.
Palavras-chave
Sistema construtivo modular; Painel sanduíche de PIR; Norma de desempenho; Resistência mecânica
Abstract
Modular construction systems have been gaining prominence in the construction industry for providing faster execution, reduced waste generation, and more efficient use of materials. Among these solutions, the sandwich panel with a polyisocyanurate (PIR) core stands out, used as a lightweight vertical enclosure element. Although its use is well established in industrial and commercial buildings, its application in the residential sector still raises questions, especially regarding compliance with the Brazilian standard NBR 15575:2025, which sets minimum performance criteria for residential buildings. In this context, this study aimed to experimentally evaluate the mechanical performance of the sandwich panel with a PIR core under suspended load and hard body impact tests, verifying its conformity with the requirements for vertical enclosure systems in residential buildings. The results showed that the panel met the minimum performance level in the hard body impact test, maintaining localized dents without cracking or penetration. However, in the suspended load test, the panel did not reach the required minimum level, as there were insufficient resistance and adhesion to properly anchor the fastening system.
Keywords
Modular construction system; PIR sandwich panel; Performance standard; Mechanical strenght
1 Introdução
A construção civil vem passando por transformações importantes, impulsionadas pela necessidade de métodos construtivos mais rápidos, sustentáveis e economicamente viáveis. Nesse contexto, a construção modular, cuja origem está ligada à Revolução Industrial, consolidou-se como alternativa promissora devido à utilização de elementos pré-fabricados e à viabilidade de produção em larga escala (Oliveira; Fagundes, 2024; Alves; Barbosa; Barros Neto, 2023).
A construção modular oferece vantagens frente ao método de alvenaria convencional, especialmente na redução de tempo de execução, otimização de recursos e minimização de desperdícios, podendo apresentar redução de cerca de 65% na geração de resíduos. Essa economia e redução na geração de resíduos estão relacionadas à produção off-site e ao maior controle sobre as etapas e insumos do processo (Oliveira; Fagundes, 2024; Pan; Zhang, 2023). Além disso, a alta produtividade é outro aspecto relevante, uma vez que a execução não depende integralmente da eficiência da mão de obra nem das condições climáticas (Savas et al., 2023). A implementação do sistema também contribui para a redução dos impactos ambientais e sociais comumente associados às obras tradicionais (Santos; Minari Júnior; Florian, 2023).
Entre as soluções modulares industrializadas, destacam-se os painéis tipo sanduíche, que vêm sendo desenvolvidos como uma alternativa capaz de gerar sistemas resistentes e duráveis, devido à sua elevada eficiência na transferência de cargas de flexão e compressão, aliando alta rigidez à flexão e baixo peso (Gagliardo; Mascia, 2010). Quando comparado a alvenaria convencional, proporcionam maior rapidez executiva, de cerca de 230% e desempenho térmico superior, apresentando condutividade térmica de aproximadamente 0,024 W/m·K, valor menor do que o de blocos cerâmicos de densidade de 1600 kg/m³, cuja condutividade térmica é de aproximadamente 0,65 W/m·K. Um modelo comumente utilizado é composto por duas chapas metálicas pré-pintadas e perfiladas, intercaladas por um núcleo isolante de poliisocianurato (PIR) (Adilova et al., 2025; Santana; Nolêto; Vieira, 2022).
Sendo assim, o trabalho tem como objetivo analisar experimentalmente o desempenho mecânico do painel sanduíche com núcleo em PIR frente aos ensaios de solicitações de carga proveniente de peça suspensa e impacto de corpo duro, verificando sua conformidade com os requisitos de sistemas de vedação vertical em edificações habitacionais conforme previsto pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b).
2 Referencial teórica
Entre os diferentes núcleos isolantes, o PIR se destaca, além da eficiência térmica, também pela estabilidade dimensional, visto que sua estrutura celular contribui diretamente para o desempenho mecânico, favorecendo a resistência do painel frente às solicitações de uso (Adilova et al., 2025; Steineck; Lange, 2024). Dessa forma, a combinação entre desempenho mecânico, isolamento térmico e racionalização construtiva consolida os painéis sanduíche com núcleo de PIR como uma solução tecnicamente competitiva para diferentes tipologias construtivas (Adilova et al., 2025; Makaveckas; Bliudzius; Burlongis, 2020).
Apesar das propriedades vantajosas, sua utilização em edificações habitacionais ainda é limitada, em parte pela ausência de comprovações técnicas quanto ao atendimento aos critérios normativos específicos para esse tipo de uso. A Norma Brasileira Edificações Habitacionais — Desempenho NBR 15575-4 (ABNT, 2025b) estabelece requisitos mínimos para sistemas de vedação vertical, os quais são fundamentais para assegurar segurança, durabilidade e desempenho em uso. Destacam-se as exigências relacionadas à resistência às solicitações de cargas provenientes de peças suspensas e ao impacto de corpo duro. Esses parâmetros estão diretamente relacionados à segurança e à durabilidade do sistema frente a esforços localizados e impactos que simulam situações em uso pelo usuário, como a fixação de armários, prateleiras e suportes, ou choques acidentais contra a vedação vertical.
No que se refere ao impacto de corpo duro, a norma estabelece que o sistema deve resistir a choques localizados sem comprometer sua integridade.
Estudos como os de Oliveira (1996), o qual teve os parâmetros estipulados pelo ICT, seguindo os mesmos parâmetros atualmente estipulados pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), Carrasco, Bremer e Mantilla (2020), Silva, Santana e Ribeiro (2019) e Nogueira, Callejas e Durante (2018) têm buscado compreender o comportamento de sistemas construtivos frente a solicitações de impacto e cargas suspensas, uma vez que tais esforços estão diretamente relacionados ao desempenho e à segurança das edificações, todos baseados nas definições e critérios estipulados pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b). Para contextualizar os valores de deslocamento e deformações, podem ser citados trabalhos realizados em sistemas ou materiais construtivos de características semelhantes, que servem para balizar o método de avaliação de características do desempenho mecânico.
No que tange ao ensaio de impacto de corpo duro, pesquisas de Carrasco, Bremer e Mantilla (2020), Silva, Santana e Ribeiro (2019) e Nogueira, Callejas e Durante (2018) retornaram resultados que servem como contexto de possíveis comportamentos de sistemas construtivos frente a impactos. Nogueira, Callejas e Durante (2018), ao analisarem um painel em sistema light steel frame (LSF) composto externamente por placa cimentícia e madeira mineralizada e internamente por placa de gesso, retornaram o resultado de que o painel atende ao nível mínimo de desempenho da norma NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), uma vez que, embora na energia de 10 J a mossa máxima tenha sido de 1,08 mm (< 2,0 mm), na aplicação de 20 J, apresentou mossa de 2,95 mm, excedendo os 2 mm fixados para atender o nível intermediário/superior da norma. Os autores também destacaram que a principal deformação ocorreu em zona adjacente a previamente impactada. Silva, Santana e Ribeiro (2019), buscando compreender o desempenho mecânico apenas para aplicação de uso interno, de parede com blocos compostos de resíduos de gesso e fibra de celulose, encontraram como resultado na aplicação de 2,5 J mossa máxima de 1,70 mm e não ocorrência de falhas e, para energia de 10 J, não houve traspassamento da esfera ou comprometimento estrutural da parede. Carrasco, Bremer e Mantilla (2020), ao ensaiarem um protótipo de madeira laminada colada com 87,5 mm de espessura, obtiveram o resultado de que o material apresentou mossas muito inferiores ao limite normativo, com deslocamento máximo de 0,75 mm para a energia de 20 J, além do corpo de prova não apresentar fissuras ou traspasse, apenas leves escamações superficiais, classificando-o como nível de desempenho Intermediário/Superior frente a NBR 15575-4 (ABNT, 2025b).
Quanto a resistência a cargas provenientes de peças suspensas, Oliveira (1996), ao avaliar dez sistemas construtivos inovadores, teve como resultado que, o sistema mais similar ao estudado, de painel pré-fabricado tipo sanduíche, composto por concreto e núcleo em poliestireno que suportou a carga de 1 kN com deslocamento máximo de 1,01 mm, inferior ao limite, assim como os demais sistemas que suportaram a carga suspensa sem apresentar deslocamentos expressivos. Nogueira, Callejas e Durante (2018) ao analisarem um painel em sistema LSF, tendo espessura do corpo de prova de 129,5 mm, frente a resistência a cargas suspensas, comprovaram que os deslocamentos horizontais aumentaram proporcionalmente às cargas aplicadas, com deslocamento máximo de 0,227 mm, dentro do limite normativo, estipulado em h/500, o qual varia de acordo com a altura do protótipo. Já Silva, Santana e Ribeiro (2019) ao analisarem o desempenho de blocos fabricados com resíduo de gesso e fibra de celulose, retornaram o resultado de que o material composto de 70% de resíduo de gesso e 30 % da fibra de celulose, suportou até o nível de desempenho superior (de 1,2 kN) mantendo os deslocamentos horizontais e residuais dentro do estipulado pela normativa, tendo dhmáx 5,18 mm e medido de 2,51 mm.
3 Método
Com o intuito de atender os objetivos, os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de solicitações de cargas provenientes de peças suspensas e impacto de corpo duro, em conformidade com a NBR 15575-4 (ABNT, 2025b). Os procedimentos experimentais foram conduzidos com base nos métodos descritos na NBR 11678 (ABNT, 2016b) e NBR 11675 (ABNT, 2016a), buscando reproduzir condições próximas às aplicadas em campo e subsidiar a análise de desempenho do sistema.
O painel adotado para a realização do estudo, apresenta núcleo em PIR com 50 mm de espessura, revestimento externo em chapas de aço galvalume pré-pintado de 0,43 mm nas duas faces, resultando em espessura total de 50,86 mm (Figura 1) e carga de 10,82 kg/m². Possui classificação de reação ao fogo classe II-A, condutividade térmica de 0,022 W/m K e coeficiente global de transferência de calor de 0,44 W/m² K, conforme informações do fabricante. Sistema de encaixe entre painéis do tipo macho-fêmea. De acordo com a definição da norma NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), classifica-se como vedação vertical sem função estrutural, caracterizado como elemento leve, em decorrência da carga ser inferior a 60 kg/m². Os corpos de prova, portanto, foram dimensionados para avaliar e simular as condições de aplicação, tanto como vedação vertical interna quanto externa.
Para a execução dos ensaios foram confeccionados dois corpos de prova com dimensões e características geométricas idênticas, em conformidade com as especificações da NBR 11675 (ABNT, 2016a) e NBR 11678 (ABNT, 2016b), que recomendam altura do corpo de prova entre 2450 mm e 2550 mm. Assim, adotou-se a altura de 2500 mm e largura de 880 mm, sendo a largura padrão do painel, com fixação nas extremidades. A estrutura foi concebida de forma a representar uma condição prática de aplicação em escala industrial, sendo composta por painéis sanduíche com núcleo em PIR, tubos metálicos, barras-chata e parafusos autobrocantes, como ilustra a Figura 1.
A fixação do corpo de prova à estrutura de contorno foi realizada por meio de seis parafusos autobrocantes, distribuídos igualmente na parte superior e inferior do painel (três em cada extremidade arbitrados por decisão do autor para simulação de aplicação real). Esses parafusos foram inseridos de forma a manter o painel estável, sem interferir nos ensaios, fixando-se às barras-chatas horizontais localizadas na face posterior. Essa configuração assegura uma fixação adequada do corpo de prova ao sistema de suporte e, posteriormente, ao pórtico de ensaio.
O ensaio de impacto de corpo duro, estipulado pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b) e conduzido conforme o método estabelecido na NBR 11675 (ABNT, 2016a) avaliou o comportamento do sistema de vedação vertical interno e externo quando submetido a impactos gerados durante o uso da habitação, visando garantir a segurança e estabilidade mecânica do sistema. A execução do ensaio foi realizada por meio de um sistema pendular com esfera maciça de aço, que ao ser liberada de uma determinada altura, aplicou energia de impacto controlada sobre a superfície do painel. O ensaio foi conduzido com esferas maciças de aço, com massas de 0,503 kg e outra com 1,005 kg, atendendo a tolerância especificada pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b) de ± 0,005 kg, apresentadas na Figura 2, com energias de impactos e altura de queda apresentados na Tabela 1.
Para a execução do ensaio, foi desenvolvido um pórtico metálico destinado à sustentação da esfera de impacto e à fixação do corpo de prova. O dispositivo foi projetado para reproduzir as condições de contorno do sistema e permitir o movimento pendular livre da esfera até a altura correspondente à energia de impacto previamente calculada (Figura 3).
O ensaio de impacto de corpo duro foi realizado conforme a Figura 4.
O ensaio iniciou posicionando a esfera no pórtico, e então elevando-se a esfera até a altura correspondente à energia de impacto desejada, onde permaneceu imobilizada. Em seguida, a esfera foi liberada do repouso em queda livre, percorrendo trajetória pendular até colidir com a superfície do painel.
Os pontos de impacto foram distribuídos de forma estratégica, em diferentes regiões do corpo de prova, com o objetivo de evitar sobreposição. O ensaio foi conduzido em locais distintos da amostra para cada nível de energia, considerando que o material é homogêneo e não apresenta regiões visualmente frágeis. Para cada nível de energia (2,5 J, 3,75 J, 10 J e 20 J), foram realizados dez impactos em locais distintos, evitando repique, com intervalo de cinco segundos entre cada golpe, o que garantiu a estabilidade do sistema durante os ensaios. Ao todo, foram aplicados 40 impactos, e o comportamento do material foi analisado em relação às deformações, incluindo a ocorrência de rupturas e a formação de mossas. Durante e após os ensaios, foi realizada inspeção visual detalhada, medição da profundidade das mossas utilizando um paquímetro de profundidade e documentação fotográfica das áreas atingida.
O ensaio de solicitação de carga proveniente de peça suspensa, previsto na NBR 15575-4 (ABNT, 2025b) e conduzido conforme o método estabelecido pela NBR 11678 (ABNT, 2016b), teve como objetivo avaliar o comportamento do painel frente à ação de cargas provenientes de peças suspensas. O procedimento buscou verificar, se o corpo de prova suportaria as cargas aplicadas, sem apresentar fissuras ou deslocamentos superiores aos limites estipulados na norma NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), além de não ocorrer arrancamento do dispositivo de fixação.
Para a execução do ensaio, foi desenvolvida uma mão-francesa padrão composta por cantoneiras metálicas tendo dimensões de 500 mm x 150 mm x 300 mm e massa de 2,6 kg (inferior ao limite de 4,0 kg) como estipulado pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), a Figura 5 apresenta o aparato.
A fixação da mão-francesa padrão ao corpo de prova se deu por meio de dois pontos de fixação nas extremidades da peça através de parafusos autobrocantes de diâmetro de 5,5 mm, comprimento total de broca de 19 mm e ponta para broca de 4 mm, com arruela de vedação para painel sanduíche, indicado pelo fabricante. Os suportes das cargas suspensas se dão por meio dos ganchos, e os baldes metálicos são utilizados como pontos de carregamento, como apresenta a Figura 6.
Para fins de medição do deslocamento horizontal e do deslocamento horizontal residual, foi realizada uma adaptação da NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), substituindo os relógios comparadores de deslocamento por uma guia de medição, instalada igualmente na face oposta da realização do ensaio, buscando facilitar a medição deste deslocamento utilizando um paquímetro. A Figura 7 apresenta a guia de medição instalada no sistema de ensaio e a medição inicial de referência de 6,59 mm, em estado de repouso, sem carregamento, apenas com o aparato de ensaio.
O ensaio foi realizado de acordo com o processo descrito no fluxograma da Figura 8.
O ensaio iniciou com o método de curta duração, no qual a carga foi aplicada de forma suave, sem golpes e de maneira gradativa, em patamares de 0,05 kN. A cada aumento de carga, aguardou-se três minutos para que o sistema se estabilizasse e eventuais deformações fossem absorvidas. Durante este período, foi realizada a medição dos deslocamentos horizontais. O método suportando até o patamar de 0,80 kN, segue o procedimento para execução do ensaio de longa duração, o qual consiste em manter a carga de 0,80 kN no período de 24 h, sem manipulação ou perturbação do sistema de ensaio. Passadas as 24 h, é medido o deslocamento acumulado no sistema e as cargas retiradas gradativamente, para que ocorra a medição do deslocamento residual e horizontal, comparando como o sistema se comportou com a carga aplicada no período e seu comportamento no alívio das tensões.
Dessa forma, a etapa metodológica, que descreveu em detalhe os procedimentos experimentais adotados para a avaliação do desempenho mecânico dos painéis sanduíche frente às solicitações normativas. O conjunto de ensaios realizados, aliados ao registro sistemático de deslocamentos e deformações, forneceram a base necessária para a interpretação dos resultados. No capítulo seguinte, apresentam-se os dados obtidos e sua análise comparativa em relação aos requisitos mínimos estabelecidos pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), possibilitando verificar a adequação do sistema ao uso habitacional.
4 Resultados e discussões
São apresentados os resultados obtidos nos ensaios de impacto de corpo duro e de cargas provenientes de peças suspensas, realizados nos corpos de prova de painéis sanduíche com núcleo em PIR. Os dados incluem medições, registros e observações experimentais, organizados em tabelas e gráficos para facilitar a análise do desempenho do sistema.
O ensaio de impacto de corpo duro foi conduzido com diferentes níveis de energia (2,5 J; 3,75 J; 10 J e 20 J), permitindo observar o comportamento do painel frente às solicitações localizadas. A Figura 9 apresenta as mossas geradas com os impactos do corpo duro no corpo de prova.
Os resultados registrados para cada energia de impacto e a referida mossa medida, em milímetros, estão expostos na Tabela 3, além de destacados os maiores valores em vermelho e menores valores em verde.
Na aplicação da energia de 2,5 J, verificaram-se apenas deformações superficiais, caracterizadas por pequenas mossas restritas à região de contato da esfera, tendo mossa mínima de 0,29 mm e máxima de 0,78 mm. Não se observaram fissuras, destacamentos ou alterações no revestimento metálico.
Com a aplicação da energia de 3,75 J, as deformações geradas se tornaram mais evidentes em relação ao ensaio de 2,5 J, mas apesar disso, os danos permaneceram localizados, sem ocorrência de falhas estruturais ou desprendimentos. A variação nos valores medidos foi entre 0,81 mm e 1,08 mm.
No nível de 10 J, as mossas registradas apresentaram profundidades mais acentuadas, evidenciando a influência da maior energia aplicada. Embora as deformações tenham sido mais expressivas, com mossa mínima de 1,31 mm e máxima de 1,96 mm, o painel não apresentou rupturas nem traspassamento, mantendo sua integridade estrutural e atendendo ao nível intermediário/superior de desempenho para impactos internos.
Por fim, no ensaio com energia de 20 J, as deformações atingiram os maiores valores observados, em relação as energias menores, com profundidades superiores às demais condições de impacto, registrando mossas de 1,84 mm a 2,66 mm. O menor valor medido, sendo 1,84 mm inferior ao maior aos 10 J (1,96 mm) e distante dos demais resultados (acima de 2,0 mm), deve ser desconsiderado como resultado da amostragem, já que denota um desvio da amostragem.
Estes resultados corroboram com o esperado, pois à medida que a energia de impacto aumenta, maiores foram as profundidades das mossas observados na amostra. Além disso, ao analisar a influência do local de impacto nas deformações, verificou-se que não há relação entre a posição atingida e a profundidade da mossa. As marcações apresentaram distribuição homogênea em toda a superfície do painel, sem regiões mais suscetíveis ou fragilizadas. Assim, o material demonstrou comportamento uniforme frente ao impacto, indicando boa homogeneidade e ausência de pontos críticos de menor resistência.
Quanto a classificação atendida de acordo com a NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), a Tabela 2 apresenta os critérios atendidos (marcados em verde) e o critério não atendido (marcado em vermelho).
De acordo com os critérios estabelecidos pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), o painel ensaiado atendeu plenamente aos requisitos para impactos internos, sendo classificado com nível de desempenho intermediário/superior nas energias de 2,5 J, 10 J e 20 J, uma vez que não foram observadas rupturas, nem traspasse, e as profundidades de mossa permaneceram dentro do limite máximo de 2,0 mm até a energia de 10 J.
Para impactos externos, observou-se que o painel atendeu ao nível mínimo de desempenho, uma vez que, não apresentou falhas, rupturas nem traspasse. Entretanto, para a energia de 20 J, verificou-se que, algumas regiões apresentaram profundidades superiores ao valor limite, resultando no não atendimento ao critério de impacto externo para o nível intermediário/superior, conforme destacado em vermelho no Quadro 1.
A fim de comparar os resultados obtidos com outros autores, buscando situar estes valores dentro dos parâmetros já analisados, usou-se como base os ensaios realizados por Nogueira, Callejas e Durante (2018) que avaliaram o desempenho de um painel LSF, Silva, Santana e Ribeiro (2019) que avaliaram uma parede com blocos compostos de resíduos de gesso e fibra de celulose e Carrasco, Bremer e Mantilla (2020) que compreenderam o comportamento de placas de madeira laminada colada.
Ao comparar o painel sanduíche com núcleo em PIR ao sistema em Light Steel Frame (LSF) com madeira mineralizada, placa cimentícia e núcleo em placa de gesso, estudado por Nogueira, Callejas e Durante (2018), observa-se um comportamento bastante semelhante frente ao impacto de corpo duro. Em ambos os casos, as deformações permaneceram abaixo do limite normativo de 2,0 mm para a energia de 10 J, sendo 1,96 mm no painel em PIR e 1,08 mm no LSF, demonstrando desempenho superior frente ao impacto interno. Já sob energia de 20 J, ambos os sistemas ultrapassaram o limite de deformação (com 2,66 mm e 2,95 mm, respectivamente), sem apresentar fissuras ou destacamentos, comportamento que evidencia boa integridade estrutural e capacidade de dissipação da energia de impacto. Essa similaridade decorre do fato de ambos possuírem núcleos de alta absorção de energia, capazes de atenuar as tensões transmitidas aos revestimentos, resultando em deformações localizadas, porém sem comprometimento do desempenho global dos painéis.
Em comparação com o sistema de blocos compostos de resíduos de gesso e fibra de celulose, estudado por Silva, Santana e Ribeiro (2019) observa-se diferença mais acentuada nas profundidades de impacto registradas. Para a energia de 2,5 J, o sistema dos autores apresentou mossa máxima de 1,70 mm, enquanto e o painel sanduíche com núcleo em PIR obteve 0,78 mm, ou seja, apresentando desempenho superior a resistência ao impacto. Essa diferença pode ser explicada principalmente pela presença do revestimento metálico em chapa de aço no painel ensaiado, que atua como uma barreira rígida à penetração e à deformação local, distribuindo melhor as tensões geradas pelo impacto. Já o sistema de gesso e fibra de celulose, por não possuir esse revestimento, apresenta maior vulnerabilidade superficial e menor capacidade de distribuição da energia de impacto. Contudo, para a energia de 10 J, ambos os sistemas não apresentaram traspassamento da esfera nem comprometimento estrutural, o que demonstra que, apesar das diferenças construtivas, ambos possuem núcleos com boa capacidade de absorção e dissipação de energia, garantindo estabilidade e integridade após o impacto. Essa semelhança de comportamento também pode estar relacionada à densidade moderada dos núcleos e à aderência entre as camadas dos materiais, fatores que contribuem para um deslocamento controlado e uma resposta elástica semelhante sob cargas de impacto.
Diferentemente dos sistemas comparados anteriormente, o protótipo de madeira laminada colada avaliado por Carrasco, Bremer e Mantilla (2020) apresentou uma diferença importante no comportamento frente à energia de impacto de 20 J, registrando mossa máxima de apenas 0,75 mm. Em contraste, o painel sanduíche com núcleo em PIR, com espessura total de 50,86 mm, apresentou mossa de 2,66 mm nessa mesma energia. Essa diferença poderia ser explicada pela maior espessura do sistema composto de madeira (87,5 mm) e pela estrutura densa e coesa da madeira laminada, que confere elevada resistência mecânica e menor capacidade de deformação local. Já o painel sanduiche com núcleo em PIR, embora também tenha resistido sem fissuras ou traspasse, possui núcleo mais leve e flexível, projetado para absorver parte da energia por deformação, o que justifica as mossas mais profundas.
A seguir, são apresentados os resultados obtidos no ensaio de resistência à cargas provenientes de peças suspensas, conduzido conforme os procedimentos descritos anteriormente. O ensaio teve como objetivo avaliar a capacidade do painel sanduíche com núcleo de PIR em resistir aos esforços concentrados aplicados por meio de uma mão-francesa padrão, simulando uma condição real de fixação de elementos suspensos.
O ensaio iniciou com a aplicação de 0,05 kN, progredindo com acréscimo em patamares de 0,05 kN de forma estável, sem apresentar quaisquer danos, falhas, destacamento ou afundamento até o patamar de 0,35 kN, neste período, o painel sanduíche com núcleo de PIR também não apresentou deslocamentos horizontais. Nessa fase, o comportamento elástico predominou, indicando boa capacidade de redistribuição dos esforços entre o revestimento e o núcleo do painel.
A partir da aplicação da carga de 0,40 kN iniciou-se o processo de afundamento localizado nas regiões de contato com os pontos de aplicação da carga, acompanhado do início do arrancamento dos parafusos de fixação, conforme apresentado na Figura 10. Essa etapa marca o início da transição do regime elástico para o regime plástico do sistema, em que a deformação passa a se concentrar nas interfaces entre o revestimento metálico e o núcleo de PIR.
Com o aumento gradual da carga, entre 0,40 kN e 0,70 kN, observaram-se afundamentos progressivos localizado na placa metálica. No entanto, o painel manteve sua integridade estrutural, sem ocorrência de lascamentos, fissuras ou descamações, demonstrando coesão entre o núcleo e o revestimento metálico. Além disso, não foram registrados deslocamentos horizontais do painel durante essa etapa. A Figura 11 apresenta o sistema durante o período de estabilização sob a carga de 0,70 kN.
Por fim, durante a aplicação da carga de 0,75 kN, observou-se o colapso do sistema em decorrência do arrancamento total do sistema de fixação, caracterizando o ponto de ruína do ensaio. Apesar da falha ocorrer no elemento de fixação, não foram identificadas fissuras ou delaminações no ponto de ancoragem do painel, conforme apresentado na Figura 12.
Durante todo o ensaio, o sistema apresentou comportamento estável, com progressão gradual do arrancamento dos fixadores. Somente após a ocorrência do rompimento foi possível observar deslocamentos na face oposta à aplicação da carga, atingindo valor de 2 mm. Esse deslocamento é inferior ao limite estabelecido pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b), que corresponde a h/500, resultando, neste caso, em 5 mm.
Como o sistema suportou carga máxima de 0,70 kN, não foi possível realizar o ensaio de longa duração previsto para o patamar de 0,80 kN, uma vez que o painel não apresentou resistência suficiente para prosseguir até essa etapa. Durante o ensaio, observou-se afundamento gradual na região de aplicação da carga, acompanhado pelo arrancamento progressivo dos fixadores, culminando no rompimento do sistema de fixação. Até o momento do colapso, não foram identificadas ocorrências de falhas no painel. Além de que, após a ruptura, os deslocamentos de afundamento no ponto de fixação de carga foram aliviados e o painel voltou a sua integridade, sendo assim, não foram observados deslocamentos residuais localizados, tampouco globais na amostra.
Ao relacionar os resultados obtidos com os de Oliveira (1996), sistema com núcleo similar ao estudado, nota-se que o painel sanduíche com núcleo em PIR apresentou desempenho inferior ao sistema pré-fabricados tipo sanduíche de concreto e núcleo em poliestireno. Enquanto o sistema revestido de concreto suportou 1 kN com deslocamento máximo de 1,01 mm, o painel estudado manteve estabilidade até 0,70 kN, com deslocamento residual global de 2 mm. Essa discrepância pode ser atribuída tanto pela deficiência do método de fixação quanto às diferenças das características dos materiais de revestimento: enquanto o concreto analisado por Oliveira (1996) possui elevada capacidade de ancoragem e resistência ao arrancamento, o revestimento metálico empregado neste ensaio, formado por chapas finas de aço, não apresenta a mesma capacidade de transferência de carga, resultando em menor desempenho do conjunto.
Em relação ao sistema LSF avaliado por Nogueira, Callejas e Durante (2018), observa-se que o painel em PIR apresentou comportamento semelhante até o início da falha, mantendo regime elástico e boa rigidez sob cargas progressivas. Entretanto, o sistema LSF suportou maior capacidade de carga (0,8 kN), com deslocamento máximo de 0,227 mm, enquanto o painel em estudo apresentou ruptura antecipada da fixação ao atingir 0,75 kN, carga ligeiramente inferior à mínima exigida pela norma. A diferença pode ser relacionada à espessura menor de 50,86 mm no painel ensaiado contra 129,5 mm no painel dos autores, além do fato do sistema LSF possuir duas camadas de revestimento na placa de gesso, sendo de madeira mineralizada e placa cimentícia. Estes materiais agindo de forma conjunta na resistência às cargas tem maior potencial de suporte do que a chapa de aço presente no sistema ensaiado, o que torna o desempenho global mais dependente da qualidade da fixação.
Ao comparar o desempenho do painel sanduíche com núcleo em PIR com os blocos de resíduo de gesso e fibra de celulose analisados por Silva, Santana e Ribeiro (2019), observa-se uma diferença substancial na capacidade de carga suportada. Enquanto os blocos resistiram até 1,2 kN tendo desempenho superior e mantendo os deslocamentos horizontais dentro do limite normativo (dₕmáx = 5,18 mm, valor medido = 2,51 mm), demonstrando excelente rigidez estrutural, o painel em PIR suportou apenas 0,70 kN, com deslocamento máximo de 2 mm, abaixo da carga mínima exigida pela norma (0,80 kN). Essa divergência pode ser explicada pelas diferenças nos mecanismos de resistência dos materiais: os blocos atuam como elementos monolíticos, em que a massa e a coesão interna do gesso com fibras de celulose permitem distribuir e absorver esforços localizados. Já o painel, apesar de possuir núcleo com boa capacidade de amortecimento e revestimento metálico, não apresenta aderência suficiente do núcleo de PIR aos parafusos de fixação, concentrando esforços nos pontos de ancoragem e limitando a resistência global. Além disso, a menor espessura estrutural e a rigidez reduzida das chapas metálicas contribuem para que o sistema alcance sua capacidade máxima antes do previsto, embora o núcleo e o revestimento mantenham a integridade do painel, sem fissuras ou delaminações, até o ponto de falha.
5 Conclusões
Nos ensaios de impacto de corpo duro, o painel sanduíche com núcleo em PIR apresentou desempenho intermediário/superior frente aos impactos aplicados na face interna e desempenho mínimo frente aos impactos na face externa, conforme os critérios estabelecidos pela NBR 15575-4 (ABNT, 2025b). Nos impactos internos, o painel manteve sua integridade estrutural e o revestimento sem ocorrência de rupturas, enquanto, nos impactos externos, foram observadas deformações acima do limite admissível para o nível intermediário/superior, mas ainda dentro dos parâmetros exigidos para o nível mínimo. Em todas as condições de ensaio, não foram registradas fissuras, falhas ou traspassamento, apenas amassamentos localizados no revestimento, que não comprometeram a integridade global do painel.
Frente ao ensaio de cargas provenientes de peças suspensas, o painel sanduíche com núcleo em PIR não atendeu ao nível mínimo de desempenho estabelecido, uma vez que, não suportou a carga de 0,8 kN. Porém, como o colapso se deu por conta do arrancamento da fixação, não havendo fissuração ou destacamento do sistema, acredita-se que o painel possa alcançar resultado satisfatório, caso seja implementado um reforço no sistema de fixação da mão-francesa padrão. A utilização de fixadores com maior capacidade de resistência ao arrancamento poderiam contribuir para uma transferência de esforços mais eficiente, evitando a falha observada e garantindo o suporte à carga exigida.
Sendo assim, avaliando o painel sanduíche com núcleo em PIR frente aos requisitos de desempenho estipulados na NBR 15575 (ABNT, 2025), quanto aos ensaios de impacto de corpo duro e solicitações de cargas provenientes de peças suspensas, com sistemas de fixação estudados, não é possível indicar este sistema para uso em edificações habitacionais. Entende-se, que seja possível estudos complementares que analisem outros sistemas de fixação da peça suspensa.
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SCHIERHOLT, I.; ARNOLD, D. C. M.; ORTOLAN, V. Análise da solicitação de carga suspensa e impacto de corpo duro em painel sanduíche. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 26, e152641, jan./dez. 2026. ISSN 1678-8621 Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído. http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212026000100982
Declaração de Disponibilidade de Dados
Dados de pesquisa somente disponíveis mediante solicitação ao autor correspondente.
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Editor:
Marcelo Henrique Farias de Medeiros
