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ANÁLISE COMPARATIVA DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS PARA EMPREENDIMENTOS HABITACIONAIS: ALVENARIA CONVENCIONAL X LIGHT STEEL FRAME Bernardo Camargo Cassar Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro. Orientador: Jorge dos Santos Rio de Janeiro Setembro de 2018 ii ANÁLISE COMPARATIVA DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS PARA EMPREENDIMENTOS HABITACIONAIS: ALVENARIA CONVENCIONAL X LIGHT STEEL FRAME Bernardo Camargo Cassar PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL. Examinado por: X Prof. Jorge dos Santos, D. Sc. Orientador X Prof. Sandra Oda, D. Sc. X Prof. Wilson Wanderley da Silva RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL SETEMBRO de 2018 iii Cassar, Bernardo Camargo Análise comparativa de sistemas construtivos para empreendimentos habitacionais: Alvenaria convencional x Light Steel Frame / Bernardo Camargo Cassar – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2018. xiii, p. 95: iI.: 29,7 cm. Orientador: Jorge dos Santos Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de Engenharia Civil, 2018. Referências Bibliográficas: p. 84-95 1. Introdução 2. Empreendimentos Habitacionais 3. Sistema Construtivo Alvenaria Convencional 4. Sistema Construtivo Light Steel Frame 5. Análise comparativa – Alvenaria Convencional X Light Steel Frame 6. Conclusões. I. Santos, Jorge dos II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III. Título iv Dedico esse trabalho a minha família pelo apoio incondicional e pela educação que recebi, a minha namorada por me acompanhar por toda minha trajetória, aos amigos e colegas de curso e ao professor Jorge dos Santos pela paciência e orientação. v Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica / UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil ANÁLISE COMPARATIVA DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS PARA EMPREENDIMENTOS HABITACIONAIS: ALVENARIA CONVENCIONAL X LIGHT STEEL FRAME Bernardo Camargo Cassar Setembro, 2018 Orientador: Jorge dos Santos Curso: Engenharia Civil O presente trabalho apresenta uma análise comparativa entre os sistemas construtivos alvenaria convencional, composta por estrutura reticulada em concreto armado e paredes de vedação em blocos de alvenaria, e o Light Steel Frame para empreendimentos habitacionais. Dessa forma, é apresentado um breve histórico dos empreendimentos habitacionais e da habitação no Brasil e diversos aspectos pertinentes ao tema. São descritos também os aspectos do processo construtivo, dos materiais, ferramentas e equipamentos utilizados, aspectos ambientais, de prazo, custo, qualidade, durabilidade, desempenho, manutenção para cada um dos métodos construtivos. O objetivo desse trabalho é, através dos dados levantados e utilizando indicadores mensuráveis pertinentes, apontar vantagens e desvantagens, peculiaridades e diferenças entres os métodos construtivos estudados. Palavras-chave: Alvenaria convencional, Light Steel Frame, empreendimentos habitacionais. vi Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Engineer CONSTRUCTION SYSTEMS COMPARATIVE ANALYSIS IN RESIDENTIAL DEVELOPMENT: MASONRY X LIGHT STEEL FRAME Bernardo Camargo Cassar September, 2018 Advisor: Jorge dos Santos Course: Civil Engineering The following work presents an analysis between Light Steel Frame and masonry as constructive methods for residential development. Therefore, it shows a historical contextualization and specific aspects regarding the residential development in Brasil. Furthermore, it presents characteristics of both constructive systems in regards of materials, tools and equipment, environmental aspects, timeframe, cost, quality, durability, performance and maintenence. This Works objective is to point out and analyze vantages and advantages of each system through the acquired data and pertinent mensurable indicators. Keywords: Masonry, Light Steel Frame, residential development. vii LISTA DE FIGURAS Figura 1: Matriz da Norma de Desempenho. .............................................................................. 12 Figura 2: Viga de concreto simples (a) e armado (b). ................................................................. 21 Figura 3: Bloco cerâmico ............................................................................................................. 22 Figura 4: Execução de chapisco rolado. ...................................................................................... 24 Figura 5: Encunhamento. ............................................................................................................ 25 Figura 6: Esquema de encaixe do marco com a alvenaria. ......................................................... 28 Figura 7: instalação do contra marco. ......................................................................................... 29 Figura 8: Esquema de estrutura de cobertura em madeira. ....................................................... 30 Figura 9: Decréscimo da resistência à compressão com o aumento do fator água/cimento..... 35 Figura 10: Direção dos furos nos blocos cerâmicos. ................................................................... 38 Figura 11: Equipamentos e Ferramentas – Alvenaria. ................................................................ 42 Figura 12: Desempenho de acordo com a manutenção. ............................................................ 45 Figura 13: Seções de perfis para LSF. .......................................................................................... 50 Figura 14: Parabolt Expansível. ................................................................................................... 52 Figura 15: Verga na estrutura de LSF. ......................................................................................... 55 Figura 16: Estrutura de Laje de LSF. ............................................................................................ 57 Figura 17: Esquema de Laje Seca em LSF. ................................................................................... 58 Figura 18: Aplicação da lã de vidro. ............................................................................................ 59 Figura 19: Aplicação de Placas OSB. ............................................................................................ 60 Figura 20: As placas podem ser diferenciadas visualmente através das cores. As que possuem colocação roxa ou branca são as Standard (ST), as verdes são resistentes à umidade (RU) e as placas rosas são resistentes ao fogo (RF). ................................................................................... 61 Figura 21: Placas Cimentícias na estrutura de LSF. ..................................................................... 63 Figura 22: Parafuso com ponta broca. ........................................................................................ 65 Figura 23: Parafuso ponta agulha. .............................................................................................. 65 Figura 24: Tipos de cabeça de parafusos mais utilizados em ligações com LSF. Respectivamente: cabeças lentilha, sextavada,panela e trombeta. .......................................... 66 viii LISTA DE TABELAS Tabela 1: Adaptação dos critérios de desempenho da ISO 6241 (1984) .................................... 11 Tabela 2: Dimensões padronizadas dos blocos ........................................................................... 39 Tabela 3: Características dos blocos cerâmicos .......................................................................... 40 Tabela 4: Estrutura dos requisitos na NBR 15575-4.................................................................... 43 Tabela 5: Vida útil dos diferentes sistemas da edificação........................................................... 46 Tabela 6: Perfis de aço formados a frio para uso em LSF e suas respectivas utilizações. .......... 53 Tabela 7: Dimensões Nominais Usuais dos Perfis de Aço para Steel Framing, ........................... 54 Tabela 8: VUP mínima - diversas normas. ................................................................................... 72 Tabela 9: Quadro de Comparação dos sistemas de vedação vertical analisados: índice de redução sonora de fachadas. ...................................................................................................... 73 Tabela 10: Quadro de Comparação dos sistemas de vedação vertical analisados: índice de redução sonora em paredes de geminação. ............................................................................... 74 Tabela 11: Quadro de Comparação dos sistemas de vedação vertical analisados: Reação ao fogo. ............................................................................................................................................ 75 Tabela 12: Quadro de comparação dos sistemas de vedação: desempenho térmico. .............. 76 Tabela 13: Caracterização da obra conforme sistemas construtivos. ........................................ 77 Tabela 14: Custos diretos globais. ............................................................................................... 78 Tabela 15: Cronograma do empreendimento em alvenaria convencional. ............................... 79 Tabela 16: Cronograma do empreendimento em LSF. ............................................................... 80 Tabela 17: Vantagens e desvantagens - LSF e alvenaria convencional. ...................................... 81 ix LISTA DE SIGLAS ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas. IBGE: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística LSF: Light Steel Frame. NBR: Norma Brasileira. OSB: Oriented Strand Board. PMCMV: Programa Minha Casa Minha Vida VUP: Vida útil de projeto. x SUMÁRIO 1 Introdução .................................................................................................. 1 1.1 Contextualização do tema ...................................................................... 1 1.2 Justificativa da escolha do tema ............................................................. 2 1.3 Objetivo .................................................................................................. 2 1.4 Metodologia aplicada ............................................................................. 3 1.5 Estruturação do trabalho ........................................................................ 3 2 Empreendimentos habitacionais ................................................................ 5 2.1 Aspectos gerais ....................................................................................... 5 2.2 Aspectos históricos e evolução no Brasil ............................................... 6 2.3 Exigências da legislação aplicada e normalização técnica específica ... 8 2.3.1 NBR 15575 – Norma de Desempenho .............................................................................. 10 2.3.1.1 Desempenho em uma edificação ..................................................................................... 10 2.3.1.2 Estrutura da norma .......................................................................................................... 11 2.4 Importância do segmento habitacional para a construção civil e para o Brasil .......................................................................................................... 15 2.4.1 Importância socioeconômica ............................................................................................. 15 2.4.2 Déficit habitacional ........................................................................................................... 15 2.5 Métodos construtivos mais utilizados .................................................. 17 3 Sistema construtivo alvenaria convencional ........................................... 18 3.1 Alvenaria convencional – Contextualização ........................................ 18 3.2 Aspectos do sistema construtivo .......................................................... 18 3.2.1 Fundação ........................................................................................................................... 19 3.2.2 Estrutura de concreto armado ............................................................................................ 19 3.2.3 Alvenaria ........................................................................................................................... 21 3.2.4 Revestimentos ................................................................................................................... 25 xi 3.2.4.1 Forro ............................................................................................................................... 25 3.2.4.2 Revestimento de paredes ................................................................................................ 26 3.2.4.3 Revestimento de pisos .................................................................................................... 27 3.2.4.4 Pintura ............................................................................................................................. 27 3.2.5 Esquadrias ......................................................................................................................... 27 3.2.6 Cobertura ........................................................................................................................... 29 3.2.7 Instalações elétricas ........................................................................................................... 30 3.2.7 Instalações hidrosanitárias ................................................................................................. 31 3.3 Materiais utilizados .............................................................................. 31 3.3.1 Concreto armado ............................................................................................................... 32 3.3.1.1 Cimento .......................................................................................................................... 32 3.3.1.2 Agregados ...................................................................................................................... 33 3.3.1.3 Água ............................................................................................................................... 34 3.3.1.4 Aditivos .......................................................................................................................... 35 3.3.1.5 Aço ................................................................................................................................. 36 3.3.2 Alvenaria ........................................................................................................................... 37 3.3.2.1 Bloco cerâmico ............................................................................................................... 37 3.3.2.2 Argamassa ......................................................................................................................40 3.3.2.3 Tela metálica .................................................................................................................. 41 3.4 Equipamentos e ferramentas utilizados ................................................ 42 3.4.1 Alvenaria de vedação ........................................................................................................ 42 3.4.2 Concreto armado ............................................................................................................... 42 3.5 Aspectos de qualidade e desempenho .................................................. 43 3.6 Aspectos de manutenção e durabilidade .............................................. 44 3.7 Aspectos ambientais ............................................................................. 46 3.8 Aspectos de prazo e custo .................................................................... 47 4 Sistema construtivo Light Steel Frame ................................................... 49 4.1 Light Steel Frame – Contextualização ................................................. 49 4.2 Aspectos do processo construtivo ........................................................ 51 4.2.1 Fundação ........................................................................................................................... 51 xii 4.2.2 Estrutura ............................................................................................................................ 52 4.2.2.1 Perfis .............................................................................................................................. 52 4.2.2.2 Estrutura vertical ............................................................................................................ 54 4.2.2.2.1 Painéis autoportantes ................................................................................................... 54 4.2.2.2.2 Painéis não estruturais ................................................................................................. 56 4.2.2.3 Estrutura horizontal ........................................................................................................ 56 4.2.2.4 Escadas ........................................................................................................................... 58 4.2.3 Fechamentos e revestimentos ............................................................................................ 58 4.2.3.1 Isolamento ...................................................................................................................... 58 4.2.3.2 Vedação .......................................................................................................................... 59 4.2.3.2.1 Placa OSB (Oriented Strand Board) ........................................................................... 59 4.2.3.2.2 Gesso acartonado ......................................................................................................... 60 4.2.3.2.3 Placa cimentícia ........................................................................................................... 62 4.2.3.3 Revestimento .................................................................................................................. 63 4.2.4 Instalações elétricas e hidrosanitárias ................................................................................ 63 4.2.5 Cobertura ........................................................................................................................... 64 4.3 Ferramentas utilizadas .......................................................................... 64 4.4 Ligações ................................................................................................ 64 4.4.1 Parafusos ........................................................................................................................... 64 4.4.1.1 Tipos de parafusos .......................................................................................................... 65 4.5 Aspectos de qualidade e desempenho .................................................. 66 4.6 Aspectos de manutenção e durabilidade .............................................. 67 4.7 Aspectos ambientais ............................................................................. 68 4.8 Aspectos de prazo e custo .................................................................... 68 5 Análise comparativa – Alvenaria convencional X Light Steel Frame .... 70 5.1 Qualidade, desempenho e durabilidade ............................................... 70 5.1.1 Estrutura ............................................................................................................................ 70 5.1.1.1 Desempenho estrutural ................................................................................................... 70 5.1.1.2 Durabilidade ................................................................................................................... 71 5.1.2 Vedações ........................................................................................................................... 73 xiii 5.1.2.1 Desempenho acústico ..................................................................................................... 73 5.1.2.2 resistência ao fogo .......................................................................................................... 74 5.1.2.3 desempenho térmico ....................................................................................................... 75 5.2 Custo e prazo ........................................................................................ 77 5.3 Vantagens e desvantagens .................................................................... 81 6 Conclusões .............................................................................................. 83 6.1 Sugestões para trabalhos futuros .......................................................... 83 7 Referências Bibliográficas ...................................................................... 84 1 1. Introdução 1.1 Contextualização do tema Ao longo dos anos, com o crescimento populacional e a crescente demanda por edificações ao redor do mundo, o avanço do setor da construção civil foi tão inevitável quanto necessário. Com a evolução tecnológica e a necessidade por maior produtividade, novos e mais eficientes métodos construtivos continuaram a ser desenvolvidos. Paralelamente, no Brasil alguns métodos construtivos se consolidaram e adaptaram-se melhor as condições locais. Comparando a indústria da construção civil brasileira com a de outros países, é possível observar que existe uma demanda por métodos construtivos mais eficientes e racionalizados nesses outros locais, o que fomenta e estimula o desenvolvimento de outras técnicas construtivas. Apesar de terem à sua disposição métodos construtivos diferentes, de aplicação racionalizada, o construtor brasileiro, na maioria das vezes, decide pela utilização daqueles métodos tradicionais, mais largamente utilizados em território nacional. Isso se deve em parte graças a facilidade de se encontrar mão de obra barata para execução desses sistemas. Essa mão de obra geralmente é caracterizada pela falta de qualificação profissional, muitas vezes acarretando em uma baixa produtividade. Existe, porém, um movimento contrário a essa resistência do mercado, cujo caminho, segundo Dias (2001), passa necessariamente pela construção industrializada, com mão de obra qualificada, otimização de custo mediante contenção do desperdício de materiais, padronização, produção seriada e em escala, racionalização e cronogramas rígidos de planejamento e execução. E apesar das empresas construtoras brasileiras serem tradicionalmente resistentes a modernização dos seus meios de produção,a introdução de inovações tecnológicas é a melhor forma para se atingir a industrialização dos processos construtivos. Logo, as empresas construtoras que tradicionalmente se mostravam resistentes a modernização de seus meios de produção, são hoje pressionadas a investir em métodos mais produtivos, assim como em produtos de melhor qualidade, em busca de maior competitividade para garantir sua sobrevivência no mercado (SILVA, 2003). 2 Muito utilizado nos Estados Unidos, no continente Europeu e Japão, o sistema de Light Steel Frame surge como uma boa solução de método construtivo para aqueles que buscam uma maior racionalização e produtividade nas construções. Pode-se apontar como principais características deste método a velocidade de execução, redução no desperdício de materiais, maior leveza e execução total ou parcialmente a seco. O LSF utiliza na sua estrutura perfis leves de aço galvanizado forjados a frio de espessura variável, ligados entre si, formando uma estrutura interligada autoportante e projetada para suportar cargas da edificação, sob a qual são fixados painéis de vedação interna e externa. Em contrapartida, a alvenaria tradicional de blocos cerâmicos é um dos sistemas construtivos mais utilizados nacionalmente para vedação interna e externa. Os materiais utilizados são de baixo valor econômico, resistentes, tem bom desempenho térmico e acústico, além de serem facilmente encontrados no mercado nacional. Segundo Figueiró (2009), a alvenaria é um sistema construtivo cuja utilização remota no início da atividade humana (aproximadamente 4000 a. C.) na construção para vários fins. Foram empregados blocos de diferentes materiais constituintes como argila, pedra e outros. Obras que desafiaram o tempo estão presentes nos dias atuais como verdadeiros monumentos com grande importância histórica utilizaram este sistema de blocos. 1.2 Justificativa da escolha do tema O estudo realizado nesse trabalho tem grande relevância, visto que compara dois métodos largamente utilizados mundialmente, com aplicações diversas. O presente trabalho poderá auxiliar àqueles que buscam informações e aplicações para o Light Steel Frame, método construtivo pouco difundido nacionalmente, assim como apresenta um tema que tem coerência com a realidade da construção civil brasileira, marcada por desperdícios, retrabalho e improdutividade em suas construções. 1.3 Objetivo O Objetivo do trabalho é realizar uma comparação entre os processos construtivos de Light Steel Frame e Alvenaria Convencional, na aplicação em empreendimentos habitacionais, apresentando suas vantagens e desvantagens em termos de prazo, custo, qualidade, durabilidade, manutenção e desempenho. 3 1.4 Metodologia aplicada Como ponto de partida foi realizada revisão bibliográfica, mediante pesquisa de trabalhos de conclusão de curso de graduação, monografias de cursos de especialização, dissertações de mestrado e teses de doutorado, assim como a consulta de normas e manuais e artigos pertinentes. Os textos e dados obtidos na pesquisa foram tabulados, analisados e utilizados como base para a redação dos diversos itens da monografia. 1.5 Estruturação do trabalho Capítulo 1 – Introdução: fala sobre a importância do tema, os objetivos do trabalho, justificativa para a escolha do tema, apresentar a metodologia utilizada na elaboração do trabalho e a apresentação da estrutura da monografia. Capítulo 2 – Empreendimentos Habitacionais: contextualização caracterizando o que são, quais são as principais peculiaridades, parâmetros, exigências legais aplicadas e normalização técnica específica de empreendimentos habitacionais no Brasil. Narra em síntese os principais sistemas construtivos nestes utilizados, sua importância para a construção civil, para o país, dificuldades, vantagens e desvantagens. Capítulo 3 – Sistema construtivo alvenaria convencional: um levantamento bibliográfico e dissertação sobre o tema. Apresenta os aspectos do processo, tecnologia, equipamentos, ferramentas, mão de obra, outros recursos e dificuldades na implantação. Aspectos dos materiais utilizados, aquisição, disponibilidade, armazenamento, manuseio, aplicação, perdas, resíduos e dificuldades. Aspectos de qualidade, desempenho, ambientais, ciclo de vida, prazo, custo manutenção e dificuldades na materialização. Capítulo 4 – Sistema construtivo Light Steel Frame: um levantamento bibliográfico e dissertação sobre o tema. Apresenta os aspectos do processo, tecnologia, equipamentos, ferramentas, mão de obra, outros recursos e dificuldades na implantação. Aspectos dos materiais utilizados, aquisição, disponibilidade, armazenamento, manuseio, aplicação, perdas, resíduos e dificuldades. Aspectos de qualidade, desempenho, ambientais, ciclo de vida, prazo, custo manutenção e dificuldades na materialização. Capítulo 5 – Análise comparativa: considerando os atributos apresentados nos capítulos anteriores, qualidade, desemprenho, durabilidade, prazo, custo e manutenção, apresenta 4 uma avaliação comparativa dos métodos por etapa construtiva. Demonstra as vantagens e desvantagens de cada processo. Capítulo 6 – Conclusões: considerações finais do que foi extraído do trabalho, assim como sugestões para trabalhos futuros. 5 2. Empreendimentos habitacionais 2.1 Aspectos gerais A necessidade por encontrar abrigo, proteção, um local para descansar e renovar as energias, comportamento instintivo que acompanha o homem desde os primórdios de sua existência, foi o que provavelmente originou a criação do que hoje chama-se de habitações ou moradias. O morar, que se pode definir como o ato de permanecer ou tardar em um lugar, é um hábito humano imemorial que ultimamente estimulou o desenvolvimento e construção de abrigos, bem como permitiu a sobrevivência frente aos desafios do meio. Allen e Iano (2013) falam a respeito das habitações: “Nós construímos porque a maioria das atividades humanas não pode ser desenvolvida em áreas abertas. Necessitamos de abrigo contra o sol, o vento, a chuva e a neve. Precisamos de plataformas secas e niveladas para nossas atividades. Com frequência precisamos empilhar tais plataformas de maneira a multiplicar o espaço disponível. Nessas plataformas, e dentro de nossos abrigos, precisamos de ar, por vezes mais quente ou mais frio, mais ou menos úmido que o do ambiente externo. Menos luz é necessário durante o dia, e mais durante a noite, em relação a que nos é oferecida pelo ambiente natural. Precisamos de serviços que forneçam energia, comunicações, água e deposição de resíduos. Portanto, reunimos materiais e os associamos de maneira formar construções às quais chamamos edifícios, em uma tentativa de satisfazer tais necessidades.” (ALLEN e IANO, 2013) Com o crescimento acelerado da população mundial nas últimas décadas, houve um consequente aumento da urbanização. Segundo a revisão de 2018 do relatório “Perspectivas da Urbanização Mundial” (World Urbanization Prospects), elaborada pela Divisão das Nações Unidas para a População do Departamento dos Assuntos Econômicos e Sociais (DESA), aproximadamente 55% da população mundial vive em áreas urbanas, enquanto esse número chegava em 30% em 1950. Consequentemente, a demanda por habitações sofreu um forte aumento, acompanhado pelas crescentes taxas de urbanização ao redor do mundo, principalmente em centros urbanos de médio e grande porte. 6 O crescimento populacional e urbano no Brasil seguiu a tendência da maior parte do mundo, criando demanda pela construção de novas edificações e infraestrutura. 2.2 Aspectos históricos e evolução no Brasil Ao longo dos séculos, a habitação no Brasil foi influenciada por fatores ligados a processos históricos. A herança de colônia extrativista, a influência de diversas culturas que habitaram o território brasileiro, assim como a forte presença indígenae africana, notoriamente fizeram parte da construção da atual configuração habitacional brasileira. Os índios, últimos habitantes do território brasileiro antes da colonização, utilizavam em suas habitações os materiais que tinham a sua disposição na natureza. Sua maneira de se construir e pensar como sociedade era essencialmente diferente de seus colonizadores. Organizavam-se em aldeias e todas as construções seguiam padrões similares. Já os portugueses trouxeram para o Brasil uma tecnologia de construção mais complexa, baseada principalmente na utilização de tijolos e blocos, mas também utilizando materiais naturais que encontravam a disposição. Nesse período, tais técnicas provindas da Europa e adaptadas ao meio e às condições de trabalho coloniais, eram aplicadas a construção de igrejas, fortalezas e edifícios. As obras não envolviam nenhum conhecimento teórico, sendo conduzidas por mestres portugueses, militares ou padres instruídos no ofício (VARGAS, 1994). Segundo Telles (1984), a partir do século 17, construções feitas sem nenhum tipo de planejamento ou projeto, utilizando como matéria prima pedra e cal, começam a se tornar mais comuns. Muitas vezes executadas artesanalmente, pelo próprio morador ou com ajuda de seus vizinhos e amigos, utilizava-se também materiais encontrados nos entornos das edificações, utilizando técnicas como o adobe, taipa de pilão e o pau-a-pique. Em locais mais nobres, pedra, barro, cal e até mesmo o tijolo eram utilizados. A construção com tijolos continuou ao longo dos anos como um dos principais meios de se fundamentar as construções. Com o avanço da sociedade brasileira, bem como de toda a Europa, a forma de construir e pensar as casas começou a sofrer mudanças. A chegada da família real portuguesa ao Brasil impulsionou o desenvolvimento do país e, consequentemente, a urbanização das cidades (VARGAS, 1994). 7 Ainda segundo Telles (1984), com a chegada da corte portuguesa no Brasil, são criadas escolas militares e de engenharia. Com isso, começam a ser aplicadas teorias e métodos científicos às técnicas já estabelecidas. Em meados do século 19, a produção do setor de construção deixa de ser realizada apenas para uso próprio e passa a atender o mercado. Essa demanda foi criada em função da atividade cafeeira, com o adensamento de centros urbanos. Surgem as primeiras habitações executadas com fins comerciais. Vargas (1994) salienta que nesse período os conhecimentos tecnológicos, assim como as propriedades dos materiais empregadas eram mal conhecidas. Além disso, os processos e operações de construção eram deixados à prática empírica dos mestres de obra. A medida que a produção do setor de construção civil passava a ser tratada como mercadoria para atender as demandas do mercado, a produção dos seus insumos começava a ser estimulada. Para suprir a demanda da época por construções, era necessária uma produção industrializada de tijolos, que de acordo com Vargas (1994), foi um dos primeiros materiais de construção industrializados, mesmo que precariamente, vindo a substituir o processo artesanal da taipa nas edificações. Outro ponto importante é a expansão da utilização do aço em construções. O ferro é um componente presente na natureza e, por isso, possui registros de utilização desde o homem ancestral. No entanto, a utilização desse minério era acidental e restrita a uma utilização sem um objetivo direcionado. A principal mudança observada, porém, foi a partir da Revolução Industrial. Com o início da produção em massa de diferentes produtos, observou-se um progressivo aumento na demanda por produtos metálicos, devido a descoberta da possibilidade e do manejo do aço. O aço, a partir da sua manipulação, tornou-se matéria-prima quase que essencial. Na construção de casas e outras formas de moradia, a utilização do ferro e, posteriormente, do aço se deu dentro de uma evolução na forma de pensar e conceber o processo de produção de uma habitação. Segundo Barros (1996), com o desenvolvimento do setor, as construções passaram a ser mais verticalizadas. Consequentemente, os componentes estruturais passaram a ter importância fundamental. Esse desenvolvimento das estruturas concentrou-se na produção de estruturas de concreto. A alvenaria por sua vez passa a não mais ser utilizada 8 como elemento estrutural, uso que limita-se às edificações de um só pavimento, passando a trabalhar apenas como elemento de vedação em edifícios altos. Com isso, o processo construtivo tradicional para a construção de edificações passa a ser a estrutura de concreto e alvenaria de componentes cerâmicos, sobretudo nas grandes cidades que na época estavam em acelerado desenvolvimento. A utilização do aço nas estruturas das edificações alavancou uma grande evolução na concepção e execução destas. Incorporado às peças durante a concretagem, originando o concreto armado, o aço teve importante influencia no mercado de construção brasileiro. Sobre o assunto, pode-se observar: “A inexistência de uma indústria siderúrgica e a influência da arquitetura europeia, principalmente através de seu expoente Le Corbusier, iriam marcar a linguagem formal de toda arquitetura moderna brasileira, que teve no uso do concreto armado o componente estrutural básico, constituindo-se no sistema construtivo principal da construção civil, atingindo alto desenvolvimento tecnológico” (CALDEIRA, 2001). Dessa forma, nota-se que a utilização de um único material revolucionou a arquitetura desenvolvida no Brasil. Além disso, a presença do ferro e do aço nas fundações de diferentes casas pode desenvolver a forma de se estruturar a construção. Com a disponibilização desses novos materiais e métodos construtivos no mercado, a indústria da Construção Civil se desenvolveu de maneira espetacular. Passam a existir diferentes maneiras de se conceber uma edificação, em especial pela correlação de outros materiais com o aço industrializado. A partir daí surge o conceito moderno de habitação brasileira. Com a evolução tecnológica e a busca incessante por redução de custos, esse mercado está em constate mudança até os dias de hoje. 2.3 Exigências da legislação aplicada e normalização técnica específica A construção de uma edificação é um processo de extrema complexidade, que exige cuidados, tanto daqueles que são responsáveis pela sua elaboração, quanto por sua execução. Por isso, ao longo dos anos foram criadas regulamentações e normas, com o 9 objetivo de estabelecer critérios e garantir a segurança das edificações, desde a concepção do projeto até sua finalização. Contudo, o que se observa é a estruturação de um sistema que ao mesmo tempo que pretende auxiliar a população e garantir a segurança, desenvolve uma rotina burocrática que cria barreiras para aqueles que tentam construir. As construções precisam de um projeto aprovado pela prefeitura da cidade, de um responsável para a certificação do atendimento do projeto e de pessoas que executaram o projeto. Nas etapas seguintes, após a conclusão da construção, é necessário regulamentar o prédio, com a certificação via cartório tanto do atendimento a planta aprovada no início do projeto, como dos certificados de compra realizados. Se a regulamentação das formas de atuação e de desenvolvimento do projeto se dão, em grande parte, por meio de leis, paralelamente as normas técnicas exercem grande influência nas construções. A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) é um órgão voltado para a elaboração de diferentes normas que visam a normatização de diferentes procedimentos dentro do país. Em relação à construção civil, o guia de normas é bastante extenso, contando com a regulamentação desde questões mais voltadas a própria estrutura e a execução do projeto, até a forma como estes devem ser elaborados. Todos os envolvidos com construção civil devem conhecere observar as normas, pois a aplicação é uma necessidade presente, além de ser obrigatório para que haja um bom desenvolvimento do projeto. As normas mais citadas e utilizadas quando se trata especificamente de edificação de prédio são: a) “ABNT NBR 14037 – Diretrizes para elaboração de manuais de uso, operação e manutenção das edificações – Requisitos para elaboração e apresentação dos conteúdos. b) ABNT NBR 5674 – Manutenção de edificações – Requisitos para o sistema de gestão de manutenção. c) ABNT NBR 15575 – Edificações habitacionais – Desempenho. d) ABNT NBR 16280 – Reforma em edificações – Sistema de gestão de reformas – Requisitos. “ (Câmara Brasileira da Indústria da Construção, Sindicato da Indústria da Construção Civil do Estado de São Paulo, Secovi-SP, 2016.) 10 No entanto, existem diversas outras que devem ser conhecidas pelos envolvidos nas etapas da construção e projeto. 2.3.1 NBR 15575 – Norma de Desempenho A NBR 15575 – Edificações Habitacionais – Desempenho tem enorme relevância para a construção residencial e para o segmento habitacional. A norma estabelece parâmetros técnicos que permitem a avaliação de um edifício residencial em diversos aspectos relacionados a adequação às demandas dos usuários. 2.3.1.1 Desempenho em uma edificação De forma geral, pode-se definir desempenho como comportamento durante o uso. Para o caso das edificações, são as condições mínimas de habitabilidade necessárias, como conforto térmico, conforto acústico, segurança e luminosidade, possibilitando a utilização da edificação (SACHS e NAKAMURA, 2013). Por serem conceitos relativos, ou seja, que podem ter sua percepção alterada de pessoa para pessoa, podendo ser aplicados em lugares com condições climáticas diferentes e utilizados de maneira diferente, é necessário estabelecer critérios para a avaliação e determinação do desempenho. Segundo a (ABNT, 2013), critérios de desempenho são especificações quantitativas dos requisitos de desempenho, permitindo assim que haja uma determinação objetiva. Baseados na norma ISSO 6241 (1984) e adaptados para a realidade brasileira, são previstos doze critérios de desempenho de acordo com a Tabela 1: 11 Tabela 1: Adaptação dos critérios de desempenho da ISO 6241 (1984) Fonte: Possam e Demoliner (2015). Por definir requisitos e critérios de desempenho para as edificações, a NBR 15575 é de suma importância para os empreendimentos habitacionais. Esta norma, que passou a vigorar a partir de julho de 2013, tem o objetivo de promover a garantia do atendimento de requisitos mínimos de desempenho em edificações e deve ser seguida por todas as empresas no setor da construção civil. 2.3.1.2 Estrutura da norma De acordo com Santos, Sposto e Melo (2014), a norma de desempenho visa atender às demandas dos usuários das edificações habitacionais, independentemente das características da edificação, de seus subsistemas e os materiais que a constituem. A norma é aplicável em quaisquer subsistemas projetados, construídos, operados e submetidos a intervenções de manutenção, que atendam às instruções específicas do manual de operação, uso e manutenção. A estrutura da norma divide-se em 6 partes: 1. Requisitos gerais; 2. Requisitos para os sistemas estruturais; 3. Requisitos para os sistemas de piso; 4. Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas; 5. Requisitos para os sistemas de coberturas; 6. Requisitos para os sistemas hidrossanitários; 12 De acordo com o “Guia para arquitetos na aplicação da norma de desempenho” do Conselho de Arquitetura e Urbanismo do Brasil (CAU, 2015), a norma foi organizada a partir dos elementos da edificação, levando em consideração as condições de implantação e as exigências dos usuários. Em cada parte da norma NBR 15575, os elementos da construção devem seguir exigências relativas a diferentes aspectos: Segurança estrutural; Segurança contra incêndio; Segurança no Uso e Operação, Desempenho Acústico; Desempenho Térmico; Desempenho Luminoso; Estanqueidade; Saúde, Higiene e Qualidade do Ar; Acessibilidade; Conforto Antropodinâmico e Tátil; Durabilidade; Manutenibilidade; Impacto Ambiental. Essa organização pode ser melhor observada na Figura 1: Figura 1: Matriz da Norma de Desempenho. Fonte: CAU, 2015. A primeira parte, segundo o “Guia Orientativo para Atendimento à Norma ABNT NBR 15575/2013” (CBIC, 2013), versa principalmente a respeito das interfaces entre diferentes elementos e sistemas, focando no desempenho da construção como um todo e estabelecendo diretrizes para a implantação das edificações habitacionais. 13 A parte 1 também introduz o conceito de Vida Útil de Projeto (VUP), que talvez seja o mais importante de toda norma. Define o período de tempo em que o sistema em questão deverá fornecer e manter o desempenho esperado, dadas as condições de uso ideais e feitas todas as devidas manutenções. (Nakamura, 2013) Em seguida, as demais partes da NBR 15575, de 2 a 6, abordam cada elemento da edificação e os requisitos pertinentes aos mesmos. No item 2, que versa sobre o Desempenho Estrutural, são considerados os estados limites último – ELU (paralisação do uso da construção por ruína, deformação plástica excessiva, instabilização ou transformação da estrutura, no todo ou em parte, em sistema hipostático) e os estados limites de utilização – ELS, que implicam no comprometimento ou prejuízo da utilização da obra devido a fissuração ou deformação excessiva, comprometimento da durabilidade da estrutura ou ocorrência de falhas localizadas que possam prejudicar a estrutura em termos de desempenho (CBIC, 2013). A segurança contra incêndio, terceiro item da norma, tem base em fundamentos de projeto, ou seja, na implantação adequada do sistema de combate, prevenção, etc. Busca o atendimento de propriedades de materiais e elementos da construção, como ingnitibilidade, resistência ao fogo, entre outras, assim como a garantia de utilização de dispositivos de detecção e combate ao fogo (CBIC, 2013). A segurança no uso e na operação dos sistemas e componentes da edificação habitacional deve ser considerada na fase de projeto, especialmente em relação a utilização de materiais ou execução de sistemas que contenham pontas e bordas cortantes, provoquem queimaduras, ou qualquer potencial dano ao usuário, ou seja, a presença de qualquer agente agressivo (CBIC, 2013). Em termos de funcionalidade e acessibilidade, a norma define parâmetros mínimos para que a habitação apresente compartimentação adequada e espaços suficientes para a disposição de camas, armários, poltronas e os diversos utensílios domésticos. Além dos espaços e pé direito mínimos, são estabelecidos critérios regulando a possibilidade de ampliação de unidades térreas e o funcionamento de instalações hidráulicas, reportando- se sempre que necessário a outras normas (CBIC, 2013). O item que versa sobre o conforto tátil e antropodinâmico, estabelece critérios de desempenho, com base nos princípios de ergonomia, na estatura média das pessoas e na 14 força física passível de ser aplicada por adultos e crianças, recomendando a forma e limitando a força necessária para o acionamento de trincos, torneiras, entre outros dispositivos, de maneira a trazer conforto ao usuário. Estabelece também planicidade requerida para pisos, declividade de rampas, velocidade de elevadores, projeto de escadas adequados, entre outros (CBIC, 2013). A respeito do desempenho térmico, a norma visa garantir o conforto dos usuários, trazendo condições adequadas para prática de atividades normais em uma habitação. Além disso, a garantia do desempenho térmico adequado garante economia de energia, e pode ser avaliado de forma simplificada, com base em propriedades térmicas das fachadas e das coberturas, ou por simulação computacional (CBIC, 2013). Para agarantia do desempenho acústico adequado nas edificações, a norma expõe a necessidade da utilização de um isolamento acústico adequado das fachadas, coberturas, entrepisos e paredes divisórias. Inclui também disposições para a isolação ao ruído transmitido por impactos, fator extremamente importante para os entrepisos e coberturas acessíveis, assim como critérios de isolamento do som aéreo (CBIC, 2013). Sobre o desempenho lumínico nas edificações, a norma estipula níveis de iluminação natural e artificial nas habitações, em contrapartida com a ABNT NBR 5413 que fala apenas sobre a iluminação artificial requeridos para a realização satisfatória de várias tarefas e atividades, para diferentes tipos de edificações, como habitações, escolas, comércios, entre outros. A norma de desempenho reproduz as próprias exigências da NBR 5413 para iluminação nas habitações, porém considerando a iluminação natural (CBIC, 2013). A NBR 15575 fala também sobre estanqueidade à água, de suma importância não só para evitar processos que podem levar ao desgaste de materiais e componentes, mas sobretudo para evitar proliferação de fungos, doenças respiratórias, entre outros problemas. As exigências de estanqueidade à água englobam umidade ascendente do solo, percolação de umidade entre ambientes internos da edificação e infiltrações de água de chuva (CBIC, 2013). Os dois últimos itens da norma falam sobre a durabilidade e manutenibilidade, que estão associados ao período de tempo que a habitação deve manter características aceitáveis de desempenho, assim como as ações que devem ser tomadas para manter e promover as 15 características dos sistemas. Ambos conceitos estão diretamente relacionados a Vida Útil de Projeto (VUP) (CBIC, 2013). 2.4 Importância do segmento habitacional para a construção civil e para o Brasil O segmento habitacional tem notória importância socioeconômica para o Brasil e desempenha um papel fundamental no âmbito do desenvolvimento da economia brasileira. É diretamente ligado aos segmentos da incorporação imobiliária, que envolve as atividades voltas para a promoção e construção de edificações para comercialização. Está diretamente ligado também com os problemas relacionados a demanda por habitações no Brasil. 2.4.1 Importância socioeconômica Historicamente, como foi descrito no início do capítulo, a construção civil e seu estado de desenvolvimento estão diretamente relacionados com o crescimento do país. Segundo a ABRAINC (2017), nos últimos sete anos, as atividades relacionadas à incorporação imobiliária, ou seja, ligadas ao segmento habitacional brasileiro, anualmente, foram responsáveis por 1,9 milhão de empregos em todo o País. A atividade construtiva mobiliza, por meio da sua demanda, recursos e insumos de diferentes setores da economia brasileira, tanto direta quanto indiretamente. Gera emprego e renda para os participantes da cadeia produtiva, com destaque para a massa salarial dos trabalhadores, induzindo aumento do consumo (ABRAINC, 2017). Logo, é inegável a importância da construção civil para o país. Segundo dados do IBGE (2016), esse setor representa aproximadamente 6% do PIB do Brasil. Além disso, em termos de emprego, 8,48% da população ocupada trabalha na indústria da construção civil. 2.4.2 Déficit habitacional O déficit habitacional diversos componentes que o constituem: a coabitação de uma moradia por mais de uma família distinta, vivendo em situação inadequada para o número de pessoas ocupantes; a inadequação das habitações existentes, que engloba habitações 16 irregulares, como cortiços e favelas. Esse déficit está associado a moradias que estão em risco, onde haja a necessidade de uma nova construção; o ônus excessivo do aluguel urbano, correspondendo a parcela da população que vive em moradias alugadas com valor de 30% de sua renda; e o adensamento de domicílios alugados, que corresponde aos domicílios alugados que tem mais de três moradores por dormitório. Segundo estudos da FGV (2014), o déficit habitacional atingia cerca de cinco milhões de moradias em 2014. Ao longo dos anos, várias medidas foram tomadas pelo governo, de maneira a tentar reduzir esse déficit. Porém, seria criado em 2009 um dos mais importante programas assistencialistas, o Minha Casa Minha Vida. Visando atender a população de baixa renda, somente na sua primeira fase de atuação, a Caixa Econômica Federal, instituição responsável pelos desembolsos concedidos pelo Governo federal, liberou cerca de R$ 53 bilhões (CUNHA, 2012). O PMCMV é um programa do Governo Federal, gerido pelo Ministério das Cidades e operacionalizado pela Caixa Econômica Federal, que consiste na aquisição de terrenos e construção ou requalificação de imóveis contratados como empreendimentos habitacionais em regime loteamentos constituídos por casas ou apartamentos, ou condomínios que após sua conclusão, são alienados às famílias que possuem renda familiar mensal de até R$ 1.600,00, para uma classificação de empreendimento, ou até uma renda de R$ 5.000,00 para outra classificação de empreendimento (CAIXA, 2018). Em 14 de Junho de 2011, seguindo a política de crédito habitacional, foi lançado a segunda fase do Minha Casa, Minha Vida. Essa nova etapa do programa terá recursos entre R$ 120 bilhões e R$ 140 bilhões para financiar residências para famílias com renda de até 10 salários mínimos por mês. Somente em 2011, até o início de junho, a Caixa desembolsou R$ 25 bilhões em financiamentos imobiliários para todas as faixas de renda. Em 2010, o volume atingiu o recorde de R$ 77 bilhões em crédito imobiliário (CUNHA, 2012). Porém, segundo estudo da FGV (2014), Minha Casa Minha Vida só conseguiu reduzir cerca de 8% deste déficit até o ano de 2015 (SANTOS, 2014). Mesmo com grandes investimentos em moradia, o déficit habitacional ainda é um problema real no Brasil, mas que ao mesmo tempo movimenta a economia, principalmente o setor de habitações da construção civil, e tem grande importância socioeconômica. 17 2.5 Métodos construtivos mais utilizados Para a construção de edifícios residenciais, o método construtivo mais utilizado no país é o sistema convencional, com estrutura reticulada em concreto armado e vedação externa em alvenaria de blocos cerâmicos ou de cimentos não estruturais. Em sua maioria, o método executivo é feito no canteiro de obras, mediante emprego de ferramentas simples e com emprego de grande contingente de mão de obra pouco qualificada, caracterizando uma construção pouco industrializada e muito artesanal. Já em habitações de baixa renda, além do método supracitado, a alvenaria estrutural é muito utilizada, assim como o Light Steel Frame vem ganhando espaço nesse segmento. 18 3. Sistema construtivo alvenaria convencional 3.1 Alvenaria convencional - Contextualização De acordo com Nascimento (2007), a alvenaria é um sistema construtivo de origens milenares, que começou com o simples empilhamento de materiais, com o intuito de se chegar a um fim desejado. De certo modo, esse método alcançou sucesso por meio dos impulsos sofridos, provavelmente devido à uma economia mais estável com o tempo, a maior preocupação com o aumento da competitividade do mercado. Sendo assim, começou a surgir uma necessidade por elementos e estratégias distintas, que englobassem todas as carências que a alvenaria até então não supria. Segundo Azevedo (1997), alvenaria convencional se trata de construções realizadas com as chamadas estruturas de fundação, ou seja, com vigas e pilares em concreto que são calcados e moldadas por meio de moldes de madeira e com vedação utilizando blocos de cerâmica, que são assentados com o uso da argamassa. Conforme exposto por Santiago (2010), sistemas convencionais de construção como a alvenaria, que utiliza blocos de cerâmica, por exemplo, são produzidos de forma lenta e precisam de umamão de obra em maior quantidade. Tal método apresenta algumas características pouco vantajosas, como o grande desperdício de material utilizado, a falta de padronização da execução do trabalho, dificuldade na fiscalização e controle de qualidade dos serviços prestados, assim como a necessidade de um bom planejamento no momento da execução. No Brasil, a alvenaria convencional é um método tradicional, enraizado na cultura habitacional brasileira. Por isso, o método mais utilizado para a construção de casas e edifícios. Utiliza materiais simples, como cimento, blocos para vedação e aço, mas é oneroso nos gastos com mão de obra e tem baixa produtividade (RAMALHO, 2003). 3.2 Aspectos do processo construtivo No sistema construtivo da alvenaria convencional, utilizam-se diversos componentes e diferentes processos. Conforme Bastos (2006), tem-se o concreto, um composto homogêneo formado por cimento, água, agregado miúdo, agregado graúdo e ar, assim como a vedação, composta por tijolos, argamassa e revestimento. Portando, a construção 19 em alvenaria convencional se divide em várias etapas, conforme descrito nos itens seguintes. 3.2.1 Fundação De acordo com Yazigi (2002), a base de uma construção possui a função de conduzir à superfície do chão todo o peso e pressão que a estrutura fará sobre ela. Mesmo assim, a base pode ser feita de modo a ser profunda ou plana. Quando se tem uma base de superfície, é preciso se conduzir o peso da estrutura para o chão por meio de um arranjo de pressão em cima da fundação. Em meio a esse tipo de função se encaixam as sapatas, blocos, sapatas associadas, radiers e vigas de fundação. Castro (2005) fala que a escolha do tipo de fundação para uma construção depende de diversos fatores, como parâmetros do solo, nível do lençol freático, resistência, topografia, profundidade até a camada resistente, entre outros. Para o caso de habitações populares, ou seja, de baixa renda, de um pavimento, as opções mais utilizadas são fundações diretas, como radier ou baldrame. Quando todas as paredes ou todos os pilares de uma edificação transmitem as cargas ao solo através de uma única estrutura, tem-se o que se denomina uma fundação em radier. Os radiers são elementos contínuos que podem ser executados em concreto armado protendido ou em concreto reforçado com malha de aço (MILITO, 2009). 3.2.2 Estrutura de concreto armado É preciso fazer na construção, em seguida, a estrutura de concreto armado (seu esqueleto), de acordo com Bauer (1994), e, depois, inicia-se a realização da alvenaria. O concreto simples é um composto de água, agregados e cimento. Quando misturados em uma dosagem específica, formam uma pasta. Tal composto pastoso é moldável e maleável, tomando a forma da estrutura que o receber. Através da ocorrência de reações químicas e da evaporação da água ao longo do tempo, passa por um processo de endurecimento até se tornar uma estrutura monolítica (BASTOS, 2006). Paralelamente, em termos de resistência, é possível comparar o concreto com uma rocha: possui elevada resistência a compressão, porem baixíssima resistência a tração. Com a adição de barras de aço na composição do concreto simples, a estrutura passa a resistir a 20 compressão e tração, compondo então o concreto armado. Trabalhando em conjunto, o concreto e as barras metálicas conseguem dar grande estabilidade a uma estrutura (BASTOS, 2006). Bastos (2006) define concreto armado como a união do concreto simples e de um material resistente à tração (envolvido pelo concreto) de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes. De acordo com Barros e Melhado (1998), as finalidades mais significativas das armaduras são o seu uso a fim de amortecer as tensões de cisalhamento e tração, assim como desenvolver a eficiência resistente dos elementos comprimidos. Barros e Melhado (1998) também apresentam as fôrmas e atribuem três finalidades básicas ao seu sistema: formar o concreto; controlar o concreto e suportá-lo até que consiga bastante resistência a fim de suportar-se por si só, assim como dar a textura desejada à face do concreto. Segundo a NBR 6118, elementos de concreto armado “são aqueles cujo comportamento estrutural depende da aderência entre concreto e armadura, e nos quais não se aplicam alongamentos iniciais das armaduras antes da materialização dessa aderência”. É preciso salientar que interação entre o concreto e o aço traz inúmeras vantagens para estrutura, além das características de resistência. Ao envolver o aço, o concreto cria uma camada protetora que impede a corrosão do metal, aumentando muito a durabilidade e resistência a intempéries do conjunto. Porém, essa proteção só é alcançada caso respeitados os cobrimentos definidos na NBR 6118 que são obtidos durante a etapa de cálculo da estrutura. Além disso, os coeficientes de dilatação são muito próximos, o que facilita a interação entre as estruturas. A Figura 2 ilustra a comparação entre o trabalho de uma viga moldada em concreto simples (Figura 2.a) e outra moldada em concreto armado (Figura 2.b), ambas sob os mesmos esforços solicitantes. Na viga da Figura 2.a é possível observar que no ponto onde se concentram os esforços de tração, oriundos de um momento fletor, cujo ponto de máximo se encontra no centro da peça, gerado pelas cargas aplicadas verticalmente, a peça apresenta uma rachadura, culminando num colapso pela não resistência a esforços de tração. Paralelamente, na Figura 2.b que apresenta uma viga em concreto armado, as barras de aço absorvem os esforços de tração da estrutura, evitando o rompimento da peça. 21 Figura 2: Viga de concreto simples (a) e armado (b). Fonte: PFEIL 1989 Os principais componentes do concreto são a água, agregado miúdo, agregado graúdo, cimento e ar. Podem ser adicionados outros compostos para conferir outras características ao concreto, como pozolanas ou sílica ativa, assim como aditivos químicos diversos. Existem diversas maneiras e tipos diferentes de métodos executivos para o concreto armado. Porém, para efeito desse trabalho, não será descrito nenhum método específico de execução, pois serão utilizados estudos comparativos realizados por outros autores. 3.2.3 Alvenaria Segundo Rodrigues (2010), a alvenaria é o conjunto de elementos da construção civil, resultantes da união de blocos justapostos fixados com argamassa, ou não, destinados a suportar principalmente esforços de compressão ou simplesmente a vedação de uma área. De acordo com a NBR 8042 (ABNT, 1992), um bloco (Figura 3) caracteriza-se como um componente da alvenaria que possui furos prismáticos e/ou cilíndricos perpendiculares às faces que os contêm. 22 Figura 3: Bloco cerâmico Fonte: Klein e Maronezi (2013). Pode-se definir a alvenaria moderna como um conjunto coeso e rígido de elementos unidos entre si por argamassa, formando uma parede. Esses elementos podem variar entre diversos tipos de tijolos ou blocos, compostos por diversos materiais diferentes. Portanto, a alvenaria de vedação, como o próprio nome sugere, tem o objetivo de fazer a divisão, proteção e isolamento de cômodos entre si e entre o ambiente. O que significa que a alvenaria não é só um sistema de vedação interna muito eficiente como também desempenha funções de vedação externa. Esta vedação vertical protege o edifício de agentes externos como chuvas e ventos, além de dividir ambientes internos promovendo segurança e conforto dentro de um sistema estruturado. Este processo de fechamento de vãos de paredes é utilizado na maioria das edificações (Thomaz, 2001). A alvenaria de vedação tradicional não utiliza projeto específico de alvenaria. As soluções construtivas são improvisadas durante a etapa de execução. Porém, segundo Sabbatini (2001), a alvenaria de vedação tradicional tem como principal vantagem a boa relação custo-benefíciodentre os outros materiais para vedação existentes, é um material de construção econômico considerando-se os investimentos iniciais e de manutenção. De acordo com Klein e Maronezi (2013), em construções de menor dimensão, assentam- se, diretamente, as paredes alicerçadas nas fundações, podendo ser em cima de baldrame ou radier ou na parte superior das vigas de concreto armado as quais seguram as sapatas de fundação. 23 Para a realização das alvenarias, precisa-se utilizar o projeto completo arquitetônico, uma vez que, nas planta de corte e planta baixa, mais precisamente, são apresentadas as dimensões as quais precisam ser seguidas durante a construção da alvenaria. Depois que o modelo de assentamento for escolhido, os blocos de canto podem ser assentados, a fim de poderem funcionar como suporte a uma linha que será esticada entre os blocos, contendo pregos colocados na argamassa das juntas com o objetivo de poderem direcionar a colocação dos blocos da primeira fiada, os quais precisam ficar alinhados completamente. Sendo assim, de acordo com Bauer (1994), completa-se a primeira fiada da alvenaria, notando-se o nivelamento na horizontal utilizando um nível de bolha, com a régua de pedreiro como apoio, fazendo deste modo em todas as extremidades, cantos e cruzamentos. Em seguida, as guias prumadas são levantadas tendo a cautela suficiente para que fiquem completamente na vertical - de prumo - e com a colocação dos blocos de modo que as fiadas de cada junta fiquem desencontradas. Feito isso, as próximas fiadas podem, uma a uma, ser assentadas até que se alcance a altura pretendida. “Deve-se observar os seguintes detalhes quando da execução das alvenarias: a) As juntas da argamassa de assentamento devem ser de 1,0 a 1,5 cm; b) Sobre as aberturas das portas e janelas deverão ser colocadas vergas, que são c) pequenas vigas de madeira ou de concreto, para resistir aos esforços da alvenaria sobre as aberturas [...]. As vergas de madeira não devem ser colocadas em vãos superiores a 3 m ou para esquadrias metálicas. As de concreto poderão ser prémoldadas ou concretadas no local, com altura mínima de 10 cm e a largura da parede; d) No caso das construções com estrutura independente de concreto armado, ao se levantar a parede, é necessário deixar um espaço entre a última fiada de tijolos e a viga. Esse espaço, com 20 cm aproximadamente, deve ser preenchido com tijolos maciços assentados inclinados, chamando-se a esse procedimento ‘aperto de parede’. e) Sua função é comprimir a alvenaria levantada contra a estrutura de concreto, de modo a evitar o surgimento de trinca de retração na alvenaria. É preciso esperar cerca de sete dias de cura da argamassa, para então realizar o ‘aperto da alvenaria’[...]; f) Uma parede ao encontrar-se com outra deve ser ‘amarrada’, para não ocorra trincamento nesse encontro.” (PENTEADO E MARINHO, p 23 - 24, 2011) 24 Segundo Borges (1996), no momento da realização da construção é essencial não somente que os blocos sejam amarrados entre si, mas também que eles sejam dispostos de tal forma que se fixem aos materiais de concreto armado juntamente com as vigas e pilares. Tais fixações e amarrações possuem a possibilidade de serem feitas por meio do chapisco grosso utilizando argamassa feita de cimento com areia (Figura 4), além, de terem de se juntar a cada duas fileiras de tijolo com o uso ainda de aço nos pilares e vigas poderão ajudar a ligar a construção. Figura 4: Execução de chapisco rolado. Fonte: CONSTRUCAOCIVILTIPS, 2016. Para as vergas e contravergas, pode-se utilizar peças pré-moldadas, fazer a concretagem diretamente na parede, utilizando formas de madeira, ou utilizando canaletas. Segundo Oliveira (2012), para as aberturas de vãos de esquadrias em alvenarias deve-se utilizar vergas e contravergas para a melhor distribuição de cargas e evitar o colapso localizado nessas aberturas. São elementos estruturais, mais usualmente em concreto armado, que funcionam como vigas. As vergas são utilizadas na parte superior de portas e janelas, e as contravergas são utilizadas na parte inferior de janelas. Yazigi (2002) ainda chama a atenção para a junção das paredes e das lajes ou dos fundos de vigas, tendo em vista que se tratam de locais de alteração dessas estruturas com o objetivo de não haver quebras ou rachaduras. Ainda é preciso que haja um destacamento 25 das alvenarias para que a fileira conclusiva da construção possua uma amarração chamada de encunhamento ou “aperto da alvenaria”. O encunhamento se trata de um processo que pode ser realizado de duas maneiras: logo depois da secagem da argamassa que foi utilizada para assentar a antepenúltima fileira, situação que poderá durar até sete dias, sendo que as fileiras conclusivas de tijolos maciços devem estar em um inclinação de 45 graus quando comparadas às demais fileiras da construção, e sempre por meio da utilização da argamassa, conforme a Figura 5. Figura 5: Encunhamento. Fonte: FORUMDACONSTRUCAO, 2018. Outro método se trata da utilização da argamassa com “aditivo expansor”, por meio do qual a construção é feita até a execução da última fileira, e apenas no momento da junção da laje ou do fundo de viga é que o enchimento utilizando a argamassa com aditivo expansor é realizado (YAZIGI, 2002). 3.2.4 Revestimentos Existem diversos tipos de revestimentos que podem ser utilizados nas construções, como pintura, textura, revestimento cerâmico, gesso, entre outros. Deve-se levar em consideração, porém, o local onde será aplicado e as condições as quais será submetido, como intempéries, umidade, se será aplicado em área molhada ou seca (OLIVEIRA, 2012). 26 3.2.4.1 Forro O forro tem por objetivo de compor arquitetonicamente o ambiente, além de protegê-lo e gerar isolamento acústico e térmico. Os elementos utilizados para a realização do foro podem ser de diversos tipos como por exemplo gesso, madeira, metal, PVC, entre outros. Ele pode definir a concepção do cômodo ou ambiente em que ele é utilizado de forma a prover sensação de conforto aos usuários. Assim, a escolha do forro deve ter como objetivo uma boa adequação com a funcionalidade e conforto da construção, levando em conta também se a iluminação será embutida nele ou não, se sua utilização melhora o conforto termoacústico para o usuário (AZEVEDO, 2004). De acordo com Yazigi (2002), o forro se trata de uma proteção ou revestimento das faces internas dos planos da estrutura da cobertura e está diretamente relacionado ao conforto térmico e acústico assim como o acabamento estético da edificação. Além disso, o autor chama atenção para o material e elementos utilizados para a confecção, pois cada um exige um tipo de método próprio para a realização. Por exemplo, no caso de casas mais populares é comum encontrar forros de madeira ou até mesmo PVC. Conforme Milito (2009), forros feitos de madeira possuem lâminas de madeiras como pinho, pinus, ipê e jatobá em sua confecção, podendo ser fixados por meio de pregos em uma disposição de ripas, chamada de “entarugamento”. Já os forros que são feitos em PVC, em sua grande maioria, podem ser executados em placas duras e firmes ou em móveis, tendo como modo de realização algo bem próximo dos forros de madeira, e ainda assim apresentando a leveza, suavidade e um melhor acabamento como superioridade quando comparado à madeira (YAZIGI, 2002). 3.2.4.2 Revestimento de paredes Os revestimentos em paredes de alvenaria envolvem a utilização de argamassa para sua aplicação. Segundo Azevedo (2004), existem tipos distintos de argamassa, utilizadas com funções específicas: Argamassa de aderência, utilizadas para chapisco; argamassa de regularização, utilizada no emboço; e argamassa de acabamento, utilizada no reboco. O chapisco tem o objetivo de promover aderência na superfície, podendo sendo aplicadadiretamente no bloco cerâmico ou em peças estruturais de concreto, proporcionando condições de aspereza em superfícies muito lisas e com baixa porosidade. O chapisco é 27 utilizado para preparar tais superfícies, criando aderência suficiente para receber as demais camadas de revestimento (AZEVEDO, 2004). O emboço tem a finalidade de regularizar a superfície, dada a natureza irregular da parede de alvenaria, assim como atuar como camada protetora contra a umidade, por exemplo (AZEVEDO, 2004). Ainda segundo Azevedo (2004), o reboco e o emboço são, usualmente, aplicados como uma única camada, o emboço paulista. O emboço paulista serve como camada de acabamento para receber pintura ou a argamassa colante, para receber o revestimento cerâmico. 3.2.4.3 Revestimento de pisos O revestimento de piso deve ser aplicado uma vez que a estrutura da laje esteja completamente preparada e devidamente impermeabilizada. Deve ser executado o contrapiso, de maneira a regularizar a superfície. O assentamento de revestimentos no piso se assemelha ao revestimento cerâmico nas paredes, com a utilização de argamassa colante e acabamento com rejunte. Podem ser utilizados diferentes tipos de revestimento, como a madeira, piso cerâmico, cimento queimado, pedra, entre outros (AZEVEDO, 2004). 3.2.4.4 Pintura A pintura tem como finalidade não só agregar valor estético a edificação, mas também evitar a deterioração causada por intempéries, formando uma película resistente, que também auxilia no processo de limpeza, lavagem e desinfecção. A escolha de cores claras, por exemplo, pode-se obter um interessante conforto térmico, pois a luz solar reflete em sua superfície, portanto tem grande importância em termos de desempenho (AZEVEDO, 2004). 3.2.5 Esquadrias Os componentes das portas instaladas no sistema convencional (Figura 6) constituem um sistema funcional, cujos elementos são: batente ou marco; guarnição (alizar); folha ou folhas; e ferragem (POZZOBON, 2007). 28 O batente é o elemento fixo que é instalado junto ao vão da parede. O batente possui um rebaixo em sua superfície, onde a folha se encaixa, conhecido como jabre. O alizar compõe o acabamento da porta, instalado entre o marco e a alvenaria, e a espuma expansiva auxilia na fixação do marco na alvenaria, com a finalidade de eliminar vazios e evitar que o marco empene (POZZOBON, 2007). Figura 6: Esquema de encaixe do marco com a alvenaria. Fonte: Pozzobon, 2007. É possível encontrar diversos tipos de esquadrias para janelas no mercado, como PVC, alumínio, ferro, madeira, entre outros (BORGES, 1998). A instalação da esquadria de alumínio tem início com a colocação do contra marco. Este deve ser instalado levando em conta o nível e o prumo, pois se o contra marco não estiver alinhado com a alvenaria e estrutura, a esquadria não será instalada corretamente, acarretando em problemas ao usuário e prejudicando a estética da fachada da edificação. Como é possível observar na Figura 7, as taliscas devem ser posicionadas de maneira a indicar o plano final de acabamento com a alvenaria e as grapas devem ser chumbadas na mesma (POZZOBON, 2007). 29 Figura 7: instalação do contra marco. Fonte: Pozzobon, 2007. 3.2.6 Cobertura As coberturas têm como função principal a proteção das edificações, contra a ação das intempéries, atendendo às funções utilitárias, estéticas e econômicas. As coberturas mais comuns são as de telha, com estrutura de madeira como: concreto, cerâmico, fibrocimento, entre outros (OLIVEIRA, 2012). Segundo Borges (2009), pode-se dividir o telhado em duas principais estruturas: madeiramento e cobertura. Na cobertura telhado de telhas cerâmicas ou de concreto, utilizam-se por metro quadrado em média 15 a 16 telhas, enquanto o caimento deve ser de no mínimo 35% de inclinação. Já para a cobertura de fibrocimento com ondulação de 6mm e 8mm, o caimento mínimo deve ser de 22% (BORGES, 1998). Ainda segundo Borges (2009), pode-se subdividir o madeiramento em armação e trama. A armação é a parte estrutural do madeiramento, constituída por tesouras ou treliças, cantoneiras, escoras, entre outros. Utiliza-se mais comumente a peroba, por suas características de resistência ao apodrecimento e por não ser tão dura quanto o ipê, 30 cabreúva, entre outros. Ao se calcular e projetar uma tesoura deve-se usar bitolas comerciais para não encarecer demasiadamente a estrutura. A trama é constituída de terças, caibros e ripas, que se apoiam sobre a armação e, por sua vez, servindo de apoio às telhas. A Figura 8 ilustra um esquema de uma estrutura de cobertura em madeira. Figura 8: Esquema de estrutura de cobertura em madeira. Fonte: Oliveira, 2012. 3.2.7 Instalações elétricas De acordo com Oliveira (2012), para se executar as instalações elétricas de uma construção convencional são realizados cortes e rasgos nas paredes de alvenaria, gerando resíduos e desperdício de material, aumentando mão de obra e custos. Após a abertura de rasgos, segue-se com a colocação da instalação dos eletrodutos, caixas e quadros, conforme indicado em projeto. Em seguida, é realizado o fechamento dos rasgos, que mais uma vez, requer tempo e mão de obra, utilizando argamassa. Se for necessário fazer manutenção na instalação, deve-se abrir mais uma vez os rasgos e fecha-los novamente. É necessário então fazer a passagem da fiação correspondente, de acordo com o projeto, por dentro dos eletrodutos embutidos na parede. A fiação aérea passa também por eletrodutos que são fixados na laje superior, podendo também ser embutidos na estrutura durante a concretagem. Posteriormente, deve ser adicionado os dispositivos e seus respectivos acabamentos nas caixas de interruptores, tomadas e nos quadros (OLIVEIRA, 2012). 31 3.2.8 Instalações hidrosanitárias Nas instalações hidráulicas, o processo de instalação da tubulação é similar às instalações elétricas, sendo necessário a realização de rasgos para a passagem dentro das alvenarias, novamente contribuindo para geração de resíduos e desperdício de materiais. Após a fixação da tubulação, depois da realização do acabamento das paredes, deve-se instalar os registros, torneiras e acabamentos (OLIVEIRA, 2012). Segundo descreve Azevedo (2004), as instalações hidrosanitárias englobam diversos sistemas da edificação: águas pluviais, águas cloacais, água fria, água quente e incêndio. Devem ser executadas de maneira a facilitar futuras manutenções. A utilização de shafts é necessária para instalações sanitárias, não podendo ser embutidas em estruturas de concreto como vigas, pilares e lajes. Devem ser previstas em projetos as aberturas em vigas e lajes, caso necessário, para passagem de tubulações, e devem ser executados reforços caso necessário, seguindo o projeto estrutural. 3.3 Materiais utilizados O processo construtivo em alvenaria convencional é um processo que tem como característica a utilização de uma grande quantidade de insumos, tanto na sua estrutura de concreto, quando nas vedações. Tendo em vista a falta de padronização e a qualidade muitas vezes deficiente na produção destes materiais, combinado com a elevada quantidade em que são utilizados, o controle no recebimento dos insumos torna-se um fator de grande importância e complexidade nesse tipo de obra. É necessário inspecionar os insumos no momento da entrega e fazer o armazenamento em locais adequados, seguindo as boas práticas e o sistema de gestão da qualidade. Paralelamente, por serem materiais e insumos de baixo nível de industrialização, tem baixo valor agregado. Isso faz com que não exista um cuidado na utilização dos mesmo, gerando grandes quantidades de resíduos nas obras e, muitas vezes, o controle da qualidade no armazenamento e recebimento dos mesmo é negligenciado. Nesse item serão descritos os materiais mais utilizados na parte estrutural e vedaçãodo sistema de alvenaria convencional. Para a finalidade desse trabalho, não serão descritos 32 os demais materiais de construção utilizados nas instalações, revestimentos de piso e parede, esquadrias e ferragens, acabamentos e forro, por não serem pertinentes ao estudo. 3.3.1 Concreto armado Os principais componentes do concreto armado são aço, água, agregado miúdo, agregado graúdo, cimento e ar. Podem ser adicionados outros compostos para conferir outras características ao concreto, como pozolanas ou sílica ativa, assim como aditivos químicos diversos (GONÇALVES, 2015). 3.3.1.1 Cimento O cimento é composto de clínquer e de adições, sendo o clínquer seu principal componente, presente em todos os tipos de cimento. O clínquer tem como matérias primas básicas o calcário e a argila. Para a fabricação, a rocha calcária inicialmente britada e moída é misturada com argila moída. A mistura é submetida a um calor intenso de até 1.450°C e então bruscamente resfriada, formando pelotas - o clínquer. Após moagem o clínquer transforma-se em pó. A propriedade básica do clínquer é ser um ligante hidráulico, que endurece em contato com a água (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Contudo, para formar o cimento, o clínquer recebe em sua mistura outros compostos. Pode-se citar como principais adições os materiais carbonáticos, pozolanicos, escorias de alto-forno e o gesso, que são adicionados na moagem. Tais compostos conferem as propriedades dos diferentes tipos de cimento. O cimento Portland, principal elemento do concreto, foi desenvolvido em 1824 pelo construtor inglês Joseph Aspdin. É um pó fino, de coloração acinzentada, que sob a ação da água produz reações químicas. Tais reações conferem ao composto características aglomerantes, que levam ao seu endurecimento. O estágio de endurecimento é irreversível, de maneira que uma vez endurecido, o composto não mais se dissolve sob a ação da água (BASTOS, 2006). No mercado, se pode encontrar uma enorme variedade de cimentos para a comercialização. Usualmente, o cimento é vendido em sacos de 50 kg, embalado em papel impermeável, onde devem estar assinalados o tipo do cimento, indicado por uma sigla composta por letras e algarismos romanos, assim como sua classe, impressa em algarismos arábicos, indicando a resistência a compressão aos 28 dias de idade em 33 argamassa normal. Pode-se usar como exemplo um saco de cimento que contém a inscrição “CP I-25”, onde “CP I” indica que o cimento é do tipo Portland comum, enquanto o numeral 25 indica que aos 28 dias de idade em argamassa normal o composto deverá apresentar 25 MPa de resistência mínima a compressão. Essas informações devem estar de acordo com a NBR 8953 (GONÇALVES, 2015). Segundo Gonçalves (2015), é importante salientar que, de acordo com a NBR 6118, deve se armazenar adequadamente o concreto tendo em vista suas características reagentes a água. No item 8.1.1.3 da referida norma, são feitas as seguintes recomendações a respeito do armazenamento correto do cimento: a) Não misturar lotes recebidos em épocas diferentes; b) Consumir na ordem cronológica do recebimento; c) Pilhas no máximo com 10 sacos, podendo atingir 15 sacos se o tempo de armazenagem for no máximo de 15 dias; d) Local protegido da ação de intempéries, da umidade e de outros agentes nocivos (barracões cobertos, fechados lateralmente, assoalho de madeira afastado do chão e as pilhas de sacos de cimento afastadas das paredes). As recomendações feitas nos itens a) e b) são feitas devido ao prazo de validade para a utilização do cimento. É necessário utilizar as remessas mais antigas primeiro, para evitar que seja ultrapassado o tempo de consumo recomendado pelo fabricante antes da inutilização da mesma. Logo, para q isso seja respeitado não se deve misturar lotes diferentes de cimento. O prazo para a validade do concreto é dado pelo fabricante e pode ser obtido através da data de fabricação do lote, impressa na embalagem (GONÇALVES, 2015). 3.3.1.2 Agregados Pode-se argumentar que a função primária dos agregados no concreto é o preenchimento de lacunas entre os aglomerados de cimento, permitindo o endurecimento da massa sem a adição de quantidades elevadas de cimento. As partículas de cimento, em sua expansão se ligam as partículas dos agregados, resultando num composto rígido. A utilização de agregados na massa confere ao concreto outras propriedades, tais como a redução da retração da pasta de cimento, o aumento da resistência ao resgate, melhor trabalhabilidade da massa e o aumento da resistência ao fogo (GONÇALVES, 2015). 34 Logo, os agregados ganham uma importância não só em termos estruturais, como também em aspectos econômicos, pelo fato de se tratarem de materiais de baixo custo quando comparados com o cimento. Além disso, os agregados compõem grande parte da composição do concreto (BASTOS, 2006). 3.3.1.3 Água A importância da água na estrutura do concreto armado é evidente em seu processo de fabricação. Sem esse componente, a reação do cimento e o consequente endurecimento da mistura não seria possível. A água possibilita as reações químicas, chamadas reações de hidratação, que irão garantir as propriedades de resistência e durabilidade do concreto. A NBR 6118 especifica os níveis aceitáveis de substancias nocivas na água. Para o concreto armado, a água potável é a mais indicada (GONÇALVES, 2015). Além disso, a água é o componente que confere ao concreto sua característica fluida no momento da mistura. Ela tem a função de lubrificar as demais partículas, proporcionando um melhor manuseio do concreto (GONÇALVES, 2015). “A água de mistura do concreto é, possivelmente, o seu componente menos dispendioso, mas também é, seguramente, um dos mais importantes” (SOUZA e RIPPER ,1998). A proporção entre a quantidade de cimento e água utilizada no concreto é o que define o fator água/cimento. Tal fator tem influência direta na resistência final do concreto. Na Figura 9 é possível observar a relação entre tal fator e a resistência a compressão em MPa (GONÇALVES, 2015). 35 Figura 9: Decréscimo da resistência à compressão com o aumento do fator água/cimento. Fonte: Souza e Riper, 1998. Segundo Souza e Ripper (1998), ainda sobre a utilização desse insumo e sua influência: “A influência da água na alteração das propriedades do concreto acontece através das substâncias nela dissolvidas ou em suspensão (argila, silte). Nestes casos, se a quantidade for elevada, poderá acontecer o impedimento da cristalização dos produtos da reação do cimento com a água, com a consequente perda de coesão do produto”. 3.3.1.4 Aditivos Cánovas (1984), define aditivos como produtos que alteram as propriedades do concreto: "[...] são produtos que, acrescentados aos aglomerantes no momento de sua elaboração, e em condições adequadas, nas formas convenientes e nas doses precisas, têm por finalidade modificar ou implementar, em sentido positivo e em caráter permanente, certas propriedades do conglomerado, para seu melhor comportamento em todos ou em algum aspecto, tanto no estado fresco como endurecido". De maneira mais simples, pode-se definir os aditivos como substâncias que são adicionadas de maneira controlada, de maneira a alterar características do concreto, tanto no momento da concretagem, quanto após sua cura (BASTOS, 2006). Bastos (2006) cita algumas orientações para a utilização de aditivos em concretos: 36 a) “Os aditivos devem ser evitados de serem utilizados, ou seja, procura-se obter um concreto com as propriedades desejadas sem o recurso do aditivo; b) Quando o aditivo for necessário, deverão ser empregados ensaios, para que não haja nenhuma incompatibilidade com os aglomerantes. Após, deve-se fazer um rigoroso controle na dosagem do aditivo. c) Os aditivos não devem ser utilizados para corrigir defeitos próprios do concreto,como má dosagem, má execução na obra ou seleção incorreta dos seus componentes; d) Os aditivos devem ser conservados de modo adequado, para que não haja alterações de suas propriedades. Os aditivos em pó devem ser mantidos em lugares secos, a fim de ser evitado a formação de “torrões” por conta da umidade. Os aditivos líquidos, devem ser protegidos do calor e agitados antes do uso, para evitar que as eventuais sedimentações ocorridas tirem sua uniformidade; e) Deve-se atentar para que se tenha uma mistura uniforme do aditivo em toda massa de concreto, para que seja garantido a homogeneidade; f) O emprego de vários aditivos em um único traço de concreto pode ocasionar o aparecimento de efeitos patológicos, devido a uma possível incompatibilidade da mistura.” (BASTOS, 2006) 3.3.1.5 Aço O aço é uma liga metálica, formada essencialmente por ferro e carbono. Sua principal diferença em relação ao ferro fundido é em relação a quantidade de carbono, cujo teor nas ligas de aço varia entre 0,008% até 2,11%, enquanto nas ligas de ferro fundido tem o teor acima de 2,11% (FREITAS, 2007). A obtenção do aço é através da mistura de minério de ferro, coque (retirado de carvão mineral), que são sintetizados em alto-forno, sob temperaturas da ordem de 1500 ºC (FREITAS, 2007). Os aços são classificados segundo sua tensão de escoamento. Sua nomenclatura é dada pelas letras CA, seguidas pelo valor da sua tensão de escoamento em kgf/mm². Dessa maneira, para um aço com especificação CA-25, obtém-se uma tenção de escoamento de 25 kgf/mm², ou 250 MPa (FREITAS, 2007). Os aços estruturais de fabricação nacional para concreto armado podem ser classificados em dois principais grupos (FREITAS, 2007): 37 a) Aços laminados a quente de dureza natural: Antigamente denominados aços tipo A, são os mais utilizados no concreto armado, como o CA-25 e CA-50. Os aços CA-50 apresentam saliências (mossas) que melhoram a aderência. Como eles são laminados a quente, não perdem suas propriedades de resistência quando aquecidos e resfriados. Com isso, podem ser soldados com eletrodos consumíveis comerciais, e não são tão suscetíveis a ação de chamas moderadas. b) Aços encruados a frio: são obtidos por tratamentos a frio dos aços comuns, como o CA-60, antigamente denominados aços tipo B. O aço é encruado a frio por torção combinada com tração. Havendo defeitos no material, ele rompe por ocasião do encruamento, ou seja, a detecção de defeitos na peça é feita durante sua própria fabricação. 3.3.2 Alvenaria 3.3.2.1 Bloco cerâmico A respeito dos blocos utilizados na alvenaria de vedação, Lima (2006) explica que as alvenarias podem ter tamanhos variados, a partir da quantidade de furos ou mesmo suas espessuras, 4, 6, 8 e 10 furos, ou espessuras de 8 cm, 10 cm, 15 cm e até 20 cm, entre outras. Ainda segundo Lima (2006), este tipo de tijolo possui uma densidade média de 1300 kg/m³ sendo assentado com mão de obra convencional. Suas faces passam por vitrificação fazendo com que a argamassa tenha melhor aderência. Possuem variação volumétrica baixa ao absorver e expelir água e fácil manuseio, mas tem como inconveniente a necessidade de quebra do material. Os blocos cerâmicos são definidos como sendo um componente de alvenaria em forma de um prisma reto, que possui furos prismáticos ou cilíndricos perpendiculares às faces que os contém. A qualidade dos blocos cerâmicos está intimamente relacionada à qualidade das argilas empregadas na fabricação e também ao processo de produção, queimado a elevadas temperaturas (NBR 15270-1, 2005). A matéria prima dos blocos é a argila, que sofre uma queima a temperaturas em torno de 850ºC. É um material não metálico, inorgânico, cujas propriedades físicas são obtidas após a queima (LIMA, 2006). 38 Blocos cerâmicos utilizados na execução de alvenaria de vedação devem seguir os requisitos dimensionais, mecânicos e físicos ditados pela NBR 15270-1. Consideram-se dois tipos de blocos quanto ao direcionamento de seus furos prismáticos, conforme ilustrado na Figura 10 (SANTOS, 2014). Figura 10: Direção dos furos nos blocos cerâmicos. Fonte: Santos, 2014. Ainda de acordo com Santos (2014), as dimensões presentes na figura, referentes a largura (L), altura (H) e comprimento (C) devem ser, correspondentes a múltiplos e submúltiplos do módulo dimensional M = 10 cm menos 1 cm, conforme indicado na Tabela 2. 39 Tabela 2: Dimensões padronizadas dos blocos Fonte: NBR 15270-1, 2015. Paralelamente, segundo a NBR 15270-1, existem tolerâncias dimensionais e características que os blocos cerâmicos devem possuir, que se encontram resumidas na Tabela 3. 40 Tabela 3: Características dos blocos cerâmicos Fonte: NBR 15270-1, 2015. Com a finalidade de determinar a aceitação ou não dos blocos no momento do recebimento, a NBR 15270-1 fornece os valores em tabela, que devem ser verificados conforme os procedimentos na norma. Esta descreve ensaios e métodos para os fins de avaliação de conformidade dos blocos, assim como para a determinação de suas características geométricas, mecânicas e físicas. Segundos Santos (2014), além dos blocos e meio-blocos existem, outros tipos de componentes cerâmicos complementares que integram as alvenarias de vedação, com funções específicas como a canaleta U, que permite a construção de cintas de amarração, vergas e contravergas, a canaleta J, os blocos de amarração, os compensadores e outros que podem ser especificados em projetos, desde que atendam aos requisitos de desempenho exigidos. 3.3.2.2 Argamassa A argamassa utilizada para o assentamento dos blocos deve atender aos requisitos estabelecidos na NBR 13281, podendo ser preparada em obra ou industrializada. Recomenda-se as argamassas mistas, compostas por cal hidratada e cimento. 41 O cimento confere a massa melhor aderência, resistência mecânica e estanqueidade nas juntas da estrutura. Contudo, segundo Santos (2014), na preparação da argamassa, sempre que possível, deve-se evitar a utilização de cimentos de alto forno (CP III) ou pozolânico (CP IV), pois, devido à importante presença de escória de alto forno e de material pozolânico respectivamente, a argamassa poderá ter elevada retração caso não haja adequada hidratação do aglomerante; esses tipos de cimento, entretanto, podem ser utilizados em situações em que se tenta prevenir reações de compostos do cimento com sulfatos presentes na cerâmica. Já a cal hidratada, ajuda na redução do módulo de deformação da estrutura, devido ao seu poder de retenção de água. Isso dá às paredes maior potencial de acomodação de movimentações resultando de deformações impostas. É recomendada a utilização na argamassa qualquer um dos tipos de cal que apresenta a NBR 7175. As areias utilizadas na argamassa devem atender as especificações da NBR 7211. Para a sua utilização, são recomendadas areias médias, com módulo de finura em torno de 2 a 3, devem ser bem granuladas e lavadas. Conforme a NBR 13281, os ensaios recomendados para as argamassas de assentamento são os seguintes: resistência à compressão, densidade de massa aparente nos estados fresco e endurecido, resistência à tração na flexão, coeficiente de capilaridade, retenção de água e resistência de aderência à tração. 3.3.2.3 Tela metálica Nas ligações entre alvenaria e pilar, a argamassa não confere a aderência necessária para estabelecer uma ligação entre essas estruturas. Portanto, é recomendada a utilização de telas metálicas, conferindo uma maior aderência entre as estruturas, impedindo que patologias oriundas da deformação independente dessas estruturas ocorram (SANTOS, 2014). Tais telas devem ser metálicas eletrosoldadas, galvanizadas e com fios de diâmetro de aproximadamente 1 mm, com malha quadrada de 15mm. Essas telas devem atender as especificações da norma NBR 10119. 42 3.4Equipamentos e ferramentas utilizados Um dos motivos que faz com que o método de construção alvenaria convencional seja largamente utilizado no Brasil, além da mão de obra e materiais baratos, é o fato dos equipamentos e ferramentas utilizados serem muitos simples, de fácil utilização. A seguir serão descritos aqueles mais comumente utilizados nas obras que utilizam esse método construtivo. 3.4.1 Alvenaria de vedação Segundo Código de Boas Práticas Nº01, as principais ferramentas necessárias para o assentamento dos blocos são colher de pedreiro, meia-cana, bisnaga, linha, esticadores de linha, réguas de alumínio, prumo de face, escantilhões, broxa, nível de bolha e nível de mangueira, esquadros de braço longo, furadeira elétrica e pistola finca-pinos. Podem ser utilizados também escantilhões para auxiliar na execução da parede, conforme Figura 11. Figura 11: Equipamentos e Ferramentas – Alvenaria. Fonte: Código de Boas Práticas Nº01, 2011. 43 3.4.2 Concreto armado Para a execução do concreto armado, as ferramentas e materiais mais utilizadas são martelo, prego, nível de bolha e nível de mangueira, prumo, trena, linha, furadeira elétrica, peças de madeira e para confecção das formas, escoras de apoio e travamento, turquesa, tesoura de corte, serra circular, arame para amarração, espaçadores diversos, alicate, desmoldante e escantilhão. 3.5 Aspectos de qualidade e desempenho Como citado no capítulo anterior, a norma de Desempenho NBR 15575 é dividida em 6 partes. Para os fins desse trabalho, considera-se que, nesse capítulo que versa sobre o método construtivo de alvenaria convencional, as duas principais partes a serem atendidas são a Parte 2 da norma, que fala sobre o desempenho estrutural, assim como a Parte 4, que fala sobre vedações. Para o atendimento da NBR 15575, primeiramente é necessário que o projeto e a execução da estrutura de concreto estejam de acordo com as exigências da NBR 6118, citada nesse capítulo. Com isso, segundo a norma, é possível garantir que as tensões e deformações estejam de acordo com os limites especificados em ambas as normas. A respeito da Parte 4, existem diversos requisitos que devem ser cumpridos pelo sistema de vedação, como é ilustrado na Tabela 4. Tabela 4: Estrutura dos requisitos na NBR 15575-4. 44 Fonte: Shin, 2016. Segundo a CBIC (2013), as paredes de alvenaria devem atender diversos requisitos relacionados ao uso cotidiano da estrutura, como estabilidade e resistência estrutural, ausência de deslocamentos, fissuração e falhas nos sistemas de vedação, resistência a solicitação de cargas provenientes de peças suspensas atuantes no sistema, resistência ao impacto de corpo-mole, resistência a ações transmitidas por portas, resistência a incidência de Impacto de corpo duro e resistência a cargas de ocupação incidentes em guarda-corpos e parapeitos de janelas. A alvenaria deve, durante um incêndio, dificultar a ocorrência de inflamação generalizada, a propagação do incêndio, e preservar a estabilidade estrutural da edificação. A estrutura da alvenaria de vedação por si possui boa resistência ao calor, sendo um material incombustível. Além disso, a parede deve ser capaz de se manter estanque à água proveniente de fontes externas e internas nas áreas molhadas, o que é facilmente alcançado pela alvenaria, que é impermeável. O conforto térmico e acústico é caracterizado pelo conjunto de estrutura, vedações, revestimento e esquadrias. As paredes externas devem apresentar uma transmitância térmica mínima estabelecida, diferente para cada zona bioclimática do país e deve existir a ventilação necessária em ambientes de longa permanência. O conforto acústico deve respeitar os limites estabelecidos pela norma e medidos por testes no local. Os materiais utilizados nos revestimentos podem ter influência em ambos aspectos da vedação. A alvenaria, quando executada respeitando-se as boas práticas da construção civil e seguindo um controle de qualidade, sem o surgimento de patologias e feitas as manutenções adequadas, costuma apresentar um bom desempenho em geral, o que contribuiu para sua popularização. 3.6 Aspectos de manutenção e durabilidade Os sistemas de vedação deverão apresentar vida útil maior ou igual à definida na norma de desempenho NBR 15575. A durabilidade da alvenaria de vedação de blocos cerâmicos é definida pelo tempo que a estrutura continua cumprindo as funções que lhe forem atribuídas, seja pela degradação que a conduz a um estado em que o desempenho passa a 45 não ser satisfatório para o usuário ou até mesmo pela obsolescência funcional da estrutura. A durabilidade é influenciada diretamente pela atividade de manutenção da estrutura e pelo ambiente ao qual está exposta (BORGES, 2010). É possível observar na Figura 12 a influência dos efeitos da manutenção sobre a durabilidade da edificação e o aumento de sua vida útil de projeto (VUP). Há um aumento substancial na vida útil quando são aplicadas as manutenções, o que destaca a importância do manual do usuário, onde devem estar descritas as ações de manutenção a serem realizadas (POSSAN e DEMOLINER, 2015). Figura 12: Desempenho de acordo com a manutenção. Fonte: Possan e Demoliner, 2015. A vida útil pode ser resumida em o período de tempo compreendido entre o início de operação e o uso de uma edificação até o instante em que o seu desempenho para de atender às exigências do usuário, influenciada diretamente pelas atividades de manutenção e pelo ambiente no qual a edificação está exposta (BORGES, 2010). Na Tabela 5 pode-se observar os tempos de vida útil requerido para cada elementos da estrutura segundo norma. 46 Tabela 5: Vida útil dos diferentes sistemas da edificação. Fonte: ABNT, 2013. As construções realizadas utilizando esse método construtivo, mesmo com pouca manutenção, podem facilmente atingir a VUP estabelecida para as estruturas. Segundo Santos (2013), as paredes de alvenaria em bloco cerâmico possuem durabilidade superior a cem anos, sem proteção e sem a necessidade de manutenção. 3.7 Aspectos ambientais O sistema construtivo em alvenaria convencional pode ser considerado um processo artesanal. Essa característica pode dar origem a erros, que tornam a estrutura mais suscetível a ocorrência de patologias e erros, podendo acarretar em desperdícios. Assim como há desperdício nos rasgos nos tijolos feitos para alocar as instalações (CONDEIXA, 2013). Além disso, segundo Condeixa (2013), o sistema vedação em alvenaria tem produção semi artesanal e pouco padronizada na fase pré-construção, que inclui a fase de extração, beneficiamento e produção dos produtos primários que compõem a estrutura final, com grande perda durante produção e no transporte dos mesmos. Na fase de manutenção, principalmente na demolição de estruturas, há geração de grande quantidade de resíduos, de materiais particulados e de ruídos. Com isso, o sistema de alvenaria convencional, segundo Condeixa (2013), se destaca pelo grande desperdício de matéria-prima e pela grande produção de resíduos, como a grande quantidade de madeira oriunda das formas do concreto armado. 47 É importante destacar que o sistema construtivo em alvenaria convencional possui um ciclo de vida muito extenso. Uma vez construída, como já mencionado nesse capitulo, uma edificação executada por esse método pode durar por muitos anos. Além disso, as características de sua vedação permitem a modificação das habitações, aumentando ainda mais sua vida útil. Condeixa (2013) salienta também que os resíduos gerados pela demolição ou entulho das obras podem ser reciclados, diminuindo seu impacto ambiental. 3.8 Aspectos de prazo e custo Como já foi destacado ao longo do capítulo, a alvenaria convencional utiliza materiais e insumos de baixo custo, trazendo uma série de vantagens em termos de orçamento, alémda mão de obra ser barata e pouco especializada. Apesar disso, o fato do material desvalorizado faz com que não se de tanta importância a perdas. De acordo com estudo realizado em Zamin (2009) em relação aos custos da construção realizada utilizando o método da alvenaria convencional, especificamente para uma habitação popular, calculados pelo CUB no mês de setembro de 2009, é de aproximadamente R$600,00/m². Nesse estudo, os itens que mais pesaram no orçamento foram, respectivamente, infraestrutura, cuja parcela do valor foi de 12%, e supraestrutura e estrutura de cobertura, com 11% no total. O valor total de concreto armado utilizado na construção foi de 16% do valor total da casa. Além disso, por ser um método construtivo que possui baixa produtividade, com características de processos artesanais, que necessitam de verificação e controle, tem prazo elevado em relação a outros processos mais racionalizados de construção, o que é um agravante para o aumento dos custos da obra, pela necessidade de se utilizar muita mão de obra. Apesar do desenvolvimento do setor de construção civil, as edificações em alvenaria convencional têm algumas limitações intrínsecas ao processo construtivo, que fazem com que tenha baixa produtividade em relação a métodos construtivos racionalizados. As características do processo de construção da alvenaria e as etapas que o compõem, como por exemplo a necessidade de se esperar pelo tempo de cura das estruturas de concreto, 48 ou o tempo de espera para se realizar a o encunhamento de uma parede, fazem com que o método leve muito mais tempo para ser executado. A baixa produtividade nessas construções, assim como a necessidade da utilização de várias frentes de trabalho simultâneas acarretam na utilização de uma quantidade abundante de mão de obra. 49 4. Sistema construtivo Light Steel Frame 4.1 Light Steel Frame – Contextualização De acordo com Santiago, Freitas e Crasto (2012) o sistema Light Steel Framing (LSF) “é um sistema construtivo de concepção racional, que tem como principal característica uma estrutura constituída por perfis formados a frio de aço galvanizado”. Apesar de ser um método ainda pouco conhecido, vem aparecendo como uma opção para a realização de construções, além de ter ganhado certo espaço devido ao fato de sua característica industrial oferecer maior cuidado com a qualidade envolvida no processo de fabricação e pela maior velocidade no manuseamento. O sistema Light Steel Framing (LSF), chamado também de Light Gauge Steel Framing se trata de um melhoramento do sistema Light Wood Framing (LWF), sistema autoportante de construção realizada em madeira muito conhecido em países como Canadá e Estados Unidos. Tal método, que utilizava madeira para fazer o fechamento em placas mais finas, surgiu inicialmente em meados do século XIX. Devido ao acelerado crescimento urbano da época, o sistema LWF ganhou grande popularidade (SANTIAGO; FREITAS; CASTRO, 2012). A madeira é muito utilizada e difundida em países da América do Norte, no entanto, como material de construção apresenta muitas desvantagens, como a facilidade de combustão, por exemplo. No ano de 1871, houve um incêndio de proporções estrondosas na cidade de Chicago, fazendo com que a maioria da cidade fosse consumida pelo fogo, devido ao fato de que grande parte das construções da cidade eram feitas de madeira. Outra grande ocorrência foi conhecida em 1906; muitos incêndios ocorridos devido ao sismo de São Francisco fizeram com que cerca de 250 mil pessoas ficassem desabrigadas devido às casas de madeira (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012). Logo após a Segunda Grande Guerra, o aço passou a ser largamente utilizado nos países desenvolvidos. Na Feira Mundial de Chicago em 1933, foi apresentado ao público o primeiro molde em LSF para habitações. Projeto que foi desenvolvido por mais de uma pessoa, tratou-se de uma junção de interesses da comunidade que necessitava de uma alternativa para suas casas, a fim de que não ocorressem mais problemas com incêndio (SANTIAGO; FREITAS; CASTRO, 2012). 50 A elaboração estrutural do novo sistema era muito parecida com o LWF, porem com a estrutura em aço galvanizado a frio, de acordo com Santiago, Freitas e Castro: “Processo pelo qual compõe-se um esqueleto estrutural em aço formado por diversos elementos individuais ligados entre si, passando estes a funcionar em conjunto para resistir às cargas que solicitam a edificação e dando forma à mesma.” (SANTIAGO; FREITAS; CASTRO, 2012, p.12). O Light Steel Frame (LSF) é um sistema construtivo que utiliza perfis de aço dobrados a frio em sua estrutura, aplicada em conjunto com subsistemas racionalizados, culminando em uma construção industrializada e a seco. Tem como principais características a racionalização e modulação (RODRIGUES, 2006). Sua estrutura é composta por um grande número de elementos estruturais, que são projetados a resistir a uma parcela da carga total aplicada na estrutura, possibilitando a utilização de peças esbeltas e painéis mais leves (RODRIGUES, 2006). Segundo Castro (2005), os perfis utilizados no LSF são obtidos através da perfilagem a partir de bobinas de aço galvanizado. Segundo a NBR 15253 (2005), as espessuras das chapas de aço podem variar de 0,80 a 3,0mm. As seções (Figura 13) mais comumente utilizadas nas construções são: o perfil “U” enrijecido (Ue) para montantes e vigas; o “U”, utilizado como guia na base e no topo dos painéis; o “Cartola” (Cr) empregado em ripas; e, finalmente, as cantoneiras (L). Figura 13: Seções de perfis para LSF. Fonte: Castro, 2005. 51 4.2 Aspectos do processo construtivo 4.2.1 Fundação O tipo de fundação utilizado nas edificações depende de diversos parâmetros como topografia, resistência do solo, nível do lençol freático, entre outros. Por possuir limitações quanto ao número de pavimentos, o LSF é mais utilizado em casas, consequentemente, na maior parte das vezes são utilizadas fundações rasas em concreto armado, como radier, sapata corrida ou viga baldrame. Além disso, como a supra estrutura do LSF não é ligada a fundação, como ocorre com as estruturas de concreto armado, a ancoragem dos painéis estruturais na fundação é essencial, geralmente executada com a utilização de parabolts expansíveis (CASTRO, 2005). Segundo Castro (2005), em fundações de radier executadas para estruturas em LSF é recomendável a execução de vigas sob as paredes portantes, para que a fundação apresente mais rigidez. As instalações elétricas e hidrosanitárias devem ser instaladas antes da concretagem desta fundação, que deve ser executada sob manta de impermeabilização, para evitar passagem de umidade para a edificação. Na fundação em sapata corrida em concreto armado, executam-se vigas posicionadas sob os painéis estruturais do LSF. O contrapiso pode ser executado em concreto, ou utilizando-se perfis formados a frio, apoiados sobre tais vigas, funcionando como uma laje. Por ser um método mais demorado e custoso, Castro (2005) não recomenda a utilização de sapata corrida em estruturas de LSF, principalmente em edificações populares. É uma fundação mais indicada para quando se tem limitações topográficas no terreno. Após a executada da fundação, deve ser realizada a ancoragem da supraestrutura, podendo ser feita com parabolts expansíveis (Figura 14), que, como já mencionado, é o método mais comumente utilizado. Deve-se executar furos na estrutura de concreto, nos locais especificados em projeto, para a aplicação do parabolt, o qual se expande à medida que é rosqueado, fazendo a fixação na estrutura. Este tipo de ancoragem apresenta alta resistência a arranque, garantindo a fixação dos painéis na fundação (CASTRO, 2005). 52 Figura 14: Parabolt Expansível. Fonte: Catálogo Técnico de Fixação Mecânica, Walsywa, 2018. 4.2.2 Estrutura 4.2.2.1 PerfisOs perfis utilizados para construções em LSF são obtidos, segundo Castro (2005), por “perfilagem a partir de bobinas de aço revestidas com zinco ou liga alumínio-zinco pelo processo contínuo de imersão a quente ou por eletrodeposição, conhecido como aço galvanizado.” São processos que conferem ao material características de resistência a corrosão atmosférica. Desta forma o aço se mantém protegido, mesmo após o corte dos perfis ou com a incidência de riscos ou arranhões. As seções mais comuns (Tabela 6) para esses perfis utilizados na construção civil são com o formato “C” ou “U” enrijecido (Ue) para montantes e vigas, assim como o “U”, utilizado como guia na base e no topo dos painéis, que não tem função de transmitir cargas (Castro, 2005). 53 Tabela 6: Perfis de aço formados a frio para uso em LSF e suas respectivas utilizações. Fonte: NBR 15253, 2005. No Brasil as dimensões da alma dos perfis Ue comercializadas são de 90, 140 e 200 mm. As mesas podem variar de 35 a 40 mm, dependendo do fabricante e do tipo de perfil segundo a Tabela 7. Os outros perfis utilizado nas estruturas de Light Steel Framing são cantoneiras, tiras (ou fitas) e cartolas (CASTRO, 2005). 54 Tabela 7: Dimensões Nominais Usuais dos Perfis de Aço para Steel Framing, Fonte: Caixa Econômica Federal, 2004. As tiras são comercializadas em uma grande variedade de larguras, e são utilizadas para a estabilização de painéis e formação de ligações. Já as cantoneiras são aplicadas nas conexões de componentes onde um perfil Ue não é adequado e o perfil cartola é empregado como ripas do telhado em LSF (GARNER, 1996). 4.2.2.2 Estrutura vertical 4.2.2.2.1 Painéis autoportantes Os painéis estruturais no LSF transmitem os carregamentos aos quais são submetidos para a fundação. Tais carregamentos podem ser verticais, causados pelo peso próprio da estrutura e sobrecargas, e horizontais, devido a pressão do vento na edificação (CASTRO, 2005). Os painéis são formados por dois tipos básicos de perfil: os montantes e as guias. Os montantes são compostos por perfis tipo U enrijecido (Ue) e são dispostos verticalmente, posicionados continuamente com espaçamentos definidos, de maneira a obedecer às definições de projeto. Já as guias são compostas por perfis tipo U, dispostas horizontalmente nas extremidades dos montantes. Tais espaçamentos variam usualmente 55 entre 400mm e 600mm, podendo chegar a até 200mm no caso de grandes cargas. O dimensionamento destes perfis é feito pela verificação dos esforços de flexo compressão e de flexo tração. Quanto maior o carregamento aplicado sob os painéis, menor deverá ser o espaçamento entre montantes, e maior o número de montantes a serem utilizados (CASTRO, 2005). Desta forma, os painéis têm sua largura e comprimento definidos, respectivamente, pelas guias e montantes. Os painéis com função estrutural transmitem as cargas diretamente para a fundação, para outros painéis ou para as vigas principais. Os montantes, por suportarem carregamentos verticais, devem ser alinhados verticalmente de um pavimento para o outro. Os parafusos cabeça de lentilha e ponta de broca são os mais utilizados para a fixação dos montantes nas guias (CASTRO, 2005). Para dar suporte estrutural a esquadrias e aberturas em painéis autoportantes, utilizam-se vergas metálicas, que transmitem as cargas dos perfis interrompidos pela abertura até os montantes. As vergas são mais comumente compostas por dois perfis Ue conectados entre si através de perfis U e aparafusados em suas extremidades. A verga é aparafusada, conforme mostra a Figura 15, diretamente na guia superior do painel do pavimento. As vergas também são conectadas a ombreiras que têm como função evitar a torção da verga em torno do eixo das guias do painel (CASTRO, 2005). Figura 15: Verga na estrutura de LSF. Fonte: Castro, 2005. Os perfis verticais não são capazes de absorver os esforços horizontais oriundos da ação do vento por si só, portanto, é necessário adicionar contraventamentos na estrutura, para que estes sejam absorvidos pelos painéis e transmitidos para a fundação. No LSF, o tipo 56 de contraventamento mais utilizado é com a adição de fitas. Com dimensões definidas no projeto, elas garantem a estabilidade e limitam deformações excessivas, que podem levar ao colapso da edificação (CASTRO, 2005). 4.2.2.2.2 Painéis não estruturais Os painéis não estruturais compõem o sistema de vedação da estrutura e não têm a função de suportar carregamentos além de seu próprio peso. Tem a estrutura similar ao LSF, compostos de montantes e guias, dispostos da mesma maneira que os painéis autoportantes. Apesar da estrutura similar, utiliza montantes menos espessos, resultando em paredes mais finas. Para a vedação externa, porém, é aconselhada a utilização de perfis estruturais, para que o painel possa resistir o peso dos componentes da vedação. Para a abertura de vãos não há necessidade da utilização de vergas, pelo fato desses painéis não serem feitos para transmitir cargas, mas podem ser utilizadas guias aparafusadas nos montantes interrompidos em suas partes superior e inferior (CASTRO, 2005). 4.2.2.3 Estrutura horizontal A estrutura horizontal do LSF segue o mesmo princípio da montagem dos painéis verticais, composto por perfis de aço galvanizado, montados e distribuído com espaçamentos predefinidos em projeto. Em geral, com o intuito de facilitar a execução das estruturas horizontais, utiliza-se a mesma modulação para lajes, paredes e cobertura (CASTRO, 2005). Essas estruturas tem a função de transmitir as cargas atuantes de utilização da edificação para os painéis estruturais, que por sua vez transmitem as cargas para a fundação. A estrutura horizontal deve ser suficientemente rígida, não podendo apresentar deformações maiores do que aquelas delimitadas em norma (CASTRO, 2005). A estrutura horizontal (Figura 16) é composta por vigas de piso, onde são utilizados perfis Ue, que devem coincidir com os montantes dos painéis verticais. Utiliza-se perfis Ue também nas extremidades da viga como enrijecedores de alma, assim como um perfil U, conhecido como sanefa, de maneira a evitar o esmagamento das vigas de piso. As ligações entre os componentes são usualmente feitas por parafusos estruturais de cabeça sextavada e ponta broca (CASTRO, 2005). 57 Figura 16: Estrutura de Laje de LSF. Fonte: Castro, 2005. Para a execução do assoalho da estrutura, utilizam-se dois métodos: laje úmida ou laje seca. A laje úmida é executada utilizando-se o steel deck, com formas metálicas onduladas, dispostas e fixadas sobre as vigas da laje de piso, onde é aplicado o concreto armado com tela soldada sobre a forma. Por sua vez, a laje seca (Figura 17) utiliza placas rígidas, como a placa de OSB estrutural, ou placas cimentícias em áreas molhadas e sujeitas a umidade, dispostas e fixadas na estrutura da laje, assim como no método descrito anteriormente. São adicionados também materiais com isolamento térmico e acústico, como lã de vidro envolta em filme plástico, sobre esses materiais, com objetivo de trazer mais desempenho a estrutura da laje seca. É o método de mais rápida execução e de maior eficiência, além de utilizar materiais leves e com boas propriedades estruturais, dispensando o tempo de cura e desperdícios gerados na construção (CASTRO, 2005). 58 Figura 17: Esquema de Laje Seca em LSF. Fonte: Castro, 2005. 4.2.2.4 Escadas As escadas no LSF podem ser executadas de diversas maneiras. São geralmente construídas utilizando combinações de perfis U e Ue para sua estrutura, enquanto nos pisos e espelhos dos degraus são utilizadas placas de OSB ou pranchas de madeira maciça, aparafusados na estrutura (CASTRO, 2005). 4.2.3 Fechamentos e revestimentos 4.2.3.1 Isolamento Para garantir à estrutura as característica de desempenho e conforto requeridapelos usuários, é necessário embutir na es estrutura do LSF algum tipo de isolamento. O conforto termo-acústico é fundamental para o bom funcionamento da edificação, e pode ser feito com a aplicação de materiais como lã de rocha, lã de vidro e EPS. Podem ser utilizados também fechamentos que contribuam para dar essas características à estrutura. A escolha do tipo do isolamento vai depender das necessidade de isolamento térmico e acústico do ambiente (CASTRO, 2005). A aplicação de lã de vidro é feita, no caso das vedações externas, instalando o material na parte interna da construção, instalada dentro do painel, antes de ser completamente 59 fechado, conforme a Figura 18. Já o EPS é instalado após o fechamento do painel, que é utilizado como apoio para sua fixação (CASTRO, 2005). Figura 18: Aplicação da lã de vidro. Fonte: Acusterm, 2018. 4.2.3.2 Vedação 4.2.3.2.1 Placa OSB (Oriented Strand Board) A placa OSB, como já mencionado anteriormente, é muito utilizada na estrutura horizontal do LSF (lajes secas), mas também pode ser aplicada a estrutura vertical. Tem bastante resistência estrutural, porém não pode ficar exposto a umidade, necessitando de revestimentos impermeáveis quando utilizados em áreas externas (CASTRO, 2005). Apesar disso, é o fechamento mais utilizado nas áreas externas, pelo fato de apresentarem bom desempenho estético e funcional, além de serem materiais leves, de fácil instalação, transporte e armazenamento. O OSB (Figura 19) recebe em sua produção tratamento contra a ação de insetos para o prolongamento de sua vida útil (CASTRO, 2005). Sua fixação é com parafusos autoatarraxantes, prevendo-se juntas de dilatação de aproximadamente 3mm entre as placas. Se utilizadas em áreas molhadas, que terão contato com a chuva por exemplo, deve-se aplicar polietileno de alta densidade, de maneira a revestir toda a área externa da placa. De maneira geral, essa aplicação ocorre 60 logo após a instalação das mesmas, de maneira a evitar o contato com a chuva (CASTRO, 2005). Figura 19: Aplicação de Placas OSB. Fonte: Castro, 2005. 4.2.3.2.2 Gesso acartonado As placas de gesso acartonado são ideais para serem utilizadas no interior das edificações de LSF, pois permitem um bom nível de acabamento, e podem ser fixadas tanto em painéis estruturais quanto em divisórias não estruturais (VIVAN, 2011). Segundo Labuto (2014), sua composição, com aproximadamente 20% em água, garante as placas uma elevada resistência ao fogo. No caso de um incêndio, essa água vai sendo gradativamente liberada na forma de vapor. Para temperaturas de até mil graus Celsius, uma chapa de 12,50mm de espessura (chapa Standard) suporta até 30 minutos de exposição às chamas, permanecendo intacta e impedindo a transferência do calor entre ambientes. Paralelamente, as placas também são capazes de resistir aos jatos d’água das mangueiras de incêndio. Existem diversos tipos de placas especiais para locais onde existe uma maior exposição ao calor e potencial exposição ao fogo, assim como placas resistentes a umidade e as placas padrão. Os três tipos de placa mais utilizados, segundo Castro (2005) e Labuto (2014) são: 61 Chapas resistentes ao fogo (RF): Tem em sua composição fibra de vidro, material que confere um aumento na resistência ao fogo. Ainda, de acordo com Labuto (2014) com dias chapas RF (12,5mm cada), uma em cada lado do perfil de aço galvanizado (espessura mínima de 70mm), consegue-se atingir 90 minutos de resistência ao fogo. Essa chapa é comercializada com o cartão na cor vermelha. Chapas resistentes à umidade (RU): Tem em sua composição silicone, capaz de reduzir significativamente a absorção de água da placa. Segundo Labuto (2014), em um período de duas horas a chapa standard absorve de 30 a 40% do seu peso em água, enquanto no mesmo período por norma a RU deve absorver a baixo de 5% do seu peso em água. Logo, a placa supera os valores estabelecidos pela norma. A impermeabilização dessas placas deve ser feita com uma película à base de emulsão acrílica não estirenada ou borracha sintética, de acordo com a NBR 13321:1996 ou NBR 9396:1986. Essa chapa é comercializada com o cartão na cor verde. Chapas Standard (ST): Chapa tradicional, composta apenas por Gipsita. Essa placa deve ter seu uso destinado a áreas secas. Figura 20: As placas podem ser diferenciadas visualmente através das cores. As que possuem colocação roxa ou branca são as Standard (ST), as verdes são resistentes à umidade (RU) e as placas rosas são resistentes ao fogo (RF). Fonte: Labuto, 2014. As placas de gesso acartonado, comumente denominadas Drywall, são consideradas leves e de fácil instalação. Sua superfície é lisa e regular, por isso o acabamento é de fácil aplicação, sem a necessidade da utilização de grandes quantidades de revestimento (CASTRO, 2005). São utilizados em conjunto com as placas isolantes como a lã de vidro, garantindo um bom desempenho à estrutura, já que as próprias placas de gesso acartonado também se comportam como isolante térmico-acústico. Sua fixação é feita com parafusos 62 autoatarraxantes, e apresentam grande vantagem em relação a outras vedações internas, como a facilidade para a execução e manutenção de instalações (CASTRO, 2005). Deve-se atentar também para o tratamento das juntas, pois está diretamente atrelado a características de desempenho da estrutura. Existem maneiras distintas de se executar o tratamento das juntas, que em geral é feita utilizando massa especial para rejunte e a fita de papel micro perfurado (LABUTO, 2014). 4.2.3.2.3 Placa cimentícia Segundo Vivan (2011), as placas cimentícias são compostas por uma mistura de agregados, cimento Portland e fibras sintéticas ou de celulose. Pode ser utilizado em áreas internas ou externas da edificação, tanto nas estruturas verticais como horizontais e por isso são muito versáteis. Apresenta boas características, como elevada resistência a umidade e ao fogo, resistência mecânica elevada, além de serem compatíveis com a maioria dos revestimentos. São facilmente manuseadas e cortadas por equipamentos. As placas de vedação são incorporadas ao sistema construtivo LSF, garantindo a limpeza da obra, velocidade e leveza da construção. As placas cimentícias tem peso próprio aproximado de 18 Kg/m², que varia de acordo com a espessura (CASTRO, 2005). Sua espessura é variável, tendo medidas comercias de 6, 8 e 10mm, escolhidas de acordo com a função que a placa vai desempenhar. As placas de 6mm são mais utilizadas em paredes internas, sem função estrutural, enquanto as de 8mm podem ser utilizadas tanto em paredes internas como externas (Figura 21) e as de 10mm são ideais para painéis estruturais. As dimensões comerciais são de 1,2m de largura por 2,00 m, 2,40 m, até 3,00 m de comprimento (VIVAN, 2011). De acordo com Castro (2005) e Vivan (2011), as placas são fixadas com parafusos tipo cabeça de trombeta e ponta broca. As juntas devem ser tratadas após sua fixação, mais usualmente com silicone, principalmente em placas externas. 63 Figura 21: Placas Cimentícias na estrutura de LSF. Fonte: Vivan, 2011. 4.2.3.3 Revestimento O LSF pode, em geral, receber qualquer tipo de revestimento que é utilizado na construção convencional no Brasil. Contudo, de acordo com o tipo de placa utilizada no fechamento dos painéis, pode ser necessária a aplicação de tratamento para receber alguns tipos de revestimento. Além da membrana impermeabilizante aplicada nas placas cimentícias e de OSB, é necessária a aplicação de argamassa de revestimento, com o auxílio do uma tela que é aparafusada na placa, de maneira a garantir a sua aderência. Dessa maneira, a placa estará pronta para receber tanto a pintura quando revestimentos cerâmicos (SANTIAGO, 2008). Segundo Vivan (2011), as placas de gesso acartonado, porém, não necessitam de aplicação de argamassa,pois já são preparadas para receber acabamentos, como pinturas e revestimentos cerâmicos diretamente sob sua superfície. 4.2.4 Instalações elétricas e hidrosanitárias As instalações nas edificações executadas em LSF tem o mesmo princípios daquelas executadas nas estruturas convencionais, portanto os materiais empregados são os mesmos, assim como os princípios e considerações de projetos, seguindo os mesmos requisitos das normas pertinentes (SANTIAGO, 2008). 64 Contudo, a execução dessas instalações é muito mais simples nas estruturas de LSF, pois podem ser passadas no interior dos painéis, entre os revestimentos. Isso facilita também eventuais manutenções, minimizando o desperdício de materiais e o retrabalho (VIVAN, 2011). 4.2.5 Cobertura Segundo Castro (2005), para a execução de coberturas na estrutura de LSF, são utilizados os mesmos perfis de aço galvanizado dos painéis estruturais, que são os perfis U e Ue, com alma de 90mm, 149mm, ou até 200mm de altura. Os perfis devem ser posicionados de maneira que transmitam as cargas sem gerar efeitos substanciais de segunda ordem. Os perfis que compõem a tesoura, treliça ou conjunto de caibros devem estar alinhados aos montantes de paredes estruturais. Pode-se utilizar nos telhados telhas cerâmicas, metálicas, de fibrocimento entre outras comumente utilizadas em edificações convencionais (CASTRO, 2005). 4.3 Ferramentas utilizadas Vivian (2011) recomenda em seu trabalho a utilização de algumas ferramentas, que não são comuns em obras tradicionais, devido as peculiaridades na produção do sistema LSF. São elas: parafusadeira elétrica, medidor de ângulo digital, chave de torque, medidor de distância a laser, giz e linha e nível a laser para ladrilhos. Além disso, podem ser utilizadas ferramentas para o corte dos perfis. 4.4 Ligações Segundo Castro (2005), entre os métodos de ligações utilizados no LSF, as ligações parafusadas são mais eficientes, pois permitirem a ligação entre vários componentes da edificação. 4.4.1 Parafusos Os parafusos autoatarraxantes e autoperfurantes são os mais utilizados nas construções em LSF, por serem de fácil execução tanto no canteiro de obras quanto na pré-fabricação, além de terem boas características de resistência. São compostos de aço carbono, com tratamento cementado e temperado, sendo recobertos com uma proteção de zinco para evitar a corrosão. São elementos de extrema confiabilidade do sistema (CASTRO, 2005). 65 Segundo Castro (2005), estão disponíveis em diferentes tamanhos, que vão do nº 6 ao nº 14, enquanto os mais usados vão do nº 6 ao nº 10, e seus comprimentos variam de ½ pol. a 3 pol. dependendo da aplicação. Ainda segundo Castro (2005), na fixação entre elementos, como placas de fechamento e perfis metálicos, o parafuso deve ultrapassar o perfil metálico em pelo menos 10 mm, de forma a fixar todas as camadas. O comprimento nominal do parafuso utilizado e o seu diâmetro estão diretamente relacionados à espessura total do aço que o parafuso precisa perfurar. O diâmetro do parafuso é a distância externa entre os fios de rosca e o comprimento nominal do parafuso é a distância entre a superfície de contato da cabeça do parafuso e sua ponta, expressa habitualmente em polegadas. O passo é a separação entre os fios de rosca (CASTRO, 2005). 4.4.1.1 Tipos de parafusos Segundo Castro (2005), os parafusos autoatarraxantes apresentam dois tipos diferentes de ponta: ponta broca (Figura 22) e ponta agulha (Figura 23). O que vai definir o tipo de ponta a ser utilizada é a espessura da chapa metálica a ser perfurada. Parafusos de ponta agulha são recomendados para o uso em chapas mais finas, geralmente em perfis metálicos não estruturais. Já os de ponta broca são utilizados quando há conexão de várias camadas de materiais e são recomendados nas ligações de perfis com função estrutural. Figura 22: Parafuso com ponta broca. Fonte: Castro, 2005. Figura 23: Parafuso ponta agulha. Fonte: Castro, 2005. 66 A cabeça do parafuso (Figura 24), por sua vez, vai ser definida com base no material a ser fixado. Os parafusos com cabeça dos tipos lentilha, sextavada e panela são empregados para a fixação entre perfis metálicos (ligação metal/metal), enquanto os parafusos com cabeça tipo trombeta servem para a fixação de placas de fechamento nos perfis metálicos (ligação chapa/metal). Em geral, as fendas, quando presentes, são do tipo Phillips nº 2. Para a fixação de placas de vedação, como OSB e cimentícias, são utilizados parafusos com asas no corpo e ranhuras na cabeça tipo trombeta (CASTRO, 2005). Figura 24: Tipos de cabeça de parafusos mais utilizados em ligações com LSF. Respectivamente: cabeças lentilha, sextavada, panela e trombeta. Fonte: Elhajj, 2004. 4.5 Aspectos da qualidade e desempenho Segundo Milan, Novello e Reis (2011), o sistema construtivo em LSF possui características que facilitam o gerenciamento da produção e do controle de qualidade em toda sua a cadeia, como insumos industrializados e fabricados sob normas de qualidade, padronização/modulação de medidas, assim como a utilização de mão de obra mais qualificada e especializada. O sistema de controle de qualidade aplicado a uma obra executada em LSF é similar ao controle em uma obra convencional. Devem ser verificadas as estruturas durante sua execução, seguindo os padrões e procedimentos definidos pelo sistema de gestão da qualidade, assim como os projetos elaborados segundo as normas pertinentes, e também o controle de qualidade e recebimento dos materiais utilizados. A diferença, porém, reside no fato do sistema em LSF ser racionalizado, tornando todo o processo de gestão da qualidade muito mais fácil e eficiente. De acordo com Rodrigues (2006), o sistema LSF se diferencia dos demais pela composição de seus sistemas que funcionam em conjunto. Apresenta inúmeras vantagens, como desempenho termo acústico, material estrutural em aço mais leve e resistente a corrosão, durabilidade, redução de resíduos, controle do gasto de material, uso de material totalmente reciclável e resistente ao fogo (RODRIGUES, 2006). 67 Segundo Hass e Martins (2011), em termos de segurança estrutural, o sistema LSF apresenta bom desempenho em geral, pois o as paredes com função estrutural dividem todo o peso das lajes e demais pavimentos. Uma casa em sistema LSF pode ser associada a uma enorme caixa metálica, apresentando assim ótima estabilidade, inclusive a abalos sísmicos. Além de atender a norma NBR 15575, segue também o Sistema de Avaliações Técnicas (SINAT) a partir da diretriz n°003, que impoe exigências para atender ao desempenho térmico e acústico. Para esse fim, nas edificações em LSF faz-se uso de diversos recursos, porém essencialmente o conforto térmico e acústico é estabelecido pelo sistema de fechamento, que quando corretamente projetado garante principalmente a redução de gastos posteriores com a energia. Segundo Castro (2005), através do isolamento térmico e acústico, que limita a influência de intempéries externos, é possível obter o controle da qualidade na habitação, criando condições de conforto interno adequado as residências. Nesse contexto Santiago (2008) declara que a descontinuidade de camadas acarreta no princípio massa-mola, que possibilita o isolamento acústico do método e a soma das resistências térmicas dos materiais de cada camada, resultando em sua resistência térmica total. Dessa maneira, é possível observar que a obtenção do desempenho nas edificações em LSF depende principalmente de projeto e execução adequados. É uma estrutura que possui bom desempenho estrutural, além dos confortos témoacustico, sonoro, e estanqueidade adequados, que vão depender apenas de um projeto adequado dos fechamentos. Além disso, por ser industrializado e de construção racionalizada, torna o controle da execução mais fácil, assim comouma melhor manutenibilidade, boa durabilidade e menor impacto ambiental. 4.6 Aspectos de manutenção e durabilidade Para Hass e Martins (2011), nas obras em LSF o reparo das instalações elétricas e hidráulicas é feito de forma simples, fácil e pouco desgastante, pelo fato de ser executado pela parte interna da casa, sem a necessidade de danificar a estrutura das paredes, por requerer apenas a remoção dos parafusos das placas. Além disso, não apresenta a geração de sujeira durante a manutenção. 68 O LSF é um sistema que requer pouca manutenção ao longo de sua vida útil. Os materiais utilizados, por serem de origem industrializada e passarem por um rígido processo de controle de qualidade, como já foi descrito nesse capítulo, possui altíssima durabilidade, se mantida a integridade dos revestimentos. 4.7 Aspectos ambientais O LSF, como já descrito nesse capítulo, é um método construtivo a seco, pois não utiliza água em sua montagem. O uso da água fica restrito a fundação e, se executado, na concretagem das lajes steel deck. Os perfis de aço que compõem a estrutura, por passarem por processo de industrialização, a quantidade de sobras e entulho gerados é significantemente reduzida, além da possibilidade de reciclagem (Campos, 2014). De acordo com Alves (2015), os projetos que adotam o LSF apresentam redução no desperdício de matéria prima, já que utiliza materiais industrializados, que passam por um rígido controle de qualidade na sua fabricação. Por ser um material leve e por não utilizar paredes maciças, há redução de consumo de material desde a fundação, por não necessitar de construções de altas resistência. A execução do LSF, se adequadamente planejada e projetada, reduz consideravelmente a geração de resíduos. Por ser um sistema industrializado, a quantidade de resíduos gerados nas construções em LSF é bem reduzida, não só na etapa de construção, mas também em futuras manutenções que possam vir a ser executadas (CAMPOS, 2014). 4.8 Aspectos de prazo e custo Ainda segundo Alves (2015) o LSF é caracterizado por grande redução do tempo da obra que é conseguido através da pré-fabricação dos seus itens. Além disso, o método permite que várias etapas sejam realizadas ao mesmo tempo, diferente do convencional. Assim, enquanto os painéis das paredes são produzidos na indústria, no canteiro da obra é executada a fundação. Após a montagem das paredes, uma equipe dá início à execução da cobertura, e outros profissionais dão prosseguimento a outras atividades no interior da edificação. De acordo com o trabalho de Sanches e Sato (2009), as etapas mais importantes para a construção de uma edificação em LSF são de fechamento, revestimento e a estrutura. Logo, demandam mais trabalho, material e tempo, e por isso, demandam mais recursos 69 financeiros para sua execução. Em conjunto, tais etapas são responsáveis, segundo os autores, por mais de 44% do valor do imóvel. 70 5. Análise comparativa – Alvenaria convencional X Light Steel Frame O objetivo desse capítulo é, considerando os atributos qualidade, desempenho, durabilidade, prazo e custo, fazer uma avaliação comparativa do método construtivo da alvenaria convencional e o Light Steel Frame por etapa construtiva. Para fazer essa avaliação, foram utilizados, quando disponíveis, indicadores mensuráveis, de maneira a demonstrar as vantagens e desvantagens de cada processo. Porém, como foi exposto ao longo desse trabalho, ambos os métodos possuem, muitas vezes, similaridades nos processos utilizados. Dessa maneira, para cada item serão considerados apenas as etapas pertinentes para cada comparação. Para os dados apresentados nesse capítulo, considera-se que as construções utilizadas como modelo dos ensaios utilizados como parâmetros de comparação foram executadas com base nas boas práticas e não apresentam falhas na execução. 5.1 Qualidade, desempenho e durabilidade 5.1.1 Estrutura 5.1.1.1 Desempenho estrutural Bevilaqua (2005) realizou uma série de estudos detalhados a respeito do desempenho estrutural do método construtivo em LSF. A autora analisou 13 diferentes proposições arquitetônicas e 3 concepções estruturais diferentes (vigamento contínuo apoiado sobre painéis estruturais, painéis mais altos para eliminar as vigas de acabamento sobre os painéis paralelos ao vigamento e vigas apoiando lateralmente nos montantes). Para isso, foram utilizados programas de cálculo estrutural, realizando analises lineares e não lineares das estruturas. Nesse estudo, observou-se após a realização dos trabalhos de modelagem numérica e análise dos dados obtidos que, quando projetado corretamente, o sistema LSF tem um ótimo desempenho estrutural, resistindo a todos os esforços solicitantes horizontais e verticais. 71 Paralelamente, é de conhecimento geral que os edifícios executados em alvenaria convencional, quando calculados segundo a NBR 6118, atendem adequadamente aos requisitos pertinentes a norma de desempenho. É importante citar também que, conforme previamente mencionado nesse trabalho, o LSF possui uma limitação no número de pavimentos permitidos pela norma, devido as características modulares da estrutura. 5.1.1.2 Durabilidade Para mensurar a durabilidade dos sistemas construtivos, utiliza-se o indicador de vida útil. A vida útil pode ser definida como o período de tempo durante o qual as estruturas de concreto mantêm condições satisfatórias de uso, atendendo as finalidades esperadas em projeto (BRANDÃO e PINHEIRO, 1999). A vida útil de uma estrutura de concreto depende de diversos fatores, inclusive da finalidade da obra. Desse modo, não existe um valor mínimo fixo explicitado na norma. Em obras de caráter provisório, transitório ou efêmero, por exemplo, é tecnicamente recomendável adotar-se vida útil de projeto de pelo menos um ano. Para as pontes e outras obras de caráter permanente, poderão ser adotados períodos de 50, 75 ou até 100 anos. Na Tabela 8 é possível comparar os valores definidos em normas diferentes (HELENE, 2001). 72 Tabela 8: VUP mínima - diversas normas. Fonte: Possan e Demoliner, 2015. É notório, portanto, que as estruturas de concreto armado são capazes de atingir a vida útil determinada por norma, quando corretamente projetadas e construídas conforme as boas práticas e submetidas a manutenções regulares. Essa fato pode ser observado pela presença de diversas edificações que ultrapassam 50 anos e continuam cumprindo as exigências de desempenho. A respeito do Light Steel Frame, devido ao rigoroso controle de qualidade dos materiais utilizados no sistema construtivo, Way, Popo-Ola, Biddle e Lawson (2009) determinam em seu trabalho que, através do cálculo do decaimento da cobertura de zinco das peças de aço galvanizado que compõem a estrutura do Light Steel Frame sob diversas circunstâncias, uma estrutura sob proteção efetiva da umidade pode atingir adequadamente uma vida útil de projeto de pelo menos 200 anos. BS 7543 (1992) ISO 2394 (1998) Fib (2006) e EN 206-1 (2007) NBR 15575 (2013) Fib 53 (2010) Temporárias ≥ 10 anos 1 a 5 anos ≥ 10 anos - - Partes estruturais substituíveis (Ex.: apoios) ≥ 10 anos ≥ 25 anos 10 a 25 anos 23 a 20 anos 25 a 30 anos Estruturas para agricultura e semelhantes - - 15 a 30 anos - - Estruturas offshore - - - - ≥ 35 anos Edifícios industriais e reformas ≥ 30 anos - - - - Edifícios e outras estruturas comuns - ≥ 50 anos ≥ 50 anos 50 anos ≥ 50 anos Edifícios novos e reformas de edifícios públicos ≥ 60 anos - - - - Edifícios monumentais, pontes e outras estruturas de engenharia civil ≥ 120 anos ≥ 100 anos ≥ 100 anos - ≥ 100 anos Esdifícios monumentais - - - - ≥ 200 anos Tipo de estrutura Vida útil de projeto (VUP) mínima 73 Contudo, ambos os sistemas compartilham de condições necessárias para o alcanceda vida útil de projeto, como execução adequada, ausência de falhas e patologias, assim como manutenção adequada no envelope das estruturas, evitando a ação de intempéries. 5.1.2 Vedações Em seu trabalho, Ferreira (2015) faz uma comparação entre os sistemas de vedação em LSF e alvenaria em blocos cerâmicos em termos de desempenho acústico (isolamento acústico), além dos desempenhos térmico (isolamento térmico) e resistência ao fogo, que serão desenvolvidos nos itens seguintes. 5.1.2.1 Desempenho acústico Para a comparação entre os desempenhos acústicos dos sistemas em questão, Ferreira (2015) utilizou dados do estudo de Silva (2015), que avaliou os valores de redução sonora e do sistema de vedação em alvenaria com blocos cerâmicos em comparação com os critérios exigidos pela NBR 15575, em comparação com os índices de redução sonora obtidos pela própria autora para a vedação do sistema LSF, tanto para paredes de vedação externa como interna. Os resultados desse estudo podem ser observados nas Tabelas 9 e 10. Tabela 9: Quadro de Comparação dos sistemas de vedação vertical analisados: índice de redução sonora de fachadas. Fonte: Ferreira, 2015. 74 Tabela 10: Quadro de Comparação dos sistemas de vedação vertical analisados: índice de redução sonora em paredes de geminação. Fonte: Ferreira, 2015. A autora salienta que, para paredes de alvenaria, a espessura de revestimento tem influência direta na sua capacidade de isolamento acústico, visto que as paredes com revestimento mais espesso apresentaram nível superior de desempenho para todas as classes de ruído. Entretanto, as paredes avaliadas continham o revestimento usual, com reboco, emboço, massa corrida e pintura. As paredes em LSF apresentam, de maneira geral, desempenho superior em relação ao sistema de vedação em alvenaria convencional, tanto para geminação, quanto para paredes de fechamento externo. Isso se deve em grande parte pelo fato de que as paredes de LSF podem ser preenchidas com materiais isolantes acústicos, além de poderem ser executadas com duas placas de gesso em cada face (FERREIRA, 2015). 5.1.2.2 Resistência ao fogo No critério de reação ao fogo, Ferreira (2015) salienta que os materiais utilizados em ambas as modalidades de revestimento são incombustíveis e não propagadores de chama e fumaça. Contudo, deve-se ter atenção quanto ao emprego de outros tipos de materiais nas faces das paredes. 75 Para a avaliação da resistência ao fogo, Ferreira (2015) utilizou dados obtidos dos ensaios realizados por Silva (2015) para a resistência ao fogo de blocos cerâmicos, segundo as exigências da NBR 15575, comparados com os resultados de seus próprios estudos a partir das vedações do sistema LSF. Os resultados podem ser observados na Tabela 11. Tabela 11: Quadro de Comparação dos sistemas de vedação vertical analisados: Reação ao fogo. Fonte: Ferreira, 2015. Ambos os sistemas construtivos atendem aos requisitos da NBR 15575 de resistência ao fogo por 30 minutos. Contudo, a alvenaria convencional tem larga vantagem em termos de resistência, obtendo nos ensaios um Tempo Requerido de Resistencia ao Fogo (TRRF) de 4 horas. 5.1.2.3 Desempenho térmico O sistema de vedação no Light Steel Frame, como já mencionado nesse trabalho, é composto por diversas camadas de fechamentos industrializados. Nesse sistema, a resistência térmica total do fechamento é igual à soma das resistências de cada uma das camadas, seguindo o conceito de multicamada, e é significativamente influenciada pelo arranjo dos materiais utilizados, cujas mudanças são cruciais para o desempenho do sistema (SANTIAGO, 2008). Consequentemente, a capacidade de isolamento e inercia térmica de uma parede de vedação em LSF são diretamente influenciados pelas placas de acabamento utilizadas, assim como pela combinação dos elementos adotados no sistema, como o uso de isolamento interno, o aumento na medida da alma dos montantes ou a utilização de chapas duplas de fechamento (SANTIAGO, 2008). Paralelamente, Ferreira (2015) aponta que é de conhecimento geral que o sistema de vedação em alvenaria apresenta bom desempenho térmico. 76 Contudo, Santiago (2008) explicita em seu trabalho que, apesar da utilização de envoltórias com propriedades adequadas ser um fator importante para a qualidade térmica da construção, a arquitetura também é um fator decisivo nesse aspecto. No Brasil, por ser um local de clima quente em geral, deve-se adotar, por exemplo, uma orientação solar correta, permitir a ventilação dos ambientes, entre outros, de maneira a garantir que a edificação tenha condições desejáveis de conforto. Ferreira (2015), como já mencionado nesse capítulo, faz uma comparação entre os sistemas de vedação em LSF e alvenaria em blocos cerâmicos em termos de desempenho térmico. Para isso, utiliza ensaios comparativos de avaliações técnicas, conforme a diretriz SINAT (Sistema Nacional de Avaliação Técnica) n° 3, para a avaliação do desempenho no Light Steel Frame, e os resultados obtidos por Silva (2015) de transmitância térmica e capacidade térmica para blocos de alvenaria diversos, baseados na NBR 15575. Os resultados obtidos são sintetizados na Tabela 12. Tabela 12: Quadro de comparação dos sistemas de vedação: desempenho térmico. Fonte: Ferreira, 2015. Apesar do sistema em LSF atender às exigências da NBR 15575, Ferreira (2015) salienta que para tal é necessário que as condições ideais sejam adequadas (escolha adequada da forração, ventilação, sombreamento e cores da fachada). Paralelamente, para paredes de alvenaria não existem condições específicas para o atendimento mínimo do desempenho térmico das fachadas de acordo com a norma. Logo, a autora do estudo conclui que, em relação ao desempenho térmico das fachadas, as paredes de alvenaria apresentam vantagem em termos de desempenho, uma vez que 77 não necessitam dos mesmos cuidados que o LSF para o atendimento mínimo do conforto térmico. 5.2 Custo e prazo Meneghel e Dare (2017) realizaram um estudo comparativo de custos entre os sistemas LSF e alvenaria convencional. Para tal estudo, que foi desenvolvido na construção de uma edificação multifamiliar de 122,16 m², foram considerados apenas custos diretos. As características dos métodos e materiais utilizados na obra podem ser observadas na Tabela 13. Segundo os autores, foram elaboradas planilhas orçamentárias para cada sistema construtivo, que não foram fornecidas. Tabela 13: Caracterização da obra conforme sistemas construtivos. Fonte: Meneghel e Dare, 2017. Na Tabela 14 são apresentados os custos diretos globais obtidos por Meneghel e Dare (2017), divididos por etapa construtiva. 78 Tabela 14: Custos diretos globais. Fonte: Meneghel e Dare, 2017. Pode-se observar que, nos projetos em questão as estruturas se diferenciam majoritariamente no item dos planos verticais, que compõe a parte estrutural da superestrutura da casa em ambos os métodos construtivos, principalmente devido ao fato da laje do pavimento e o telhado terem sido executados utilizando os mesmo materiais e métodos construtivos. O custo direto global da construção em LSF é 8,6% maior que o custo da alvenaria convencional, enquanto o item planos verticais é 24% maior, sendo o item de mais peso em ambos os orçamentos (52% do LSF e 45% da alvenaria convencional). Farias (2013) destaca, porém, que o tempo de construção do LSF é bem mais curto que o sistema em alvenaria convencional (Tabelas 15 e 16). Dessa maneira, o desprendimento de capital no sistema LSF é feito mais rapidamente. Paralelamente, por sua execução ser mais rápida, é possível disponibilizar o empreendimento para venda mais rapidamente, e, portanto, podendo ter retorno mais rapidamente. Além disso, a rapidez na construção mostra resultados mais expressivos no orçamento o quão maior for o empreendimento.R$ % R$ % FUNDAÇÃO R$ 2.656,84 1,7% R$ 3.805,79 2,6% PAVIMENTO PISO R$ 15.401,50 9,6% R$ 17.932,72 12,1% PLANOS VERTICAIS R$ 82.675,49 51,5% R$ 66.319,73 44,9% COBERTURA R$ 16.261,31 10,1% R$ 16.261,31 11,0% FORRO R$ 5.586,06 3,5% R$ 5.586,06 3,8% ESQUADRIA R$ 20.047,04 12,5% R$ 20.047,04 13,6% REVESTIMENTO R$ 8.137,48 5,1% R$ 8.137,48 5,5% PINTURA R$ 9.675,92 6,0% R$ 9.675,92 6,5% TOTAL ETAPA LSF ALVENARIA CONVENCIONAL R$ 160.441,64 R$ 147.766,05 79 Tabela 15: Cronograma do empreendimento em alvenaria convencional. Fonte: Farias, 2013. 80 Tabela 16: Cronograma do empreendimento em LSF. Fonte: Farias 2013. Em seu estudo, Farias (2013) obteve um custo de construção 40% maior por m² para a casa executada com o sistema em LSF. Essa discrepância em relação ao resultado obtido por Meneghel e Dare (2017) se deveu ao fato de os imóveis estudados pelo autor terem características diferentes entre si. O custo por m² obtido da construção em LSF foi calculado através do custo total de duas casas geminadas, enquanto o da casa em alvenaria convencional foi baseado em apenas uma. Além disso, os estudos foram realizados em regiões diferentes e datas diferentes. Enquanto estudo de Meneghel e Dare (2017) foi realizado na região Sul do Brasil, Farias (2013) realizou o estudo na região sudeste 4 anos 81 antes, quando os preços dos componentes do LSF eram mais caros e estes eram menos disponíveis no mercado. 5.3 Vantagens e desvantagens Com base nas informações levantadas, são apresentados na Tabela 17 as vantagens e desvantagens dos métodos construtivos Light Steel Frame e alvenaria convencional. Tabela 17: Vantagens e desvantagens - LSF e alvenaria convencional. ALVENARIA CONVENCIONAL LIGHT STEEL FRAME VANTAGENS DESVANTAGENS VANTAGENS DESVANTAGENS QUALIDADE Ótima aceitação por parte dos usuários; Flexibilidade em reformar e alterar as edificações; Flexibilidade no projeto arquitetônico. Controle de qualidade dificultado; Processos com característica artesanal; Muito retrabalho; Matéria prima de baixa qualidade. Matéria prima de alta qualidade e passa por processo de industrialização; Estrutura racionalizada, com projetos bem definidos e detalhados; Flexibilidade do projeto arquitetônico; Utiliza mão de obra qualificada. É preterida em relação ao método de construção tradicional no Brasil; Limitação de pavimentos. DESEMPENHO Excelente desempenho em geral; Estrutura tem elevada resistência e permite grandes vãos. Costuma apresentar patologias; Estrutura possui elevado peso próprio. Excelente desempenho em geral; Níveis de desempenho podem ser regulados de acordo com a região onde for construído; Possibilidade da combinação de diferentes materiais de isolamento. - MANUTENÇÃO Custo de manutenção é baixo em geral. Manutenção difícil, com grande desperdício de materiais e despendimento de mão de obra. Manutenção facilitada; Pouca geração de resíduos. - DURABILIDADE Componentes tem alta durabilidade; Edificações duram muito tempo sem necessitar de manutenção. - Alta durabilidade e longevidade da estrutura. Para manter a durabilidade precisa que o envoltório esteja intacto. 82 AMBIENTAIS Resíduos podem ser reciclados; Vida útil longa. Geração elevada de entulho; Construção majoritariamente a seco; Desperdício mínimo de materiais; Vida útil longa; - PRAZO - Baixa produtividade; Limitações no método construtivo fazem com que os prazos sejam maiores; Fácil montagem, manuseio e transporte; Fácil execução das instalações; Alta produtividade; Construção racionalizada; - Difícil manuseio e transporte dos materiais. CUSTO Materiais e insumos são baratos; Mão de obra barata; Equipamentos e ferramentas utilizados são baratos. Necessita de mão de obra em alta quantidade; Materiais são muito desperdiçados. Grande disponibilidade de perfis no mercado; Material mais caro do que o método convencional; Mão de obra mais cara; Custo de construção mais elevado (8,6% a 40% maior que alvenaria convencional). Fonte: Autor, 2018. 83 6. Conclusões Através das informações levantadas no trabalho, foi feita uma análise comparativa entre os métodos construtivos Light Steel Frame e alvenaria convencional. Foram apresentadas vantagens e desvantagens de ambos métodos, tendo em vista a situação do mercado habitacional brasileiro e os parâmetros obtidos em pesquisa. Foi possível concluir que o método construtivo em LSF, em geral, é mais vantajoso nos aspectos de desempenho, qualidade, manutenibilidade, impacto ambiental na construção (consumo de água e geração de resíduos), produtividade e prazo. Porém, em termos de durabilidade, custo, disponibilidade de material e mão de obra, flexibilidade arquitetônica, facilidade de construção (não necessita de mão de obra qualificada), a alvenaria convencional se mostra superior. É notável, porém, que o LSF vem ganhando espaço no mercado brasileiro, conforme aumenta a demanda por desempenho e racionalização. Contudo, o mercado de construção ainda não está adaptado a utilização em larga escala desse método, além do fato da alvenaria convencional já ser um método estabelecido que, ao longo das décadas, se adaptou não só as condições econômicas, mas também sociais de nosso país. 6.1 Sugestões para trabalhos futuros Com o objetivo de buscar uma melhor adaptação do LSF ao mercado brasileiro e reunir mais informações sobre o método construtivo, são sugeridas algumas linhas de pesquisa que poderiam ser adotadas: a) Desenvolvimento de um estudo sobre a norma de desempenho aplicada a construções em LSF; b) Sistema de controle da qualidade em obras executadas em Light Steel Frame; c) Estudos sobre a manutenção de edificações em Light Steel Frame, com indicadores mensuráveis que possam ser comparados com outros sistemas construtivos. 84 7. Referências Bibliográficas ANTUNES, Tiago de Ávila. Gestão de projetos e custo em pequenas edificações. 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