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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE JOÃO PESSOA (UNIPÊ) PRÓ-REITORIA ACADÊMICA (PROAC) CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL MIRELLY KALINA SUASSUNA SOUSA A UTILIZAÇÃO DO MÉTODO LIGHT STEEL FRAMING EM PROJETOS RESIDENCIAIS JOÃO PESSOA 2018 MIRELLY KALINA SUASSUNA SOUSA A UTILIZAÇÃO DO MÉTODO LIGHT STEEL FRAMING EM PROJETOS RESIDENCIAIS Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) apresentado ao Centro Universitário de João Pessoa – UNIPÊ como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenheiro Civil. Orientador: Prof. Esp. Rodrigo Jose Lucena de Medeiros JOÃO PESSOA 2018 MIRELLY KALINA SUASSUNA SOUSA A UTILIZAÇÃO DO MÉTODO LIGHT STEEL FRAMING EM PROJETOS RESIDENCIAIS Trabalho de Conclusão de Curso - TCC apresentado ao Centro Universitário de João Pessoa – UNIPÊ, como requisito para a obtenção do título de Bacharel em Engenheiro Civil. Aprovado em........./........./.............. BANCA EXAMINADORA ____________________________________________________ Prof. Esp. Rodrigo Jose Lucena de Medeiros (Orientador - UNIPÊ) ____________________________________________________ Prof. Dr. Alan de Oliveira Feitosa (Examinador 1 - UNIPÊ) ____________________________________________________ Prof. Dr. Thiago da Silva Almeida (Examinador 2 - UNIPÊ) S719u Sousa, Mirelly Kalina Suassuna. A utilização do método light steel framing em projetos residenciais Mirelly Kalina Suassuna Sousa. - João Pessoa, 2018. 57f. Orientador (a): Prof. Esp. Rodrigo Jose Lucena de Medeiros. Monografia (Curso de Engenharia Civil) – Centro Universitário de João Pessoa – UNIPÊ. 1. Construções Sustentáveis. 2. Light Steel Frame. 3. Métodos construtivos. I. Título. UNIPÊ / BC CDU – 624.15 A razão da minha esperança “Deus”, aos meus pais que apoiaram e confiaram em mim durante toda a graduação e na vida, ao meu Orientador. AGRADECIMENTOS Agradeço, primeiramente, ao meu Pai Celestial, Deus, luz da minha vida, à razão da minha fé e esperança, por ter me sustentado, guiado, em toda caminhada acadêmica, me concedendo conforto espiritual em momentos tempestuosos e força para acreditar em um novo amanhecer, toda à minha gratidão e dedicação. Em especial aos meus pais, Delon e Madalena, a razão da minha vida. Por todo amor, cuidado, apoio, por terem acreditado em mim. Não mediram esforços para eu poder concluir o curso, é uma honra imensurável ser filha de vocês, tenho muito orgulho disso, amo infinitamente. À minha irmã Dalila, pelo apoio em todos os sentidos, incentivo, referente ao meu crescimento acadêmico e pessoal, por todo cuidado, dedicação, me ajudou bastante a me tornar o que sou hoje, aprendi muito com você. Uma das pessoas mais importantes dessa conquista e da minha vida, amo você. À minha amiga do curso e da vida Graziela, que sem dúvidas foi uma das responsáveis por essa conquista acadêmica, por toda a paciência nos estudos, dedicação, pelo grande incentivo e estímulo concedido no decorrer de toda graduação, amo você. Aos meus amigos, Ayllanderson pelas palavras carregadas de incentivo e de conforto, pela preocupação e interesse pela minha vida acadêmica e pessoal, à Mylene, pelos anos de amizade, companheirismo e apoio, amo vocês. Às minhas amigas de curso, Ana Flavia e Beatriz, pela amizade, por toda atenção e disponibilidade para retirar minhas dúvidas, pelos momentos compartilhados de alegria, quero-as para sempre em minha vida, amo vocês. Ao meu orientador, Rodrigo Jose Lucena de Medeiros, pelas palavras encorajadoras, contribuição para realização desse trabalho, pela atenção e disponibilidade. Agradeço a oportunidade de ter sido sua aluna e orientanda, o meu muito obrigado. Ao corpo docente do Unipê do curso de Engenharia Civil, a dedicação e contribuição de conhecimentos para minha formação. “O melhor uso da vida consiste em gastá-la por alguma coisa que dure mais que a própria vida”. William James SOUSA, Mirelly Kalina Suassuna. A utilização do método light steel framing em projetos residenciais. 2018. 57f. Trabalho de conclusão de curso (graduação em Engenharia Civil) - Centro Universitário de João Pessoa (UNIPÊ). RESUMO A busca por sistemas de construções sustentáveis com foco no reaproveitamento dos materiais atendendo aos requisitos de durabilidade, conforto, segurança, resistência a desastres e eficiência têm crescido nos últimos anos. Neste sentido surgiram os métodos Light Steel Framing (LSF) e o Wood Framing. Segundo alguns autores, o LSF é racionalizado desde sua concepção e caracterizado por ser uma “estrutura constituída por perfis formados a frio de aço galvanizado que são utilizados para a composição de painéis estruturais e não-estruturais, vigas secundarias, vigas de piso, tesouras de telhado e demais componentes formando o subsistema estrutural. Neste contexto, o objetivo geral deste estudo é comparar o método construtivo LSF na execução de casas residenciais, demostrando a importância deste sistema como uma forma de acelerar seu processo de execução. Como procedimento metodológico utilizou-se a pesquisa descritiva com abordagem bibliográfica consultando livros, artigos, periódicos de forma a embasar o estudo. Após pesquisa em estudos de casos concretos, em três situações distintas foi possível verificar que o LSF quando comparado aos outros sistemas, tanto em velocidade, industrialização, racionalização, facilidade de construção, quanto em desempenho da edificação, mesmo que mais caro, pode garantir o rápido retorno do investimento, discorrendo projetos bem executados, para garantir a eficiência do método. Em contrapartida, na analisando outro aspecto, o tempo de execução, as construções das paredes estruturais em LSF apresentam valores de cerca de 35% mais rápidas, sem considerar os tempos ociosos na espera da cura do concreto ou argamassa nos sistemas construtivos convencionais. Outro ponto observado é os sistemas Light Steel Frame e Light Wood Frame são novas tecnologias que vêm para modernizar os aspectos relacionados às novas construções, e consequentemente trazer um diferencial no ramo da construção civil. Após descrever o sistema LSF, o desenvolvimento dos estudos dos materiais e métodos construtivos, as vantagens e características e a comparação do método construtivo convencional com o LSF, foi visto que é viável a escolha do método LSF em projetos residenciais. Conforme visualizado no estudo de caso, ambos trazem suas vantagens e desvantagens, porém cabe ressaltar que as vantagens demonstradas ainda suprem os pontos negativos, como por exemplo, o custo se torna elevado em relação ao material que é empregado, porém em relação a mão de obra, há uma economia significativa para os dois sistemas. Portanto, não restam dúvidas que o steel frame é uma alternativa viável para a construção civil, porém é necessária uma qualificação da mão de obra, porque do mesmo modo que se pode ter ganhos, pode-se ter prejuízos com a mão de obrade implantação do projeto, acarretando mão de obra especializada na 43 execução da estrutura, o que se constata ser um dos fatores que oneram esse sistema. Por outro lado, segundo (BERNARDES et. al., 2012), o sistema LSF possui baixo impacto ambiental, pois consume menos recursos naturais não renováveis e menos energia na sua produção; além disso, gera poucos resíduos e consume menos energia na produção das unidades; considerando baixo consumo energético no uso das edificações, pelas vedações utilizadas; rapidez na execução, conforme afirma Freitas, Crasto (2006), e baixo impacto ambiental no descarte após a vida útil das unidades. b) Comparativo econômico entre a aplicação do Sistema Light Steel Framing e o Sistema Convencional na construção de Habitações de Interesse Social Pivovarski; Junior (2013) publicaram o estudo na Revista Eletrônica Multidisciplinar FACEAR. O objeto de estudo é o Conjunto Residencial Villagio construído no ano de 2012 no Município de Fazenda Rio Grande, região metropolitana de Curitiba-PR, com 14 (quatorze) residências unifamiliares geminadas. O projeto da residência do conjunto habitacional foi elaborado em conformidade com os requisitos e condições mínimas para financiamento pela Caixa Econômica Federal no PMCMV e executado utilizando o método construtivo convencional. Para efeito deste estudo foi levado em consideração apenas o Custo Direto da execução da obra, ou seja, não serão considerados BDI (Benefícios e Despesas Indiretas) bem como os custos relativos à Administração Local. Apesar de este último fazer parte do Custo Direto, é um item que juntamente com o BDI sofrem muita variação entre as construtoras e incorporadoras. Para a composição de preço os autores utilizaram a Tabela de Composições de Preços para Orçamentos (TCPO), empresas especializadas no ramo onde, posteriormente geraram planilhas de custos com auxílio do Software OrçaCasa, ambos da Editora PINI. De acordo com Pivovarski; Junior (2013), o preço dos insumos foi obtido utilizando a tabela do Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil – SINAPI (CEF), para a Cidade de Curitiba e a tabela de preços da TCPO, ambos com data-base de janeiro de 2012. 44 Alguns subsistemas não foram abordados no estudo, pois são idênticos aos usados no sistema convencional e não sofrem alteração em função do sistema LSF e não estarão presentes nas planilhas de custo. Dentre estes subsistemas destacamos as instalações elétricas e hidrossanitárias, os revestimentos de piso e parede, pinturas e esquadrias. Para efeito do estudo, os autores determinaram os perfis estruturais para o sistema LSF com base nas tabelas de pré-dimensionamento do Manual do Centro Brasileiro de Construção em Aço - CBCA. O manual padroniza os perfis Ue para utilização em montantes e o perfil U em guias. O limite de escoamento do aço é de 230 MPa (RODRIGUES, 2006). Algumas características técnicas descritas por Pivovarski; Junior (2013) foram: a) para o forro foi adotada a aplicação de placas de gesso acartonado tipo ST com espessura de 12,5 mm com estrutura em aço e para o banheiro e cozinha foram empregados forro do tipo PVC. b) o tipo de cobertura é igual à definida no projeto, ou seja, duas águas inclinadas com telhas cerâmicas, porém com estrutura executadas em LSF. c) para os montantes, diagonais e cordas superiores, o perfil adotado foi o Ue 90 x 40 x 12 x 0,95 mm visto que foi o perfil que melhor se enquadrou na edificação levando em conta as suas dimensões. d) a fundação empregada foi a do tipo Radier, que segundo informações repassadas por empresas especializadas no sistema LSF na região de Curitiba, Casas Curitiba, Wall System e Placocenter, é a que é comumente utilizada. Executada em concreto armado, é um tipo de fundação rápida e econômica, visto que a própria laje funciona como contrapiso. Para a elaboração do projeto de modulação dos painéis de fechamento foram definidos módulos de 40 cm por serem múltiplo de 120 cm que é a dimensão da largura das placas de fechamento a fim de reduzir ao máximo a quantidade de perdas de material (PIVOVARSKI; JUNIOR, 2013) Com base nos projetos fornecidos pelo incorporador e nas tabelas de composição de preços e serviços da TCPO os autores elaboraram uma planilha orçamentária para os subsistemas considerados no sistema convencional. Com base no custo total de cada sistema construtivo conclui-se que o LSF possui custo direto 6% superior ao do sistema convencional. No quadro 5.2 é possível visualizar um 45 resumo do custo de cada subsistema e o valor do custo total para cada sistema construtivo. Quadro 5.1 - Resumo dos custos para cada sistema construtivo Subsistema Custo (R$) Light Steel Framing Convencional Fundação 5.266,11 10.541,38 Estruturas e fechamento 30.281,01 22.755,60 Cobertura 5.996,02 5.752,74 Custo direto total 41.543,14 39.049,72 Fonte: PIVOVARSKI; JUNIOR (2013) De acordo com o quadro 5.2 é possível afirmar que segundo os autores, no sistema LSF há uma redução de 50% nos custos com a fundação. Já para as estruturas e fechamento houve um acréscimo de 25% e nos gastos com a cobertura o aumento foi de apenas 4%. Apesar de o sistema LSF ter custo direto mais elevado em relação ao sistema convencional, o prazo de execução da obra é bem reduzido. Tomando por base os consumos de mão de obra e as orientações apresentadas nas composições de serviço da TCPO. De acordo com os autores, no sistema LSF, enquanto a fundação é executada os painéis são produzidos na indústria o que gera maior agilidade na execução da obra. Em suma, todas as etapas construtivas neste sistema são executadas em um curto espaço de tempo sendo que para o caso em estudo foram necessários apenas 10 dias para a conclusão. No sistema convencional percebe-se que poucas atividades podem ser realizadas em paralelo e outras consomem muito tempo na execução como é o caso da alvenaria que leva 8 dias para ser executada mais 11 dias para a realização do emboço e mais 10 dias para se executar o reboco, sendo que de acordo com a TCPO, deve-se esperar 20 dias após a execução do emboço para se realizar o reboco. No total foram gastos 58 dias para a conclusão do caso em estudo. Assim, para Pivovarski; Junior (2013), embora o sistema convencional tenha se mostrado mais econômico no estudo de caso, vale ressaltar que a diferença de 6 % no custo direto poderia ser reduzida se fossem considerados os custos indiretos e a 46 construção de todas as 14 residências do condomínio, visto que a construção em maior escala tende a uma redução nos custos da obra. Logo, considera-se que o sistema LSF é mais viável economicamente na construção de HIS em grande escala e quando a relação Custo x Tempo for preponderante. Outra vantagem do sistema é a sua produção industrial que garante maior controle de qualidade, otimização na aplicação dos insumos e mais sustentabilidade na cadeia construtiva. c) Estudo comparativo entre sistemas construtivos industrializados: light steel frame e light wood frame O estudo foi desenvolvido por Corrêa; Zehnder (2017) ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina, a partir de um levantamento bibliográfico amparado pelo método estudo de caso, onde os autores compararam os dois métodos construtivos para uma área construída de 60,67m², composta por 3 dormitórios, 1 banheiro e sala de estar e cozinha conjugados conforme figura 5.5, que representa a planta baixa da residência. Figura 5.5 - Planta baixa da residência em estudo Fonte: CORRÊA; ZEHNDER (2017) 47 Após a definição de projeto, Corrêa; Zehnder (2017) fazem a listagem dos materiais necessários para a construção. Como base, foi utilizado um quantitativo que abrange todos os materiais para a execução da obrabaseado na área quadrada, desde material para estrutura em Light Steel Frame e Light Wood Frame até materiais de acabamento, como placas de fechamento e massa para tratamento de juntas. Com a similaridade dos dois métodos construtivos, pode-se adotar o mesmo tipo de fundação, o radier, que nada mais é do que um bloco em concreto armado com espessura aproximada de 20 cm que abrange toda a área da edificação, onde a laje serve também como contrapiso. Já os materiais de fechamento, impermeabilização, isolamento térmico e acústico, acessórios para montagem dos painéis, por se tratarem dos mesmos para os dois sistemas, utilizaremos um único orçamento para o Light Wood Frame e o Light Steel Frame. Os autores realizaram orçamento de todos os materiais utilizados depois do levantamento da estrutura, entre eles estão às chapas de contraventamento (OSB), que apesar de ser um material com funções estruturais, aparece também na listagem de acabamento por estar presente tanto no Light Steel Frame quanto no Light Wood Frame em igual quantidade, placas de gesso acartonado, placa cimentícia, conectores, suportes, parafusos e a massa utilizada para acabamento. Para a cobertura dos dois sistemas foi utilizado uma estrutura com tesouras de treliças cobertas por telhas de fibrocimento onduladas, estas que não possuem relevância no nosso comparativo. Segundo Corrêa; Zehnder (2017), o levantamento de custos foram separados em materiais para estrutura em Light Steel Frame, materiais para estrutura em Light Wood Frame, materiais em comum e para fechamento das paredes dos dois sistemas e mão de obra, utilizando-se como referência os custos apresentado por Sloma (2016), no qual teve seus valores atualizados com base no percentual acumulado de inflação no período de setembro de 2016 à setembro de 2017, que foi de 4,13% segundo INCC (2017). Para o sistema Light Steel Frame, os montantes foram todos orçados por unidade. Foi realizado também o orçamento das fitas de contraventamento, ancoragem e fitas de isolamento como apresentado na tabela 5.1. 48 Tabela 5.1 - Orçamento de materiais Descrição Unid. Quantidade Valor Unitário Total Ancoragem pç 10,00 49,75 497,53 Fita para contraventamento 40mm x #0,95 m 6,00 4,72 28,30 Fita para Contraventamento 50mm x #0,95 m 81,00 3,59 290,99 Guia 140 mm Estrutural #0,95 c/3,00m pç 12,00 44,46 533,56 Guia 200 mm Estrutural pç 5,00 55,90 279,48 Guia 90 mm Estrutural pç 79,00 34,05 2689,99 Montante 140 mm Estrutural #0,95 c/3,00m pç 26,00 47,77 1242,15 Montante 200 mm Estrutural #0,95 c/3,00m pç 24,00 60,00 1439,99 Montante 90 mm Estrutural #0,95 PTH c/3,00m Pç 36,00 37,37 1345,40 Montante 90 mm Estrutural 0,95 c/3,00m Pç 38,00 37,37 1420,15 Perfil 90 x 0,95 mm PTH c/3,00m Pç 339,00 45,47 15415,54 Perfil Cartola Ripa 0,80 mm – c/3,00 m Pç 75,00 9,57 717,72 Total Estrutura R$26.092,36 Fonte: CORRÊA; ZEHNDER (2017) Para realizar o orçamento de custo dos montantes de Wood Frame, os autores utilizaram valores relacionados ao quantitativo do projeto em Steel Frame respeitando as dimensões e levando em consideração a similaridade da resistência dos dois materiais no emprego dessa função. O custo por peça teve como referência de cálculo o valor aproximado de R$ 1650,00 por metro cúbico de pinus auto clavado fornecido por uma madeireira da região em setembro de 2017 onde a relação do quantitativo é apresentada pela tabela 5.2. Tabela 5.2 - Orçamento de madeira tratada. Descrição Dimensões (mm) Esp x Larg x Comp Quantidade Valor unitário Total R$ Montante 90 45 x 90 x 3000 492,00 20,01 9844,92 Montante 140 45 x 140 x 3000 38,00 31,18 1184,84 Montante 190 45 x 190 x 3000 29,00 42,31 1226,99 Montante 100 100 x 100 x 3000 6,00 49,50 297,00 Caibro 50 x 100 x 3000 76,00 24,75 1881,00 Terça 50 x 150 x 3000 22,00 37,12 816,64 Ripa 25 x 50 x 3000 112,00 6,18 692,16 Total Estrutura R$ 15.943,55 Fonte: CORRÊA; ZEHNDER (2017) 49 Todos os materiais utilizados depois da montagem da estrutura de ambos os sistemas construtivos foram apresentados nesse orçamento, incluindo fechamentos externo e interno, impermeabilização, isolamento térmico e acústico, acabamentos e acessórios utilizados na instalação dos mesmos, conforme tabela 5.3. Tabela 5.3 - Quantitativo de todos materiais Descrição Unid. Quantidade Valor unitário Total R$ Arame Galvanizado Liso N10 – Kg Kg 8,00 8,22 65,73 Cantoneira Proforte - 2,5m – Um Pç 32,00 51,39 1644,42 Chapa de Gousset - e=0,95mm Pç 54,00 9,51 513,38 Chapa Durock USG 12,7X1200X2400mm Pç 36,00 140,58 5060,72 Conector de Perfil F530/F47 Pç 27,00 0,54 14,62 Construcril Basecoat - Caixa 20 Kg Cx 16,00 95,26 1524,13 Construcril PU Construção - Bisnaga 400g Pç 3,24 25,73 83,37 Construcril Trinca sem embalagem – Kg Kg 16,00 117,63 1882,00 Fita para Cantos Metálica 52mm - Rolo C/30m Pç 1,00 63,33 63,33 Fita para Contraventamento 40mm x #0,95 M 5,00 4,72 23,59 Fita para Contraventamento 50mm x #0,95 M 81,00 3,59 290,99 Fita para Isolamento 48mm – Rolo C/ 10m Pç 14,00 13,68 191,56 Fita para Juntas 50mm – Rolo com 150m Pç 8,00 22,20 177,60 Lã de Pet 7Kg/m³ - 400 x 25000 x 50mm - m2 m² 178,00 7,60 1353,07 Lã de Pet 7Kg/m³ - 600 x 25000 x 50mm - m2 m² 56,00 7,60 425,68 LP OSB Home Plus 11,1x 1200 x 2400 Pc Pç 75,00 77,36 5801,86 LP OSB Home Plus 18,3 x 1200 x 2400 Pc Pç 5,00 120,04 600,21 Malha para Durock -Rolo 50m Pç 3,00 8,11 24,34 Massa para Juntas MAX8 Construcril balde 30kg Pç 7,00 55,16 386,10 Parabolt - 3/8X2.1/2 ZB Pç 103,00 1,57 161,95 Parafuso 032 Rusper Profort – Agulha Cx 100 Ct 3,00 15,56 46,67 Parafuso 032 Rusper Profort – Broca Cx 100 Ct 152,00 17,04 2589,42 Parafuso P/ Cimenticia USG Durock Brand Cx100 Ct 70,00 24,26 1698,36 Parafuso T25 – Cx 100 – Knauf Ct 21,00 2,96 62,10 Parafuso T35 Broca – Cx 100 – Knauf Ct 38,00 3,07 116,73 Perfil P/ Teto F530 C/ 3,00m Pç 32,00 9,24 295,56 Placa Moldtough (RU) 12,7 x 1200 x 1800mm Pç 23,00 34,99 804,72 Placa Sheetrock Ultralight 12,7 x 1200 x 1800mm Pç 109,00 23,74 2587,84 Rebite 4,8X25mm 525 - Cx C/100 Ct 3,00 9,78 29,33 Smartside Trim - 17,5mm x 89mm x 4,88m Pç 29,00 51,47 1492,67 Suporte Nivelador F530/F47 Pç 108,00 1,17 125,96 Tabica Lisa C/3,00m Pç 27,00 9,90 267,37 Tensionador para Cruz #1,64 Pç 86,00 15,91 1368,35 Total Acabamento R$ 31.773,74 Fonte: CORRÊA; ZEHNDER (2017) 50 Para os autores, com a realização dos orçamentos contendo os quantitativos e valores dos materiais utilizados nos dois sistemas construtivos e custo da mão de obra, que segundo Globalplac (2017) pode variar entre 20% e 25% do custo total, que neste caso foi adotado o percentual de 25%, obtém-se a relação de valores, apresentada pela tabela 5.4. Tabela 5.4 - Totais dos Orçamentos Descrição Wood Frame Steel Frame Estrutura R$ 15.943,55 R$ 26.092,36 Fechamentos e Acessórios R$ 31.773,74 R$ 31.773,74 Mão de obra R$ 15.905,76 R$ 19.315,36 Total R$ 63.623,05 R$ 77.181,46 Fonte: CORRÊA; ZEHNDER (2017) Segundo a análise de Corrêa; Zehnder (2017) sobre os custos dos sistemas Steel Frame, conclui-se que o valor total da obra executada em Steel Frame é de R$ 77.181,46 dividindo-se em R$ 26.092,36 para os materiais da estrutura, equivalendo 34% do custo total da obra, R$ 31.773,74 para os materiais de acabamento, comprometendo 41% do orçamento e R$ 19.315,36 gasto com mão de obra, somando os outros 25%, conforme ilustrado na figura 5.6. Figura 5.6 - Comparativo de custo da estrutura, acabamento e mão de obra Fonte: CORRÊA; ZEHNDER (2017) 34% 41% 25% Estrutura Acabamento Mão de obra 51 Já com o sistema Light Wood Frame, que teve um custo total no valor de R$ 63.623,05 os valores estão divididos em R$ 15.943,55 destinado a estrutura, comprometendo aproximadamente 25% do orçamento total da obra, R$ 31.773,74gastos com acabamentos, equivalendo a 50% e R$ 15.905,76 somando os 25% restantes, figura 5.7. Figura 5.7 - Comparativo de custo da estrutura, acabamento e mão de obra Fonte: CORRÊA; ZEHNDER (2017) Assim, os autores concluíram que a diferença de custo entre os dois sistemas analisados, até a etapa apresentada é de 17,6%, favorecendo o método construtivo Wood Frame, analisando tanto o custo total da obra, quanto valor por m², como apresentado na tabela 5.5. Tabela 5.5 - Diferença de valores entre os sistemas Wood Frame e Steel Frame Área Construída 60,67m² Wood Frame Steel Frame Valor Total R$ 63.623,05 R$ 77.181,46 Valor por m² R$ 1.048,67 R$ 1.272,15 Diferença 17,6% Fonte: CORRÊA; ZEHNDER (2017) 50% 25% 25% Estrutura Acabamento Mão de obra 52 Portanto, os sistemas Light Steel Frame e Light Wood Frame são novas tecnologias que vêm para modernizar os aspectos relacionados às novas construções, e consequentemente trazer um diferencial no ramo da construção civil. Conforme visualizado no estudo apresentado, ambos trazem suas vantagens e desvantagens, porém cabe ressaltar que as vantagens demonstradas ainda suprem os pontos negativos, como por exemplo, o custo se torna elevado em relação ao material que é empregado, porém em relação a mão de obra, há uma economia significativa para os dois sistemas. 53 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Após descrever o sistema LSF, o desenvolvimento dos estudos dos materiais e métodos construtivos, as vantagens e características e a comparação do método construtivo convencional com o LSF, foi visto que é viável a escolha do método LSF em projetos residenciais. As pesquisas bibliográficas demonstraram as inúmeras vantagens da utilização do LSF quando comparado aos outros sistemas, tanto em velocidade, industrialização, racionalização, facilidade de construção, quanto em desempenho da edificação. As diferenças de custo foram apresentadas através da apresentação dos estudos correlatos. A avaliação dos parâmetros de tempos de execução e custos foi determinante para comprovar a vantagem da utilização do LSF em comparação a outros sistemas. Mesmo que mais caro, o LSF pode garantir o rápido retorno do investimento, discorrendo projetos bem executados, para garantir a eficiência do método. Em contrapartida, na analisando outro aspecto, o tempo de execução, as construções das paredes estruturais em LSF apresentam valores de cerca de 35% mais rápidas, sem considerar os tempos ociosos na espera da cura do concreto ou argamassa nos sistemas construtivos convencionais; ou o ganho com a possibilidade de industrialização dos painéis em LSF, ou seja, constatou-se que há uma diferença ainda maior dos tempos de execução em cada sistema. Assim, concluiu-se que o light steel frame apresenta menor tempo de execução, tem alto grau de qualidade, alto índice de resistência mecânica, térmica, acústica. Não restam dúvidas que o steel frame é uma alternativa viável para a construção civil, porém é necessária uma qualificação da mão de obra, porque do mesmo modo que se pode ter ganhos, pode-se ter prejuízos com a mão de obra desqualificada e despreparada. 7 TEMAS PARA TRABALHOS FUTUROS Como temas para trabalhos futuros, podem ser destacados: a) avaliação dos impactos reais no dimensionamento e no custo da superestrutura e das fundações pela adoção da tecnologia em painéis leves em substituição à tecnologia tradicional para execução da fachada. 54 b) análise mercadológica de fatores que possam reduzir os custos da tecnologia junto a fabricantes e empresas especializadas na montagem do sistema. c) metodologia para recebimento e armazenagem dos componentes, acompanhamento e controle da produção, e critérios para aceitação final dos serviços de fachada, executados com a tecnologia em painéis leves. d) comparativo econômico do método construtivo convencional e o método construtivo light steel framing em projetos residenciais. 55 REFERÊNCIAS BARROS, M. M. B. de. Premissas para a implantação de inovações tecnológicas na produção de edifícios - Anais eletrônicos da Associação Brasileira de Engenharia de Produção,1988. Disponível em: Acesso em abr. 2018. BARROS, M. M. B. de; SABBATINI, F. H. Diretrizes para o processo de projeto para a implantação de tecnologias construtivas racionalizadas na produção de edifícios - Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP. Departamento de Engenharia de Construção Civil. São Paulo, 2003. BERNARDES, M. et al. Comparativo econômico da aplicação do Sistema Light Steel Framing em Habitação de Interesse Social. Revista de Arquitetura da IMED, Vol. 1, n. 1, jan/jun 2012, p. 31-40. BEVILAQUA, R.. Estudo Comparativo do Desempenho Estrutural de Prédios Estrutrurados em Perfis Formados a Frio Segundo os Sistemas Aporticado e “Light Steel Framing”. Dissertação (mestrado) - Departamento de Engenharia de Estruturas, Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2005. BORGES, Ana Paula Archer de Arruda. 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Métodos construtivos SOUSA, Mirelly Kalina Suassuna. The use of the light steel framing method in residential projects. 2018. 57f. Graduation in Civil Engineering - University Center of João Pessoa (UNIPÊ). ABSTRACT The search for sustainable building systems focused on the reuse of materials, meeting the requirements of durability, comfort, safety, resistance to disasters and efficiency have grown in recent years. In this sense, Light Steel Framing (LSF) and Wood Framing methods have emerged. According to some authors, the LSF has been rationalized since its inception and characterized by being a "structure consisting of cold formed profiles of galvanized steel that are used for the composition of structural and non-structural panels, secondary beams, floor beams, roof and other components forming the structural subsystem. The Light Steel Frame construction system was introduced in Brazil in the late 1990s and is recognized by the Ministry of Cities as an innovative technology. Wood Framing uses of reforested woods, the so-called pinus. In this context, the general objective of this study is to compare the LSF constructive method in the execution of residential houses, demonstrating the importance of this system to accelerate its execution process. As a methodological procedure we used the descriptive research with a bibliographical approach consulting books, articles, and periodicals to base the study. After researching concrete case studies, in three different situations it was possible to verify that the LSF, when compared to other systems, both speed, industrialization, rationalization, construction ease and quick return on investment, discussing projects well executed, to ensure the efficiency of the method. On the other hand, in analyzing another aspect, the execution time, the structural wall constructions in LSF present values of about 35% faster, without considering the idle times in the waiting for the cure of the concrete or mortar in the conventional constructive systems. Another point observed is the Light Steel Frame and Light Wood Frame systems are new technologies that come to modernize the aspects related to the new constructions, and consequently to bring a differential in the construction industry. After describing the LSF system, the development of studies of the materials and constructive methods, the advantages and characteristics and the comparison of the conventional constructive method with the LSF, it was seen that it is feasible to choose the LSF method in residential projects. As shown in the case study, both have their advantages and disadvantages, but it should be emphasized that the advantages demonstrated still provide the negative points, as for example, the cost becomes high in relation to the material that is used, but in relation to the hand of there is significant savings for both systems. Therefore, there is no doubt that steel frame is a viable alternative for civil construction, but a qualification of the workforce is necessary, because in the same way that one can have gains, one can have losses with the disqualified workmanship and unprepared. Keywords: Sustainable Construction. Light Steel Framing. Constructive methods. LISTA DE FIGURAS Figura 3.1 - Construção Steel Framme .................................................................... 23 Figura 3.2 - Esquema de construção portante em LSF ............................................ 24 Figura 3.3 - Perfis de aço galvanizado ..................................................................... 25 Figura 3.4 - Textura material OSB ............................................................................ 26 Figura 3.5 - Revestimento com OSB ........................................................................ 26 Figura 3.6 - Painéis prontos para fixação ................................................................. 27 Figura 3.7 - Telhados com sótãos prontos para instalar em residências pelo método modular ..................................................................................................................... 28 Figura 5.1– Principais tipos de fundações.................................................................36 Figura 5.2- Desenho Esquemático da Laje Úmida....................................................38 Figura 5.3- Desenho Esquemático da Laje Seca......................................................39 Figura 5.4 - Planta Humanizada da residência unifamiliar........................................41 Figura 5.5 - Planta baixa da residência em estudo...................................................46 Figura 5.6 - Comparativo de custo da estrutura, acabamento e mão de obra ........ 51 Figura 5.7 - Comparativo de custo da estrutura, acabamento e mão de obra .........51 LISTA DE QUADROS E TABELAS Quadro 5.1- Comparativo resumo comparativo dos sistemas construtivos................40 Tabela 5.1 - Orçamento de materiais ........................................................................48 Quadro 5.2 - Resumo dos custos para cada sistema construtivo...............................45 Tabela 5.2 - Orçamento de madeira tratada. ............................................................ 48 Tabela 5.3 - Quantitativo de todos materiais ............................................................ 49 Tabela 5.4 - Totais dos Orçamentos ......................................................................... 50 Tabela 5.5 - Diferença de valores entre os sistemas Wood Frame e Steel Frame ... 51 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS AISI - American Iron and Steel Institute CBCA - Centro Brasileiro de Construção em Aço CES - Construção Energitérmica Sustentável CSSBI - Canadian Sheet Steel Building Institute LSF - Light Steel Framing NASFA - North American Steel Framing Alliance PAC - Programa de Aceleração do Crescimento PIB - Produto Interno Bruto Brasileiro SINAPI - Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil TCPO - Tabela de Composições de Preços para Orçamentos SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 14 2 OBJETIVOS ........................................................................................................... 18 2.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................. 18 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 18 3 REFERENCIAL TEÓRICO ..................................................................................... 19 3.1 PANORAMA ATUAL DA CONSTRUÇÃO CIVIL ................................................. 19 3.2 STEEL FRAME ................................................................................................... 21 3.3 MATERIAIS E MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO .................................................. 24 3.3.1 Construção tradicional (Stick-built) ................................................................... 27 3.3.2 Construção em painéis (panelized) .................................................................. 27 3.3.3 Construção modular ......................................................................................... 28 3.4 VIABILIDADE TÉCNICA...................................................................................... 29 3.5 CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA CONSTRUTIVO ......................................... 32 4 METODOLOGIA .................................................................................................... 34 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................35 5.1 COMPARATIVO DO MÉTODO CONSTRUTIVO CONVENCIONAL E O LIGHT STEEL FRAME (LSF) ............................................................................................... 35 5.1.1 Fundações ........................................................................................................ 35 5.1.2 Estrutura ........................................................................................................... 36 5.1.3 Lajes ................................................................................................................. 37 5.1.4 Acabamentos e instalações .............................................................................. 39 5.2 ESTUDOS CORRELATOS: ANÁLISE ECONÔMICA DOS MÉTODOS CONSTRUTIVOS ...................................................................................................... 40 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 53 7 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS.....................................................53 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 55 1 INTRODUÇÃO O setor da construção civil apresenta importância desde o âmbito social, com a geração direta e indireta de empregos, ao âmbito econômico no qual, impulsiona o crescimento do país. Segundo pesquisa realizada pela Sinduscon (2014), o mercado da construção civil exibiu um crescimento médio anual de 4,28% na última década. A evolução da construção civil tal como o acesso ao imobiliário estão sendo estimulados por diferentes programas governamentais, como o Minha Casa, Minha Vida e o PAC (Programa de Aceleração do Crescimento). De acordo com estudos de 2017, o valor do segmento de construções de casas residenciais avançou 6,3% em termos nominais, especialmente em função do avanço de construção de edifícios residenciais (13,9%), um dos setores de maiores pesos na construção e propriamente influenciado pelo crédito imobiliário. Com a finalidade de incentivar o estudo de novas técnicas construtivas e promover soluções mais racionalizadas à construção civil, percebeu-se a necessidade de comparar as alternativas disponíveis no mercado. Neste contexto, torna-se fundamental a busca por sistemas de construções sustentáveis com foco no reaproveitamento dos materiais atendendo aos requisitos de durabilidade, conforto, segurança, resistência a desastres e eficiência. Logo, segundo Molina; Junior (2010) nos últimos anos as casas pré-fabricadas adquiriram novas formas, materiais e novas tecnologias, principalmente devido às experiências no setor de habitação popular. Constatou que uma variedade de soluções passou do papel para o canteiro de obras, mas nem todas apresentaram excelência. Dentre as tecnologias de métodos construtivos tem-se o Steel Framing. A origem do método construtivo Steel Framing surge através de outro sistema construtivo denominado Wood Framing que se diferencia através da utilização de madeiras reflorestadas, os chamados pinus, que seu desenvolvimento se deu pelos colonizadores do território norte americano. O termo Wood frame especifica-se a um método de construção bastante utilizado no continente norte americano e no norte da Europa. O material estrutural mais importante desse sistema é a madeira. 15 Já a palavra “Steel” indica a matéria prima usada na estrutura, o aço. A inclusão de “Light”, ou leve, indica que os elementos em aço possuem pouca massa uma vez que são produzidos a partir de chapa de aço com espessura reduzida e pode-se associar também pelo fato de não se utilizar equipamentos e maquinaria pesada na construção. “Framing” é a palavra usada na língua inglesa para definir um esqueleto estrutural composto por diversos elementos individuais ligados entre si, passando estes a funcionar em conjunto, para dar forma e suportar a edificação e seu conteúdo. O “Light Steel Framing” (LSF) não pode ser resumido apenas a sua estrutura, ele é composto de vários componentes como fundação, isolamento termoacústico, fechamento interno e externo, instalações elétricas e hidráulicas (FREITAS, 2006). Vivan, Paliari e Novaes (2010) afirmam que o Light Steel Framing é um sistema construtivo industrializado que permite o melhor desempenho da produção articulada com projetos elaborados visando a montagem da edificação, forma a base ideal para aplicação de processos a alcançar altos níveis de racionalização e seus benefícios. Segundo Santiago, Freitas e Crasto (2012) o Light Steel Framing (LSF) teve origem no início do século XIX nos EUA, como alternativa construtiva para atender ao crescimento da população e a necessidade de adoção de métodos mais rápidos e produtivos na construção de habitações. No Brasil, de acordo com Corrêa; Zehnder (2017), o método surgiu na década de 90 sendo atualmente utilizado em construções bastante distintas, como morarias de pequeno e grande porte, escolas, hospitais, edifícios comerciais, edifícios de apartamentos de até 4 pavimentos, fechamento de fachadas, além de retrofit de edificações existentes. O sistema foi trazido pela iniciativa privada a princípio para edificações residenciais de alto padrão, mas atualmente já é possível encontrar empresas que incentivam a construção de suas edificações com este método construtivo. A franquia de hambúrgueres Mc Donald’s e a Ipiranga Produtos de Petróleo que atua no varejo de combustíveis, por exemplo, promovem a execução de obras com esse sistema construtivo como forma de minimizar o tempo de obra e acelerar a maturação dos pontos de venda, além dos aspectos ambientais. A inovação desse sistema incentiva o desenvolvimento do setor habitacional no país, podendo contribuir na diminuição do desperdício no ramo da construção civil pois, o método construtivo é estruturado em perfis de aço galvanizado formados a frio, 16 projetados para suportar as cargas da edificação e trabalhar em conjunto com os outros subsistemas industrializados. Nos últimos três anos, o uso do LSF cresceu consideravelmente, proporcionando a propagação do conhecimento do sistema em todas as regiões. Desta maneira, foram apresentados na área computacional inovações tecnológicas que possibilitam um maior controle e planejamento nas obras bem como nos projetos referente a construção civil, reduzindo assim as falhas no canteiro. De acordo com Freitas (2006), por ser um sistema industrializado, possibilita uma construção a seco com grande rapidez de execução. Devido a essas características o sistema LSF é também conhecido por sistema auto-portante de construção a seco. O sistema construtivo em aço apresenta também as significativas características como: a) Maior área útil em comparação com as de concreto, promovendo assim um melhor aproveitamento do espaço interno e aumento da área útil, fator muito importante principalmente em garagens. b) Flexibilidade pois, a estrutura em aço mostra-se especialmente indicada nos casos onde há necessidade de adaptações, ampliações, reformas e mudança de ocupação de edifícios. Além disso, facilita as instalações de tubulações de água, ar condicionado, eletricidade, esgoto, telefonia, informática, etc. c) Uso racional dos materiais e mudanças nos modos de trabalho em uma obra, proporcionando uma diminuição do desperdício de materiais, e peso da estrutura da obra, podendo os valores atingir de 25% a menos em peso. A estrutura em aço possibilita a adoção de sistemas industrializados, fazendo com que o desperdício seja sensivelmente reduzido. d) Alívio de carga nas fundações, por serem mais leves, as estruturas em aço podem reduzir em até 30% o custo das fundações. e) Garantia de qualidade, a fabricação de uma estrutura em aço envolve uma indústria especializada e conta com mão-de-obra altamente qualificada,proporcionando ao cliente a garantia de uma obra com qualidade superior devido ao rígido controle existente durante todo o processo industrial. f) Organização do canteiro de obras visto que, como a estrutura em aço é totalmente pré-fabricada, proporciona uma melhor organização do canteiro devido entre outros fatores à ausência de grandes depósitos de areia, brita, cimento, madeiras e ferragens, reduzindo também o inevitável desperdício desses materiais. O 17 ambiente limpo através da menor geração de entulho promove ainda melhores condições de segurança ao trabalhador contribuindo para a redução dos acidentes na obra h) Reciclabilidade, o aço e seus constituintes é 100% reciclável e as estruturas podem ser desmontadas e reaproveitadas com menor geração de rejeitos. A estrutura em aço causa menos impactos ambientais, pois além de reduzir o consumo de madeira na obra, diminui a emissão de material particulado e poluição sonora geradas pelas serras e outros equipamentos destinados a trabalhar a madeira. Portanto, esse novo sistema construtivo trouxe mais uma opção para o mercado da construção sendo desnecessária a utilização dos materiais convencionais como os tijolos e o cimento. Havendo assim, uma grande economia no consumo de água, considerando um sistema sustentável. Corrêa; Zehnder (2017) complementa com várias outras características que podem ser atribuídas, como o ótimo desempenho acústico e térmico, a ampliação no espaço interno da obra em até 4% de área útil, a não proliferação de fungos, mofo, além da redução no tempo de construção a alta resistência, baixo custo, montagem simples, planejamento preciso, entre outros. Logo, o LSF apresenta inúmeras vantagens em relação à alvenaria convencional; método ainda empregado atualmente em larga escala no país, especialmente em moradias populares. Quando utilizado em Moradias de Interesse Social, o LSF pode contribuir para a redução do grande déficit habitacional no Brasil, apresentando-se como uma solução tecnicamente viável, de custo reduzido, sem perda da funcionalidade, segura e durável (BEVILAQUA, 2005). O estudo realizado mostra-se importante para a comunidade acadêmica e para o engenheiro civil as diferenças dos sistemas construtivos visando a promoção da percepção do panorama dos sistemas tradicionalmente empregados no país com abrangência dos conhecimentos sobre um método construtivo que tem como base os princípios sustentáveis. Neste sentido, este estudo mostra-se importante quando traz a luz a absorção do “steel framing” pela indústria da construção civil e as vantagens das construções executadas com este sistema. 18 2 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL Comparar o método construtivo convencional com o método construtivo Light Steel Framing (LSF) na execução de casas residenciais, apresentando a importância deste sistema como uma forma de acelerar seu processo de execução. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Descrever o sistema Light Steel Framing quanto ao seu histórico e aplicação; - Realizar um estudo dos materiais e os métodos construtivos empregados no processo de construção de casas com o sistema LSF; - Apresentar as vantagens e características do método LSF - Comparar o método construtivo LSF com o método construtivo convencional 19 3 REFERENCIAL TEÓRICO 3.1 PANORAMA ATUAL DA CONSTRUÇÃO CIVIL O setor da Construção Civil, vem nos últimos anos, ganhando produtividade e uma ampla participação no PIB, Produto Interno Bruto Brasileiro. Diversas mudanças são observadas além de tendências de crescimento para o setor industrial, ocorrendo uma alocação dos recursos escassos da economia e fortalecimento do setor social devido haver uma forte geração de empregos (OLIVEIRA, 2012). A Construção Civil é caracterizada como atividade produtiva da construção que envolve a instalação, reparação, equipamentos e edificações de acordo com as obras a serem realizadas. A construção civil e o desenvolvimento econômico estão peculiarmente ligados, a indústria da construção promove incrementos capaz de elevar o crescimento econômico. Isso ocorre principalmente pela proporção do valor adicionado total das atividades, como também pelo efeito multiplicador de renda e sua interdependência estrutural (TEIXEIRA, 2010). A indústria da construção civil no país é crescente e infere o desenvolvimento econômico para a geração de emprego. Portanto, é uma atividade que encontra relacionada a diversos fatores do setor que contribui para o desenvolvimento regional, a geração de empregos e mudanças para a economia, ou seja, a elevação PIB e tendo em vista seu considerável nível de investimentos e seu efeito multiplicador sobre o processo produtivo (OLIVEIRA, 2012). Segundo Gondim (2004), o macro setor da construção envolve além das atividades da construção em si, parcelas ligadas à distribuição de matéria-prima, equipamentos e o setor de serviços, onde engloba a mão de obra utilizada na construção. Pessoa (2014) afirma que o aquecimento da economia brasileira favorece o cenário da indústria da construção civil fato explicado devido a todas as cidades brasileiras apresentarem-se com grandes canteiros de obras, desde estradas até construções de edifícios e moradias. A importância singular do macro setor da Construção definido como o setor da construção propriamente dito (edificações, obras viárias e construção pesada), acrescido dos segmentos fornecedores de matérias-primas e equipamentos para a construção e dos setores de serviços e distribuição ligados à construção, pode ser 20 retratada em números. Através desse conceito mais moderno, pode-se avaliar melhor os efeitos multiplicadores setoriais da indústria de construção sobre o processo produtivo, sua enorme capacidade de realização de investimentos, o seu potencial de criação de empregos (diretos e indiretos), além de seus efeitos benéficos sobre a balança comercial e sobre o nível de inflação. De acordo com Yamauchi (2003), em função da grande heterogeneidade que caracteriza este ramo de atividade, é importante correlacionar sua classificação nos diferentes subsetores: edificações, construção pesada e montagem industrial. Segundo o mesmo autor, enquanto as práticas construtivas tendem a se sofisticar, muitas técnicas utilizadas na Construção Civil ainda são realizadas de maneira artesanal, rudimentar e improvisadas. Estes hábitos caracterizam também o tipo de mão de obra. Desta forma, o setor passa a ser um dos principais geradores de empregos, com capacidade de absorção de grande contingente de mão-de-obra migratória e não especializada. Conforme a pesquisa de Moraes (2009), o subsetor de montagem industrial engloba as obras de montagem de estruturas para instalação de indústrias, de sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica e telecomunicações. As empresas desse subsetor possuem características mais homogêneas que as características dos demais subsetores, além disso, há um número menor de empresas com um porte, normalmente, médio ou grande. Já no subsetor de Construção Pesada, compreende as obras de infraestrutura, tais como: obras viárias, obras de arte, saneamento, hidroelétricas e usinas, caracterizando atividades mais complexas, geralmente realizadas por grandes empresas. O subsetor de Edificações, por sua vez, segundo Costa (2003), é caracterizado por ser uma indústria tradicionalmente fragmentada pois, nenhuma empresa possui uma fatia de mercado significativa nem controla fortemente os resultados deste subsetor. O mesmo autor complementa que a cadeia produtiva deste setor é bastante complexa e heterogênea e possui uma grande diversidade de agentes intervenientes e de produtos com diferentes graus de industrialização. Para Breitbach (2009), é preciso considerartambém a estabilidade macroeconômica, principalmente no que se refere à relativa estabilidade dos preços e a redução gradativa da taxa de juros. O aumento do poder de compra da população seja através da manutenção do poder aquisitivo do salário mínimo, seja por 21 mecanismos de transferência de renda por programas governamentais, bolsa-família, seja ainda pelo acesso facilitado ao crédito que favorece também as atividades da cadeia da construção. Segundo Moraes (2009), nesse novo ambiente tecnológico e organizacional as empresas do setor da Construção Civil têm buscado formas de se manter competitivas frente às exigências do mercado. Para tanto, diversas estratégias são seguidas, com o objetivo a melhorar os processos organizacionais, aumentar o valor percebido pelos clientes diante dos produtos e serviços oferecidos, e aumentar a lucratividade. 3.2 STEEL FRAME O sistema construtivo Light Steel Framing também conhecido como construção LSF ou estrutura em aço leve, faz parte do sistema CES (Construção Energitérmica Sustentável). A inclusão do Light, traduzida para o português significa leve, que serve para expressar a estrutura de aço Steel que permite à edificação possuir o peso reduzido. A designação em inglês Framing é usada na definição do esqueleto estrutural composto pelo aço e outros elementos que ligados entre si funcionam para suportar a obra. Segundo definição de Santiago, Freitas e Crasto (2012) o LSF é racionalizado desde sua concepção e caracterizado por ser uma “estrutura constituída por perfis formados a frio de aço galvanizado que são utilizados para a composição de painéis estruturais e não-estruturais, vigas secundarias, vigas de piso, tesouras de telhado e demais componentes formando o subsistema estrutural”. Vários subsistemas como o de vedação, isolamento termoacústico, instalações elétricas, hidráulica e outros, são racionalmente adicionados à estrutura de forma seca, passíveis de chegarem à obra com alto grau de pré-fabricação, possibilitando rapidez de execução. Essas características conferem ao LSF a nomenclatura de sistema industrializado. O sistema construtivo Light Steel Frame foi introduzido no Brasil no final da década de 1990, sendo reconhecido pelo Ministério das Cidades como uma tecnologia inovadora. A diretriz para avaliação técnica de produtos (SINAT 003/2010) nomeia o sistema construtivo LSF como: “Sistemas construtivos estruturados em perfis leves de aço conformados a frio com fechamentos em chapas delgadas”. De acordo com Sabbatini (1989), um sistema construtivo é inovador quando incorpora uma nova ideia 22 que produza um sensível avanço na tecnologia existente no momento de sua aplicação. Assim como várias tecnologias construtivas, o LSF foi introduzido no Brasil por profissionais que conheceram o sistema construtivo no exterior. Em 1993 a indústria dos EUA, impulsionada pelo aumento dos preços da madeira, criou associações de técnicos e construtores e o sistema LSF passou a ser encarado de uma forma mais profissional (MEYERS, 1998). Nesse mesmo ano foi publicado um estudo pela National Association of Home Builders (NAHB, 1993), em que o aço era identificado como a melhor solução para a construção de habitações em sistema framing. Em 1995, o American Iron and Steel Institute (AISI) e o Canadian Sheet Steel Building Institute (CSSBI) formaram um comité para o desenvolvimento da construção residencial em aço, o que permitiu alcançar significativos avanços no conhecimento do desempenho estrutural do sistema e na formação de profissionais especializados. Este desenvolvimento culminou com a publicação do Prescriptive method for residential cold-formed steel framing, da North American Steel Framing Alliance (NASFA, 2000). Este documento apresenta, de forma prática, um método para o pré- dimensionamento de habitações residenciais até 2 pisos. A utilização do LSF como método construtivo de edifícios de pequeno porte tem crescido significativamente nos últimos anos nos países industrializados. Internacionalmente, o sistema é também denominado Light Gauge Steel Frame (EUA), Lightweight Steel Frame (CANADÁ) e Light Steel Frame Housing (Europa). O LSF, no Reino Unido, faz parte do sistema construtivo baseado em perfis formados a frio (Cold Formed Steel Sections). O aço galvanizado tem sido usado com sucesso por mais de 60 anos em perfis e outras aplicações nas edificações residenciais nos Estados Unidos, Japão, França e Canadá. Especificamente nos Estados Unidos, na última década, foram construídas aproximadamente 500 mil casas em LSF, conforme Lawson et. al., (2010). Os trunfos do LSF são os ganhos advindos da pré-fabricação, precisão e confiabilidade do sistema, atingida após anos de avanço tecnológico. A modulação permite o controle de utilização e a minimização do desperdício dos materiais complementares. Casa com LSF e fechamento com placas OSB fabricadas com tiras de madeira reflorestada, desenvolvidas nos Estados Unidos mas já disponíveis no mercado brasileiro. A estrutura em frames está dimensionada para 23 suportar as lajes e a estrutura das coberturas. Seus componentes trabalham biapoiados e transferem as cargas continuamente, sem elementos de transição, até as fundações. A figura 3.1 a seguir apresentará o método construtivo Steel Framing. Figura 3.1 - Construção Steel Framme Fonte: FINESTRA (2009) De acordo com Freitas (2006), produzido no parque siderúrgico brasileiro e integrado com outros componentes industrializados, o aço empregado no sistema LSF substitui com vantagens técnicas, econômicas e ambientais, materiais como tijolos, madeiras, vigas e pilares de concreto; proporcionando um salto qualitativo no processo produtivo e posicionando a indústria nacional de construção civil de uma forma mais competitiva frente a um mercado globalizado. Ainda de acordo com o autor, apesar do LSF e o Dry-Wall apresentarem semelhanças visuais, apresentam diferenças em sua concepção. O LSF é a conformação do “esqueleto estrutural” constituídos por painéis em perfis leves, com espessuras nominais usualmente que variam entre 0,80mm à 2,30mm e revestimento de 180g/m² para áreas não marinhas e 275g/m² para áreas marinhas, em aço galvanizado, projetados para suportar todas as cargas da edificação. Machado (2009) cita que o modo Dry-Wall é um sistema de vedação, não estrutural, constituído de aço galvanizado em sua sustentação, com espessura nominal de 0,50mm, tendo como característica peculiar a menor necessidade de revestimento de zinco em relação ao LSF (média mundial de 120g/m²), porém necessitando de uma estrutura externa ao sistema para suportar as cargas da edificação. 24 3.3 MATERIAIS E MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO Os perfis de aço galvanizado são utilizados para compor painéis estruturais ou não-estruturais, vigas de piso, vigas secundárias, tesouras de telhado e demais componentes, conforme o esquema da figura 3.2 a seguir. Figura 3.2 - Esquema de construção portante em LSF Fonte: CASTRO (2005) Avaliando as propriedades particulares dos materiais e sua função na performance das estruturas, é necessário conhecer as propriedades dos elementos do sistema Light Steel Framing. a) Aço O aprimoramento de suas características decorrente do uso de tecnologias e seu emprego nas engenharias e em específico, na construção civil, o aço merece relevância por conta de suas propriedades que, ultimamente, têm ganho extrema importância. O aço, apesar de não ser resultante de uma fonte renovável, é reciclável e é considerado um dos materiais que apresentam maiores utilidades. Apesar disso, 25 um produto que pode ser facilmente reciclado, apresenta vantagens em relação a um produto que é inicialmente ‘verde’, mas que não pode ser reciclado. Apenas não é reciclado o aço quenão é economicamente viável separar de outros materiais (TORGAL & JALALI, 2008). Na figura 3.3 podem ser visualizadas perfis de aço galvanizado. Figura 3.3 - Perfis de aço galvanizado Fonte: Futureng (2018) O termo “enformado a frio” é o rótulo utilizado para caracterizar peças metálicas que adquiriram a sua forma final após passarem por um processo de moldagem mecânica à temperatura ambiente, apresentando assim diferenças em relação aos perfis laminados a quente. No que se refere às vantagens do aço, quando apresentam perfis enformados a frio, destacam-se as seguintes (Yu, 2000): - Alta relação resistência-peso; - Facilidade de manuseamento e transporte; - Processo de fabricação simples, o que permite produção em massa; - Flexibilidade na concepção arquitetônica; - Harmonia com os restantes materiais de construção. b) OSB A madeira utilizada na produção de OSB, procede em sua totalidade de madeiras resinosas, incluindo espécies tais como o choupo, o abeto e o pinheiro, dependendo da disponibilidade local das diversas variedades (KRONOPLY, 2002). 26 Na atualidade, as chapas de OSB apresenta um diferencial por conta de sua versatilidade, apresentando diversas aplicações como em forros para telhados, bases para paredes e pisos de com bstruções residenciais, empacotamento, armações para mobiliários, tapumes e divisórias, decks e plataformas, entre outros. A figura 3.4 exemplifica a textura da madeira utilizada na produção de OSB. Figura 3.4 - Textura material OSB Fonte: Base3.net (2018) As dimensões usuais para as chapas de OSB, usadas no sistema LSF são 1,2 m de largura, entre 2,4 e 3,0 m de comprimento e com espessuras de 6,0 mm, 9,0 mm, 12,0 mm, 15,0 mm e 18,0 mm. A figura 3.5 abaixo demonstra um exemplo de revestimento com chapas de OSB. Figura 3.5 - Revestimento com OSB Fonte: Portal Metalica (2018) 27 Com relação aos métodos, de acordo com Landolfo et al., (2002), o conceito principal do projeto segundo o Sistema LSF é divisão da estrutura numa grande quantidade de elementos estruturais, de maneira que cada um resista a uma pequena parcela da carga total aplicada. Existem três métodos básicos de construção em LSF em edifícios de baixo porte, que se denominam: a) Construção tradicional (stick-built); b) Construção em painéis (panelized); c) Construção modular 3.3.1 Construção tradicional (Stick-built) De acordo com Santiago, Freitas e Crasto (2012) no método Stick-built os perfis de aço galvanizados são cortados in loco, e painéis, lajes, contraventamentos e estrutura da cobertura (tesouras de telhados) são montados no local. Neste método as atividades no canteiro de obras são maiores e o controle de qualidade e precisão da estrutura é menor, se tornando opção quando a pré-fabricação dos painéis não é viável ou quando se faz necessário o transporte de peças com menor dimensão. 3.3.2 Construção em painéis (panelized) Santiago, Freitas e Crasto (2012) afirmam que no Método por Painéis, os painéis estruturais ou não estruturais, contraventamentos, lajes e tesouras de telhado são geralmente executados fora do canteiro e montados no local, podendo ser visualizado na figura 3.6. Figura 3.6 - Painéis prontos para fixação Fonte: Lambiase & Lambiase (2018) 28 Há a possibilidade de instalar alguns materiais de fechamento na fábrica com o objetivo diminuir o tempo da construção e atividades no canteiro de obras. Os painéis e subsistemas são conectados no local usando as técnicas convencionais (parafusos autobrocantes e autoatarrachantes). Uma vez que uma parte considerável do processo construtivo é feito na fábrica este método tem como vantagem a velocidade de montagem de diminuição dos trabalhos na obra, alto controle de qualidade na produção e aumento da precisão dimensional. 3.3.3 Construção modular O método de Construção Modular consiste na construção unidades modulares totalmente pré-fabricadas, ou seja, ambientes como banheiros e cozinhas podem ser entregues no canteiro de obras com todos os acabamentos internos (revestimentos, louças e metais, bancadas, instalações elétricas e hidráulicas, entre outros) instalados, conforme figura 3.7. Figura 3.7 - Telhados com sótãos prontos para instalar em residências pelo método modular Fonte: CAPELETI (2016) Neste método à grande controle de qualidade e precisão construtiva, e a rapidez de montagem é uma grande vantagem em relação aos outros métodos. 29 3.4 VIABILIDADE TÉCNICA Conforme a Diretriz Sinat Nº 003 (2012), o LSF deve atender aos parâmetros de segurança estrutural, desempenho contra incêndios, desempenho térmico, desempenho acústico e durabilidade. Além desses parâmetros presentes nessa diretriz, foram identificados outros parâmetros, também significativos para uma avaliação. a) Projeto Segundo Crasto (2005), “[...] a construção metálica é muito versátil e viabiliza qualquer projeto arquitetônico, desde que ele seja concebido e planejado considerando o comportamento do sistema.” Na construção de edificações em LSF, a obra se inicia com a elaboração de um projeto arquitetônico que leve em conta a modulação de 1200mm, visto que as placas comerciais a serem empregadas no fechamento destas estruturas têm por padrão 1,2m de largura, com essa modulação se pode aperfeiçoar o uso do material na obra e reduzir ainda mais o desperdício de material (CRASTO; FREITAS, 2005). Como concordam Crasto (2005), Rodrigues (2006) e Steel House (2011), o projeto arquitetônico em mãos, o calculista determina o espaçamento máximo das almas dos perfis para que continuem na modulação, a 400mm ou 600mm (em locais de grande carregamento pode ser utilizada modulação de 200mm ou ainda treliças). Então o projeto segue para os projetistas eletricistas e de instalações hidrossanitárias para uma melhor integração de projetos, e só então, após todos os trâmites totalmente concluídos e aprovados prossegue-se a implantação do canteiro de obras e a efetiva execução do empreendimento A fase de projetos é ainda mais crítica e demorada em LSF devido ao fato de que sua vantagem econômica em relação aos demais sistemas está baseada na racionalização das etapas executadas e a velocidade na construção, assim sendo, a construção seca não admite ajustes e mudanças na obra, e a sua correta execução é determinante para o sucesso do empreendimento (CONSUL STEEL, 2002). b) Tempo de execução O LSF é um sistema no qual se pode prever mais precisamente o tempo de execução da edificação, colaborando também com um orçamento inicial mais confiável. Segundo Jardim e Campos (2005), “a necessidade de um projeto detalhado 30 para montagem do light steel framing é fator facilitador da auditoria na obra, através do acompanhamento arquitetônico, que permite verificar o cronograma físico- financeiro e a perfeita execução estrutural do sistema.”. c) Segurança Estrutural A resistência da estrutura é assegurada pelo metal. Neste sentido uma casa no sistema Light Steel Framing não difere de qualquer outra casa de alvenaria. Segundo a empresa Futureng (2018), a resistência é garantida pelo próprio metal, não se diferenciando das construções tradicionais que por sua vez são compostas por barras de aço embutidas dentro de um composto de cimento. Vigas e perfis de aço galvanizado com espaçamento de 60 cm ou menos formam um grande esqueleto estrutural. Todo esse esqueleto é composto por uma grande quantidade de metal de alta resistência unidos por parafusos estruturais. O baixo peso da estrutura é outro fator que garante uma segurança maior, isso se deve à baixa massa dos sistemas estruturais metálicos, resultando em menores forças de inércia que por fim solicitam menos a estrutura. A distribuição uniforme das cargas, atenuando os pontos de concentraçãode forças e tensões é outro fator que reforça essa segurança estrutural (FUTURENG, 2018). d) Durabilidade A durabilidade de qualquer edificação está relacionada diretamente a estanqueidade e resistência à água oriunda de fontes externas e internas, neste quesito, Lima (2013) sugere que ainda existe a necessidade de mais estudos para melhorar o desempenho das vedações, incluindo a cobertura. e) Desempenho Térmico O objetivo do isolamento de uma edificação é controlar as condições térmicas sujeitas aos agentes climáticos externos indesejados. No LSF este conceito se dá pela isolação multicamada, combinando placas leves de fechamento com preenchimento de material isolante. Gomes (2007) considera que as adaptações climáticas a serem feitas no sistema são referentes principalmente ao projeto, pois mesmo utilizando fechamentos que amenizam as condições climáticas, uma edificação com problemas de concepção construtiva não é capaz de atingir o desempenho de conforto ambiental requerido. De acordo com Crasto (2005) há dois aspectos importantes a serem considerados sobre o desempenho térmico da edificação que é a capacidade de vedação vertical de produzir pontes térmicas com os fechamentos interno e externo, 31 devido aos perfis metálicos que são ótimos condutores e pelo fechamento das juntas, que deve ser efetuado de forma correta a fim de se evitar infiltrações de água e vento, garantindo a estanqueidade do sistema. Um problema com relação ao desempenho térmico no LSF, principalmente em locais onde a variação térmica é muito grande, é a inércia térmica. Segundo Futureng (2018), a inércia térmica de um edifício é a capacidade de contrariar as variações de temperatura no seu interior, ou seja, de reduzir a transferência ou transmissão de calor. Isso acontece devido a sua capacidade de acumular calor nos elementos construtivos. A velocidade de absorção e a quantidade de calor absorvida determina a inércia térmica de um edifício. Isso pode ser uma desvantagem com relação à utilização do LSF, porém, segundo Futureng (2018), para compensar este fato às necessidades de aquecimento bruto são menores, tornando a casa significativamente mais fácil de aquecer. f) Desempenho acústico Segundo a Diretriz Sinat Nº 003 (2012) para o desempenho acústico satisfatório do LSF deve ser considerado “o isolamento sonoro aos ruídos externos, proporcionado por produtos dispostos em fachada; o isolamento sonoro aos ruídos internos, proporcionados por paredes, pisos e cobertura; e o isolamento sonoro a ruídos de impacto proporcionado pelos pisos.”. A capacidade de isolação de uma superfície (parede, piso, cobertura) de uma edificação depende do sistema construtivo e do tipo de material que a compõe. O sistema LSF, segundo Crasto (2005), “[...] segue o princípio massa-mola-massa, onde em lugar de uma parede de massa m, usa-se camadas separadas de massa, cujo espaço entre elas é preenchido com um elemento absorvente, cujo objetivo é reduzir a transmissão de som entre as camadas de massa.”. g) Desempenho contra incêndios O dimensionamento de proteção das estruturas metálicas deve seguir dois parâmetros que são o tempo de resistência ao fogo e o fator de massividade (fator de forma) de cada elemento estrutural. Os materiais utilizados nessa proteção devem ter como propriedades um alto ponto de fusão, boa capacidade de deformação perante o calor, resistência as ações de origem térmica, aderência a estrutura aplicada, resistência duradoura a ataques químicos (FUTURENG, 2018). Os perfis galvanizados de aço formados a frio que compõem o LSF possuem baixa resistência ao fogo, por isso se necessita protegê-los. Segundo Futureng (2018), 32 essa estrutura pode ser protegida pela aplicação das placas de gesso, juntamente com a aplicação da lã mineral no interior das placas que contribuem significativamente para essa resistência. 3.5 CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA CONSTRUTIVO Para Santiago, Freitas e Crasto (2012), o LSF é caracterizado como um processo altamente industrializado, possibilitando uma construção a seco com grande agilidade de execução, e formado por vários componentes e subsistemas, como fundação, fechamento interno e externo, isolamento termo acústico e instalações elétricas e hidráulicas. Esses subsistemas se complementam a estrutura do LSF, que é composta por painéis estruturais ou autoportantes, que são responsáveis pela integridade da edificação, resistindo aos esforços que solicitam a estrutura. Os principais atributos dessa técnica é que por se tratar de um sistema industrializado e pré-fabricado, é possível racionalizar o uso de materiais, diminuindo significativamente as perdas. Ainda, pode-se aprimorar o tempo de fabricação e montagem da edificação, visto que vários serviços podem ser executados simultaneamente. Enquanto as fundações são executadas no local da construção, os painéis das paredes ou, até mesmo, as tesouras da cobertura podem ser preparadas em fábrica e, posteriormente, montadas na obra. Segundo Santiago, Freitas e Castro (2012), o sistema construtivo LSF, apresenta inúmeras e benefícios nas edificações, as principais são: a) Os produtos que constituem o sistema são padronizados de tecnologia avançada, em que os elementos construtivos são produzidos industrialmente, onde a matéria prima utilizada, os processos de fabricação, suas características técnicas e acabamento passam por rigorosos controles de qualidade; b) O aço é um material de comprovada resistência e auto controle de qualidade tanto na produção da matéria-prima quanto de seus produtos, permite maior precisão dimensional e melhor desempenho da estrutura; c) Facilidade de obtenção dos perfis formados a frio já que são largamente utilizados pela indústria; d) Durabilidade e longevidade da estrutura, proporcionada pelo processo de galvanização das chapas de fabricação dos perfis; 33 e) Facilidade de montagem, manuseio e transporte devido a leveza dos elementos; f) Construção a seco, o que minora o uso dos recursos naturais e o desperdício; g) Os perfis perfurados previamente e a utilização dos painéis de gesso acartonado facilitam as instalações elétricas e hidráulicas; h) Melhores níveis de desempenho termo-acústico que podem ser alcançados através da combinação de materiais de fechamento e isolamento; i) Facilidade na execução das ligações; j) Rapidez de construção, uma vez que o canteiro se transforma em local de montagem; k) O aço é um material incombustível; l) O aço é reciclável, podendo ser reciclado diversas vezes sem perder suas propriedades; m) Grande flexibilidade do projeto arquitetônico, não limitando a criatividade do arquiteto. Ainda na mesma literatura, o LSF tem inúmeras vantagens sobre a construção convencional, pois se trata de um processo altamente industrializado e por isso tecnologicamente avançado se comparado com os sistemas construtivos convencionais. A grande resistência do aço também contribui para este fato, com sua grande durabilidade e facilidade de manuseio e montagem. Além disso, a construção em LSF é seca, diminuindo o uso de recursos naturais e desperdícios de materiais, e tem um bom desempenho termo acústico. 34 4 METODOLOGIA Com relação à metodologia adotada, foi utilizada a pesquisa bibliográfica, realizando uma revisão do que já foi elaborado sobre o assunto, possibilitando abranger a temática proposta no estudo. Na pesquisa bibliográfica foram utilizados livros, revistas, artigos e dissertações sobre o tema. Neste estudo foram tratados alguns conceitos envolvendo o surgimento do método light steel frame, os principais materiais utilizados, os métodos e as características do sistema construtivo. Através da pesquisa será possível realizar um comparativo do método LSFe o construtivo convencional com base nas quatro principais etapas de construção obtidos em pesquisas bibliográficas. Assim, o levantamento bibliográfico transcendeu todas as etapas de estudo para assim fornecer bases teóricas que sustentem e corroborem as ideias do autor, além de criar horizontes por meio das diferentes perspectivas de outros autores. Quanto à abordagem do objetivo, a pesquisa será qualitativa e quantitativa, pois, caracterizada pela busca de informações ocorridas na prática, através de estudos de casos fazendo o comparativo dos métodos construtivos light steel framing, wood frame e alvenaria convencional quanto aos custos. O estudo classifica-se ainda em descritiva pois, em um segundo momento, após o conhecimento do assunto foi possível formular evidências e argumentos quanto as vantagens de se utilizar o método construtivo light steel framing, levando em consideração as colocações e limitações encontradas no mesmo de forma a resultar em conclusões que levassem ao entendimento deste método como uma alternativa para a construção civil. 35 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1 COMPARATIVO DO MÉTODO CONSTRUTIVO CONVENCIONAL E O LIGHT STEEL FRAME (LSF) Em relação ao sistema construtivo, o que apresenta maior utilização para construção de edificações residenciais é o sistema convencional, que utiliza bloco cerâmico de vedação ou estrutural, com capacidade portante. Assim, serão analisados os aspectos comuns dos dois processos construtivos: fundação, estrutura, laje e instalações. No entanto, sabe-se que o LSF possui outras três etapas somadas a estas como cobertura e fechamento. 5.1.1 Fundações O início da construção de uma edificação é a verificação do terreno em que se estabelecer a obra, permitindo assim a escolha de qual tipo de fundação ser adotado. Em relações aos tipos de fundações, as fundações diretas são as que apresentam as cargas das estruturas transferidas diretamente ao solo pela fundação. Sendo sapata um componente de fundação superficial de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nela produzidas não sejam resistidas pelo concreto, mas sim pelo emprego da armadura. Outro tipo de fundação, o radier, que são caracterizados como lajes de concreto armado, possuindo um contato direto com o solo permitindo assim, absorver a carga dos pilares e paredes. Em relação às fundações profundas, que apresentam como característica a transferência a carga por efeito de atrito lateral do elemento com o solo e por meio da resistência de ponta do fuste. Sendo a estaca o seu principal elemento constituinte da fundação profunda, podendo ser pré-moldada de concreto, metálica, Strauss e estaca escavada (OLIVEIRA,2013). Os componentes de fechamento necessitam menos da fundação do que em outras construções. Por conta de sua característica de possuir uma estrutura constituída de perfis leves de aço galvanizado o peso de sua estrutura é relativamente leve em comparação às técnicas construtivas mais utilizadas, portanto, as fundações podem ser mais simples. Como a carga da estrutura é dividida ao longo dos painéis estruturais que formam as paredes, as fundações contínuas são as mais apropriadas para receberem estes carregamentos (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012). 36 Ainda de acordo com os autores, dentre as opções para as fundações sob cargas contínuas pode-se ressaltar: o radier e a sapata corrida. A escolha do tipo adequado parte do estudo do solo através de análises do solo, através de sondagens, topografia e do nível do lençol freático no terreno. A figura 5.1 ilustra os principais tipos de fundações. Figura 5.1– Principais tipos de fundações Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012). 5.1.2 Estrutura No sistema construtivo de alvenaria estrutural, de acordo com Manzione (2004), cita que a obra começa com a execução da marcação, permitindo assim identificação do nível mais alto da laje e assentado em seguida o bloco de referência do nível. Lembrando que todo o assentamento da alvenaria estrutural contém um centímetro de junta, tanto horizontal quanto vertical. Em seguida é feita a demarcação dos eixos de locação com o fio traçante, tendo em mãos o projeto de primeira fiada. As Estruturas convencionais de concreto armado, pilares, vigas, lajes e cintas de amarração tem como função a estrutural da obra. A alvenaria de vedação tem como umas de suas características intrínsecas, suportar apenas o seu próprio peso e em 37 relação as paredes, o seu principal objetivo o fechamento da estrutura da obra entre colunas e vigas sem a obrigação de contribuir de forma direta para na capacidade portante (OLIVEIRA, 2013). Na etapa de elevação da alvenaria estrutural é de suma importância, a verificação do prumo, nível, alinhamento e planicidade da mesma. Além disso, é imprescindível que os profissionais responsáveis pela obra que tenham em mãos os projetos de primeira e segunda fiada e das elevações, o assentamento não pode ser executado debaixo de chuva e tem que evitar que os blocos sejam molhados durante a elevação. O conceito principal da estrutura utilizada no LSF é divisão da estrutura em uma grande quantidade de elementos estruturais, permitindo que cada um resista a uma pequena porção da carga total. Através da escolha desse critério, é possibilitado a utilização elementos mais esbeltos, mais leves e fáceis de manipular (CONSULSTEEL, 2015). Os painéis assim funcionam como sistema de vedação e como sistema estrutural. Os painéis são estruturais quando suportam as cargas da edificação, podendo ser internos e externos. (FREITAS E CASTRO 2006). 5.1.3 Lajes De acordo com Figueiró (2009), é importante a escolha de qual tipo de laje para a metodologia construtiva de alvenaria estrutural será empregada. As lajes possuem a característica de receber e transmitir as cargas permanentes e as cargas variáveis atuando com diafragma, distribuindo as tensões. As lajes podem ser armadas em uma ou em duas direções, necessitando ser sempre apoiadas em paredes estruturais. As que apresentam mais utilização são as lajes maciças armadas em duas direções. Contudo, como são moldadas in loco, constatou-se a necessidade do uso de formas, escoramentos, montagem de armação, relativamente mais complexas, o que reduz a racionalização e produtividade da construção. Uma alternativa viável a o emprego de lajes pré-fabricadas. Dentre as pré-fabricadas merece destaque as que apresentam o uso da pré-laje, que possuem grandes vantagens quanto a racionalização do processo construtivo e com isso reduzem os custos. No método LSF, seus elementos trabalham com apoios duplos e deverão, na maioria dos casos, transferir as cargas continuamente, ou seja, sem elementos de transição, até as fundações. Nesse sistema, as lajes podem denominadas quanto á 38 estrutura do seu contrapiso, podendo ser “seca” ou “úmida” (JARDIM; CAMPOS, 2015). As lajes em LSF apresentam componentes muito semelhantes aos painéis, são constituídos por perfis de aço galvanizado de seção Ue, denominados de vigas de piso, espaçados de acordo com a modulação do projeto a fim de que as cargas provenientes do carregamento e peso próprio da laje sejam transferidas para os painéis seguindo o conceito de estrutura alinhada. A laje úmida, é caracterizada assim, segundo Santiago, Freitas e Crasto (2012, p.54), “quando se utiliza uma chapa metálica ondulada aparafusada às vigas e preenchida com concreto que serve de base para o contrapiso”. Para assegurar o conforto térmico e acústico da edificação, é aplicado uma camada de lã de vidro compacta distribuída entre a chapa metálica e o concreto. Como acabamento, o contrapiso pode receber qualquer tipo de revestimento disponível e definido em projeto. Na figura 5.2 abaixo, apresenta um desenho esquemático dalaje úmida. Figura 5.2 - Desenho Esquemático da Laje Úmida. Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012). Em relação à laje seca, figura 5.3, para os mesmos autores (2012), é caracterizada pela não utilização de água em sua composição e por ser uma estrutura mais leve e rápida. Usualmente são utilizadas placas de OSB estruturais ou placas cimentícias dependendo do local de aplicação. A espessura das placas é definida de 39 acordo com o carregamento sobre a laje a fim de evitar deformações, e assim como na laje úmida, também são utilizados elementos isolantes de efeitos térmico acústicos, sendo que neste caso, é utilizado a lã de vidro entre as vigas e uma manta de polietileno expandido entre o contrapiso e a estrutura. Figura 5.3 - Desenho Esquemático da Laje Seca Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012). 5.1.4 Acabamentos e instalações No sistema de alvenaria estrutural, a utilização de rasgos horizontais ou inclinados nos blocos são totalmente dispensáveis e não fazem parte do arcabouço de boas técnicas executivas. Conforme Rauber (2005), qualquer instalação somente pode ser embutida na alvenaria verticalmente, nos furos dos blocos, por esse motivo a instalação elétrica deve ser distribuída através da laje, sendo os pontos de consumo alimentados na vertical. Para a instalação de tomadas e interruptores, existem blocos próprios e que já apresentam o recorte adequado e necessário. As instalações elétricas e hidráulicas no sistema LSF são projetadas e executadas de acordo com as conformações dos materiais utilizados na construção convencional. A vantagem do sistema é a facilidade de execução dessas instalações, pois, devido ao vazio interno das paredes e a presença dos furos nos montantes permite uma execução rápida e sem a necessidade de rasgar paredes. (CONSTRUSECO, 2018). 40 Após a descrição comparativa das principais etapas dos processos construtivos de alvenaria estrutura e LSF torna-se interessante apresentar o quadro-resumo 5.1 apresentado por Bortolotto (2015). Quadro 5.1 - Comparativo resumo comparativo dos sistemas construtivos Sistema Construtivo Convencional (Alvenaria estrutural) Sistema Construtivo LSF A estrutura é constituída de concreto armado, e a qualidade é determinada por diversos fatores inconstantes: mão-de- obra, temperatura, umidade do ar e matéria-prima. No sistema industrializado, a estrutura é de aço galvanizado, produto com certificação internacional e com rigorosos conceitos de qualidade No sistema convencional as paredes, portas e janelas tem precisão em centímetros No LSF a precisão é em milímetros O sistema utiliza produtos que podem apresentar degradação do meio ambiente como areia, tijolo, brita. No quesito sustentabilidade, o LSF é mais vantajoso devido ao fato de ser considerado ecologicamente correto, visto que o aço é um dos produtos mais reciclados em todo o mundo Na alvenaria, paredes precisam ser quebradas, gerando desperdício de material e é refazer a parede nos locais onde passou a tubulação ou eletrodutos. Para a colocação de canos e eletrodutos no sistema LSF não há desperdício, pois essa etapa é executada antes do fechamento interno e não é necessário quebrar paredes Fonte: Bortolotto (2015). 5.2 ESTUDOS CORRELATOS: ANÁLISE ECONÔMICA DOS MÉTODOS CONSTRUTIVOS Conforme as pesquisas realizadas durante a execução deste estudo e a partir de outros trabalhos, notou-se que as principais diferenças encontradas entre a estrutura em Light Steel Framing e a de Alvenaria Estrutural ocorre nas etapas de revestimento, cobertura, pintura, superestrutura e fechamento. As etapas de serviços preliminares, fundações, esquadrias, instalações elétricas e hidrossanitárias e serviços complementares não apresentam diferenças significativas no orçamento podendo ser dispensados na análise comparativa. Assim, neste tópico serão apresentados estudos publicados que perfazem o comparativo de custos do método Light Steel Framing com outros métodos construtivos. 41 a) Comparativo econômico da aplicação do Sistema Light Steel Framing em habitação de interesse social O estudo foi realizado por Bernardes et. al. (2012) e publicado na Revista de Arquitetura da IMED, vol. 1, n. 1, jan/jun 2012, p. 31-40. A proposta dos autores foi de apresentar um comparativo de viabilidade econômica entre o sistema LSF e o sistema convencional para a construção de 210 habitações de interesse social que seriam construídas no Loteamento Canaã, pertencente ao bairro São José, em Passo Fundo – RS. A área de referência está inserida na malha urbana do município de Passo Fundo/RS, possuindo uma área com aproximadamente 94 mil metros quadrados e situado a 5,00 Km do centro urbano da cidade, região noroeste da cidade. Nessa área será implantado um novo loteamento destinado a 210 unidades habitacionais de interesse social, contemplando em sua maioria mulheres, provedoras da família, que residem em áreas de risco e possuem renda mínima de até 03 salários mínimos mensais. Assim, trata-se de uma residência unifamiliar composta por dois dormitórios, uma sala, uma cozinha e um banheiro, com área total de 39,27 m², conforme figura 5.4. Figura 5.4 - Planta Humanizada da residência unifamiliar Fonte: Bernardes et. al. (2012). Quanto aos procedimentos técnicos, segundo Bernardes et. al. (2012) a residência possui pé direito de 2,60 m, estrutura em concreto armado, fundação em 42 radier (12cm), vedações externas de tijolos cerâmicos de seis furos rebocados em ambas as faces, pintura branca, cobertura com telhado inclinado de cerâmica com forro de PVC e câmara de ar ventilada. Ainda de acordo com os autores (2012), as aberturas seriam em alumínio e o revestimento cerâmico 45x45cm no piso e 30x60cm nas paredes do banheiro, com reservatório superior de 500L, considerando a execução no sistema convencional. Considerando o sistema Light Steel Framing, manteve-se o pé direito, as fundações, a pintura, cobertura, aberturas, revestimento cerâmico do piso e paredes. A estrutura adotada são os perfis de aço (LSF), vedações internas de placa de OSB, com recheio de lã de rocha e externamente placa cimentícia, com modulação de 1,20m (BERNARDES et. al., 2012) De acordo com os autores do presente estudo, as referências econômicas foram estimadas a partir de valores mercadológicos praticados na construção civil de habitação de interesse social para o sistema Light Steel Framing e os valores mensurados no sistema convencional, a partir dos dados do Sindicato da Indústria da Construção Civil no Estado do Rio Grande do Sul – SINDUSCON-RS, para residência popular, ambos valores em reais por metragem quadrada de construção. Com o projeto arquitetônico apresentado e a descrição dos materiais que serão utilizados na construção das futuras residências os autores estimaram e compararam valores em reais para os dois sistemas construtivos abordados. Para o sistema Light Steel Framing foi estimado o valor de R$ 1.200,00/m² (Hum mil e duzentos reais por metro quadrado), mês de referência outubro/2012, se obtêm um valor total de R$ 47.124,00 (Quarenta e sete mil e cento de vinte e quatro reais) para a construção de uma residência de 39,27m². Já no sistema convencional, conforme SINDUSCONRS (AGO/2012), o valor referência para a construção de habitação popular é de R$ 974,30 m² (novecentos e setenta e quatro reais e trinta centavos), para a construção da habitação em estudo seriam dispendidos R$ 38.260,00 (Trinta e oito mil e duzentos e sessenta reais) (BERNARDES et. al., 2012). De acordo com os autores (2012), o comparativo entre os dois sistemas construtivos demonstrou que o LSF apresentou valores finais 23,15% maiores que o sistema convencional, em virtude de ser uma tecnologia relativamente nova na região de estudo