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COMPARATIVO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS, CONVENCIONAL E WOOD FRAME EM RESIDÊNCIAS UNIFAMILIARES Caio Camargo Penteado Correa Fernandes Vasques1 1 Acadêmico do Curso Engenharia de Estruturas do Centro Universitário de Lins - Unilins, Lins- SP, Brasil Luciana Maria Bonvino Figueiredo Pizzo2 2 Docente do Curso Engenharia de Estruturas do Centro Universitário de Lins - Unilins, Lins-SP, Brasil. Resumo A possibilidade de utilizar novos materiais e tecnologias construtivas residenciais com um custo baixo incentivou a realização desse trabalho, cujo foco principal é comparar o custo de residências no sistema construtivo convencional e Wood Frame. O presente estudo se faz através da comparação destes custos de construção para um modelo de casa com aproximadamente 74,00m², com intuito de demonstrar o custo-benefício de cada um dos sistemas acima citados. Trabalhou-se com as hipóteses de que cada método e técnica têm seus prós e contras em relação ao custo-benefício e agilidade de cada um. O quadro comparativo demonstra as tecnologias dos sistemas, bem como seu custo e mão de obra. Foi analisada através de pesquisas bibliográficas e seus métodos de construção. Diante destes, possibilita o conhecimento de custos dos casos analisado. Palavras chaves – Sistema Convencional. Wood Frame. Sistemas Construtivos. Abstract The possibility of using new materials and residential construction technologies with a low cost encouraged the completion of this work, whose main focus is to compare the cost of homes in the conventional building system and Wood Frame. This study is done by comparing these costs to build for a model home with approximately 74.00 m², aiming to demonstrate the cost-benefit of each of the systems mentioned above. We worked with the assumptions that each method and technique has its pros and cons regarding cost-benefit and agility of each. The comparative table shows the technologies of the systems as well as cost and manpower. Was analyzed through literature searches and their construction methods. Given these, enables knowledge cost of cases analyzed. Keywords – Conventional System. Wood Frame. Building Systems. 1 Introdução O presente estudo aborda e compara dois sistemas correntes e comuns, para a edificação de residência unifamiliar, utilizados no mercado da construção civil, (1) com estruturas em Concreto Armado e fechamento em alvenaria e (2) Wood Frame. Neste trabalho, o sistema com estrutura em Concreto Armado e fechamento em alvenaria, será chamado de “sistema convencional”. Nas construções brasileiras, pela escassez de conhecimento de outros sistemas, há o predomínio do uso do sistema convencional, em detrimento de outros possíveis sistemas construtivos. Para um país como o Brasil, onde se tem um alto índice de déficit de casas com baixo custo, ter acesso a uma boa moradia unifamiliar, com custo acessível, é um grande desafio. Levantou-se, portanto, a hipótese de que pouco se busca e ou se conhece sobre soluções alternativas ao sistema convencional. Esta pesquisa tem como meta, diante desse panorama, avaliar, através de análise comparativa, os custos na construção de uma mesma casa unifamiliar de padrão médio, projetada com a utilização dos dois sistemas, o Convencional e o Wood Frame. Pretende-se, através desta análise, apresentar qual é a melhor indicação para cada situação em termos de qualidade e rapidez da obra; considerando-se ainda, a avaliação da melhor relação entre custo- benefício. Conhecer esses sistemas construtivos é de suma importância, por exemplo, no planejamento da obra e na orientação aos clientes, sobre os preços, as vantagens e as desvantagens dos sistemas em questão. Os objetivos da presente pesquisa são, portanto, abordar e comparar os dois sistemas construtivos: o Convencional e Wood Frame. Os processos construtivos de ambos os métodos, seus problemas e soluções, são discutidos avaliando-se as informações e os dados a respeito de gerenciamento, planejamento, montagem, logística e suas aplicações em residências de padrão médio. Na comparação desses dois sistemas construtivos avalia-se qual o mais vantajoso para o tipo de construção e região adotadas, e analisadas as possibilidades e soluções para as adversidades frequentemente encontradas na aplicação desses procedimentos. A presente pesquisa pretende colaborar trazendo à discussão outras possibilidades do uso das tecnologias existentes na construção civil, pois a demanda do mercado na busca de prazos cada vez menores e de alta qualidade vem crescendo e forçando a construção civil a buscar novos desafios e tecnologias nos mais diversos setores. O sistema construtivo convencional com estruturas de concreto armado e fechamento em alvenaria, ainda é a mais empregada, no Brasil, pela sua popularidade e pelo hábito que os trabalhadores da construção civil têm no uso do sistema. O Wood Frame, pela sua resistência, rapidez, diferencial técnico, mercadológico e, principalmente, comprometimento com o meio ambiente, esse sistema estrutural vem ganhando cada vez mais espaço, mas no Brasil, ele é pouco utilizado, seja por falta de conhecimento técnico sobre o sistema, seja por preconceito associado à má utilização da madeira como material de construção ou ainda, em alguns casos, por falta de normatização. Este estudo pretende apresentar os custos do Wood Frame e refinar o conhecimento dessa técnica e sistema construtivo para atender às necessidades mercadológicas e, ao mesmo tempo, elaborar novas soluções e avanços em busca de uma excelência técnica construtiva. O homem e a construção civil O homem, historicamente, sempre foi capaz de erguer grandes construções. Continua crescendo e evoluindo suas técnicas de construção de obras monumentais e grandiosas, imponentes e que demostram resistir ao tempo, desafiando a gravidade, para deixar para as futuras gerações uma rica herança. Houve, porém, uma “parada” sobre determinadas técnicas e uso de determinados materiais para construção civil, principalmente para as residências. É de extrema urgência a revisão e a aquisição do conhecimento de novas técnicas construtivas a fim de se modernizar este setor, oferecer qualidade e facilitar a aquisição de moradia de forma universal. No território nacional, observa-se o predomínio do uso do sistema convencional, seja a construção em tijolo cerâmico ou concreto. Apesar da baixa produtividade e, principalmente pelo grande desperdício de materiais e presença de resíduos quando utilizada esta técnica, nota-se que um dos maiores problemas enfrentados é a questão de uma boa moradia unifamiliar com custo acessível. Levantou-se a hipótese, diante de tal situação, de que pouco se busca e ou se conhece em soluções alternativas ao sistema convencional. A falta de informações e de interesse por meios e técnicas construtivas alternativas em relação ao convencional acaba gerando uma insegurança na escolha, pois é uma situação que envolve valores altos, dificultando a aquisição da casa própria pela maioria da população. 2 Sistema Construtivo Convencional O concreto armado é, segundo Martins (2009), o sistema construtivo de paredes e muros, ou obras semelhantes, executadas com pedras naturais, tijolos ou blocos unidos entre si com ou sem argamassa de ligação, em fiadas horizontais que se repetem sobrepondo-se sobre as outras, ou em camadas parecidas, formando um conjunto rígido e coeso. O sistema convencional é formado por pilares, vigas e lajes de concreto armado, sendo que os vãos são preenchidos com tijolos cerâmicos para vedação. O peso da construção, neste caso, é distribuído nos pilares, vigas, lajes e fundações e, por isso, as paredes são conhecidas como não- portantes. Na construção de elementos como pilares e vigas são usados aço estrutural e formas de madeira. Após a construção das paredes, é preciso rasgá-las para embutiras instalações hidráulicas e elétricas. A etapa de revestimento, caracterizada pela aplicação do chapisco, massa grossa (emboço), massa fina (reboco) e pintura, deve ser iniciada em seguida. Na construção civil brasileira, ainda é predominante o sistema convencional caraterizada pela baixa produtividade e principalmente pelo grande desperdício, mas o país já mostra indícios de dominar a tecnologia de obras industrializadas, tanto na área industrial quanto na residencial, possibilitando a execução de construções com rapidez e qualidade. No Brasil, a estrutura convencional, por conta de sua enorme popularidade, ainda é a mais empregada, daí vem à familiaridade com a qual os trabalhadores da construção civil têm com o sistema. Figura 1 – Elementos do Concreto Armado Fonte: http://www.edifique.arq.br/ (2014) Esse sistema de construção utiliza barras de aço, como armaduras, as quais são inseridas no concreto moldado “in loco”, em formas de madeira, possibilitando a obtenção de estruturas que resistam a qualquer tipo de carga (GISAH & THOMPSON, 2013). Engenheiros e arquitetos especialistas nessa área, devem realizar um cálculo estrutural, que resultará num projeto estrutural. São definidas, nesse processo, as dimensões dos pilares, vigas e lajes, e também as armaduras e a composição do concreto a ser utilizado, em função das cargas a que estará submetido o edifício. Os riscos que podem ocorrer decorrentes da execução empírica ou inadequada de estruturas de concreto armado, não serão invalidados por esse cálculo. Do ponto de vista econômico e ambiental, é relevante também, o estudo das formas de madeira. Sem comprometer a qualidade final da estrutura, deve-se buscar uma forma de reutilização das madeiras. A alvenaria, que não é dimensionada para resistir às ações além de seu próprio peso, é utilizada como elemento de fechamento, sendo a vedação vertical responsável pelo fechamento da edificação e também pela divisão dos ambientes internos. Existem dois tipos de blocos cerâmicos mais utilizados: os de vedação, destinados à execução de paredes, com capacidade de suportar seu peso próprio e pequenas cargas, geralmente utilizados com os furos na horizontal; e o bloco estrutural ou portante. Além de exercerem função de paredes, podem ser utilizados em edificações substituindo pilares e vigas de concreto, por sua elevada resistência mecânica. Para vedação, o bloco cerâmico mais utilizado é o de 06 (seis) e 08 (oito) furos. No entanto, no processo construtivo convencional, a maioria das edificações utiliza as paredes de alvenaria, para o fechamento dos vãos. 2.1 Alvenaria A utilização da alvenaria como uma técnica de construção, é tão antiga como a história da arquitetura, iniciada com as primeiras civilizações, cerca de 9.000 a 7.000 a.C. A “simplicidade” da colocação de uma pedra sobre outra, permitiu a sobrevivência dos recém-sedentários que, naturalmente, foram aperfeiçoando os materiais e as tecnologias ao longo dos tempos. Figura 2 – Elementos da Alvenaria Fonte: http://www.edifique.arq.br/ (2014) A construção em alvenaria como elemento de fechamento, perdeu a condição de principal estrutura suporte, no início do século XX, com o surgimento de edifícios em grandes alturas, mantendo, porém, sua supremacia em edifícios de um e dois pavimentos. Na década de 60, ressurgiu na Europa e EUA, com o desenvolvimento do PCAE (Processos Construtivos de Alvenaria Estrutural), para os edifícios de multipavimentos, mas continuou sendo bastante utilizado como material para vedação, principalmente vedação externa dos edifícios. As anomalias nas edificações, o aumento de custos, tempo gasto na execução e desgaste da obra, são resultado do nível de qualidade dos materiais empregados, das incorreções na concepção e nas deficiências da execução. São, portanto, desempenhos não compatíveis com a importância funcional e econômica da alvenaria, comprometendo o resultado esperado nesta técnica construtiva. 2.2 Revestimentos Possuindo inúmeras funções, os revestimentos podem proporcionar desde um acabamento adequado à alvenaria, como também garantir resistência mecânica, além de proteger da umidade e dos agentes agressivos, além de serem responsáveis por proporcionar maior conforto térmico- acústico; sendo, portanto, fatores que determinam a escolha dos itens que compõem o revestimento de uma obra. Os tipos e a espessura dos revestimentos variam também de acordo com o método construtivo empregado e dentre os tipos que variam por causa deste fator, quatro itens são de grande importância neste estudo: o chapisco, o emboço, o reboco e o gesso. Figura 3 – Revestimento Fonte: http://www.atlanmaq.com.br/catalogos/m_obra_man ual/ (2014) Chapisco A primeira camada aplicada nos blocos cerâmicos é o chapisco. Possuindo uma superfície porosa e feita de argamassa, tem como objetivo garantir que o revestimento que vem a seguir possua uma maior aderência ao substrato. Existem algumas opções de chapisco: O tradicional, aplicado manualmente com traço 1:3 (areia média ou grossa) sem peneirar; O peneirado, que proporciona um acabamento mais uniforme; O industrializado, aplicado com desempenadeira dentada; O rolado, industrializado. Os dois últimos possibilitam uma camada de revestimento menos espessa, proporcionando melhor aderência sobre as estruturas de concreto (GISAH & THOMPSON, 2013). A espessura dessa camada deve ser de 3 a 5 mm, ser fina e uniforme. Após três dias pode ser executado o emboço. Esta etapa não deve demorar mais de duas horas e trinta minutos para começar após a argamassa estar misturada com água ou mostrar sinais de endurecimento. Emboço O emboço é a camada que deve ser realizada posteriormente ao chapisco, sendo necessário para a sua execução, montar, com o auxilio do prumo, um quadro com quatro taliscas por vez, fixadas com uma pequena quantidade de argamassa, com o intuito de que o emboço fique nivelado e a parede quase finalizada para o acabamento final. A massa é aplicada com o auxílio de uma régua, regularizada com o auxílio de um sarrafo, e posteriormente o acabamento é realizado com uma desempenadeira de madeira para minimizar o consumo do reboco. A espessura desta camada é de cerca de 2,5 cm em média sobre tijolos cerâmicos comuns (GISAH & THOMPSON, 2013). Reboco É a última camada antes da massa corrida ou gesso, aplicada posteriormente ao emboço. Sua função é a de regularizar qualquer imperfeição que possa ter ocorrido na execução do emboço, sendo aplicada com desempenadeira de madeira. Gesso O gesso é utilizado na execução de acabamentos internos, o gesso é usado para recobrir paredes e tetos. É aplicado diretamente sobre o bloco cerâmico, bloco de concreto ou sobre a argamassa. A espessura desta camada depende diretamente do substrato. Caso o substrato esteja uniforme, a camada será de aproximadamente 5 mm, podendo chegar a 10 mm. No Brasil, a aplicação manual é mais comum, entretanto também pode ser jateado (GISAH & THOMPSON, 2013). O nivelamento da parede, a umidade do substrato, e possíveis áreas críticas, devem ser previamente verificados, antes da sua aplicação. Algumas das vantagens da aplicação do gesso como revestimento interno é o seu custo ser inferior ao de argamassa com massa corrida, além da alta produtividade e do bom acabamento para pintura. Por possuir espessura menor do que o revestimento com massa corrida de argamassa, o acabamento de gesso apresenta algumas desvantagens como, por exemplo, a necessidade de uma base bem regular, devido ao fato de possuir grande susceptibilidade à deformação dos substratos, é mais frágil a choques. Na realização da sua aplicação, a base deve estar bem limpa e sem a presença de pó, a fim de evitar problemas futuros com a pintura, como o descolamento da camada aplicada. A aplicação pode ser feita em faixas,com movimento vai e vem, sendo que a camada seguinte deve ser sempre perpendicular a anterior. Deve ser aplicado com desempenadeira de PVC ou rolo. 2.3 Vantagens e desvantagens do uso Sistema Convencional Dentre as vantagens podemos citar: Bom isolamento térmico e acústico; Boa estanqueidade à água; Excelente resistência mecânica ao fogo; Durabilidade superior a qualquer outro material; Facilidade de produção por montagem ou conformação; Facilidade e baixo custo dos componentes; Excelente versatilidade e flexibilidade; Ótima aceitação pelo usuário e sociedade. Dentre as desvantagens podemos citar: Baixa produtividade na execução; Elevada massa por unidade de superfície; Domínio técnico centrado na mão de obra executora; Necessidade de materiais adicionais para ter a textura lisa; Deficiente na limpeza e higienização; “Desconstrução” para instalação de rede hidrosanitária e elétrica, o que gera desperdício. A alvenaria de bloco cerâmico é a estrutura de vedação mais popular utilizada em território brasileiro. Considerando-se o alto índice de carência em habitação no país, juntamente com a maior desvantagem deste tipo de técnica, que é o tempo de execução, acredita-se que este sistema não seria o mais adequado para a situação brasileira. Não somente por esta razão, mas considerando- se também o peso da edificação, pois o concreto armado é mais pesado em comparação ao outro material estudado. 3 Wood Frame O Wood Frame é o método predominante, nos Estados Unidos, na construção de casas, apartamentos, edifícios comerciais e industriais, que podem alcançar até cinco andares. As residências em “Wood frame” são econômicas, com ótimo isolamento térmico, o que proporciona o máximo de conforto. Este sistema de construção permite também a criação de estilos arquitetônicos dos mais variados e tradicionais, até à arquitetura futurística. Distingue-se, dentro do sistema Wood frame, ainda dois tipos clássicos de construções, “Platform frame” e o “Balloon frame”. Ergue-se um andar e cobre-se, formando uma plataforma, no primeiro tipo sobre ela constrói-se o próximo andar e assim por diante. É o sistema mais usado atualmente e o qual será contemplado. Após sua decadência na arquitetura monumental, a madeira cede lugar ao ferro, ao aço e ao concreto, e teve aplicação numa escala imensa na arquitetura vernácular americana, como resultado deste sistema. O método tradicional de poste e viga requeria madeiras muito pesadas, de grande seção, e considerável habilidade de carpintaria na lavração. Com o sistema Wood frame, foram requeridas apenas habilidades elementares para fixar por pregação somente peças leves de dimensões padronizadas, em madeira. Este sistema versátil e simples tornou-se a maneira de fazer casas na América do Norte, mesmo naquelas com lâmina de tijolos nas paredes externas em lugar do fechamento em madeira. O segundo tipo, menos usado, tem montantes que vão do solo até o telhado do segundo andar, sendo restritivo para a altura da construção. O sistema plataforma se originou do sistema Balloon frame. O fato de o Platform frame ter se tornado altamente padronizado e somado a sua simplicidade, tem feito com que ele seja mais usado do que o próprio sistema “Balloon” ao qual vem substituindo. Em conjunto com as placas estruturais LP OSB Home, as estruturas em madeira ou aço, permitem a construção de edificações leves, tão resistentes quanto às de concreto. O sistema, extremamente flexível, permite a utilização de qualquer tipo de acabamento exterior e interior, pode ser aplicado em qualquer estilo arquitetônico e é indicado tanto para edificações unifamiliares de pequeno ou médio porte como para construções multifamiliares e com altura de até cinco pavimentos. A técnica de construção de edifícios, denominada Wood frame é muito usada em diversos países do mundo, em especial no continente norte americano e no norte da Europa. O material estrutural principal do sistema é a madeira. Aplicada em forma de perfis montantes com duas polegadas de largura com seção que pode variar de 04 (quatro) a 12 (doze) polegadas. As primeiras casas em madeira, das quais temos notícias, e que foram transportadas para o local de montagem, surgiram ainda no período colonial, como nos casos das casas pré-fabricadas em 1578, levadas da Inglaterra ao Canadá e o da Great House, construída por Edward Winslow em 1624, levada da Inglaterra até Massachussets e depois remontada em outros lugares (SOUZA, 2013). Apesar de já demonstrarem facilidades importantes na sua construção, nesse período, as casas pré-fabricadas eram ainda casos pontuais, pois somente com a Revolução Industrial e com a expansão nos EUA é que os sistemas pré-fabricados ganharam impulso. A população do país multiplicou-se por dez, sendo necessário recorrer aos materiais disponíveis localmente e a métodos práticos e céleres que permitissem aumentar a produtividade na construção de novas habitações. O espaço entre os elementos de madeira, encaixados entre si em posições horizontais, verticais ou inclinadas, era então preenchido por argamassa e pedras ou tijolos. Com estrutura em madeira, este tipo de sistema construtivo é usualmente designado por Wood frame. A madeira passou a ser utilizada, então, como o principal elemento estrutural dos edifícios e assim permaneceu até os dias de hoje. Wood frame é um método construtivo onde se faz, primeiramente, um esqueleto de ripas de madeira, possível de se obter a partir de inovações nas maquinarias e serrarias mecânicas, que permitiram a obtenção de secções de madeira muito fina e com maior rapidez. A introdução de técnicas industrializadas, portanto, permitiu a realização de uma construção mais barata, capaz de ser facilmente montada e desmontada, substituindo o emprego dos carpinteiros por mão de obra não especializada. Os povos do norte da Europa, através da colonização da América, levaram consigo os seus conhecimentos de marcenaria e carpintaria tendo à sua disposição abundantes recursos florestais. Cidades inteiras eram construídas com estruturas em madeira, usando elementos de grande secção (SOUZA, 2013). No Brasil, disponível há aproximadamente 15 anos, só agora começa a se disseminar, sobretudo em regiões com boa oferta de madeira reflorestada, como o Paraná e o Espírito Santo. “Se pretendemos melhorar o clima e cuidar da natureza, é imprescindível passarmos a usar matéria-prima renovável e industrializar os processos”, avalia Caio Bonatto, da fornecedora Tecverde, que cita como vantagens a redução de 80% das emissões de CO2 durante a construção e de 85% dos resíduos do canteiro. O tempo de obra é ao menos 25% menor que no sistema convencional. O ponto crítico nos vários sistemas do gênero, a oferta de mão de obra, é melhor neste caso, em que as paredes são montadas na fábrica e levadas prontas para o local da construção. Figura 4 – Detalhe da vedação externa Fonte: www.ipog.edu.br (2014) Segundo a LP Brasil Building Products, em entrevista a revista Téchne, (http://www.revistatechne.com.br/engenhari a-civil/161/imprime182186.asp) apesar de o Wood frame ser utilizado em outros países, a atual norma brasileira NBR 7190:1997 - Projeto de Estruturas de Madeira - não apresenta critérios muito apropriados para o dimensionamento dessas estruturas leves, pois consideram, em suas especificações, dimensões mínimas para elementos estruturais considerando-se a segurança de estruturas isostáticas e de treliças. É necessário, portanto, observar normas de outros países nesse dimensionamento. Figura 5 – Detalhe da parede externa Fonte: www.ipog.edu.br (2014) O que dificulta o crescimento das técnicas alternativas, no Brasil, é a sua tímida divulgação e muita insegurança quanto ao sistema. Isso ocorre por falta de conhecimento técnico, por falta de normatização e pela crença deque o uso da madeira pode gerar o desmatamento, provocando consequente desastre ecológico. Etapas construtivas do Wood Frame 3.1 Fundação O tipo de fundação escolhida deve levar em conta as cargas especificadas no projeto e o tipo de solo existente. Nos países que possuem inverno rigoroso, em alguns deles, a fundação das casas em Wood frame é composta por estruturas subterrâneas de paredes, tecnicamente chamadas de “basement wall”, que formam compartimentos abaixo do nível do solo (com pelo menos 60 cm), servindo para aumentar a temperatura das casas, pois nesta cota o congelamento não afeta o conforto térmico dos cômodos subterrâneos (MOLINA & CALIL JUNIOR, p. 143-156, 2010). Segundo Nanami apud (MOLINA & CALIL JUNIOR, p. 143-156, 2010) essas dimensões levam em consideração, além de outros fatores, a ventilação no compartimento subterrâneo. Figura 6 – Basement wall e arranque para fixação dos painéis Fonte: Sistema construtivo em wood frame para casas de madeira (MOLINA & CALIL JUNIOR, 2010). Usada principalmente pelos norte- americanos, a técnica “basement wall” sustenta cargas de piso, de paredes, de telhados e outras cargas da construção, que pode ser tanto em madeira como também em concreto, sendo este último o mais utilizado. Neste tipo de fundação também é muito comum à utilização de vigas de madeira com seção I sobre o basement wall para a sustentação e distribuição das cargas provenientes da edificação. A transmissão das cargas verticais acontece, neste caso, de forma não concentrada, tornando a fundação uma etapa bastante rápida e econômica. A principal estrutura utilizada nas casas em Wood frame é de madeira e a distribuição das cargas se dá ao longo das paredes. Figura 7 – Detalhe da fundação do tipo Radier Fonte: http://teamcyklo.wordpress.com/ (2014) Sendo a fundação leve e as cargas distribuídas ao longo das paredes, uma boa solução para a fundação é o radier ou ainda a sapata corrida. Nos países como o Brasil, de clima tropical, a utilização de basement wall também pode ser muito interessante para garantir o conforto térmico da edificação, principalmente daquelas construídas em regiões com temperaturas muito elevadas. 3.2 Piso Nas casas em Wood frame, nos pavimentos superiores, são utilizados decks constituídos por chapas de OSB (Orinteded Strand Board) apoiadas sobre vigas de madeira geralmente com seções retangulares ou I (com mesas formadas por madeira maciça ou LVL (Laminated Venner Lumber) e alma de OSB ou compensado) (MOLINA & CALIL JUNIOR, p. 143-156, 2010). Neste caso, a utilização de vigas I, é interessante, pois proporcionam pisos leves e eficientes, resistentes aos esforços de flexão decorrentes das ações de peso próprio e acidentais. As ligações coladas (com resinas estruturais) entre a alma e as mesas da viga I, neste caso, são rígidas e, com isso, o deck, ao receber as cargas, que são perpendiculares ao seu plano, apresenta pequenos deslocamentos. Sobre o deck de madeira são utilizados revestimentos de carpetes ou pisos projetados com manta intermediária com o objetivo de garantir a isolação acústica. A chapa de OSB, que compõe o deck, funciona como contrapiso. Figura 8 – Detalhe do deck com chapa de OSB Fonte: http://www.jular.pt/ (2014) Além disso, nas áreas úmidas utilizam-se chapas cimentíceas coladas diretamente sobre o contrapiso de OSB, sendo que sobre as chapas cimentíceas é aplicada uma impermeabilização do tipo membrana acrílica impermeável, esta aplicação é feita por pintura. Entre as placas cimentíceas, nas juntas, bem como nos cantos com as paredes, aplica-se fibra de vidro com estruturante. Coloca-se o piso frio com argamassa colante, sobre a impermeabilização. De acordo com a Revista Téchne (LIGHT wood frame..., 2009), na composição dos pisos das áreas úmidas. Em alguns casos são utilizadas chapas de compensado naval, ou impermeabilizantes, à base de resina de mamona para a madeira, ao invés de chapas cimentíceas. No piso do primeiro pavimento aplicam-se as técnicas tradicionais de alvenaria. 3.3 Paredes As paredes são compostas por montantes verticais em madeira, dispostos em consonância com painéis de OSB. As ligações entre os elementos estruturais no painel são realizadas com a utilização de pregos, sendo que, estes elementos metálicos de fixação necessariamente, devem ser galvanizados, pois deverão ter vida longa de serviço (MOLINA & CALIL JUNIOR, p. 143-156, 2010). No Chile, e em alguns outros países, são utilizados grampos para fixação entre os elementos que compõem o painel. É importante esclarecer que, principalmente no Brasil, existe preconceito em relação à utilização de madeira e pregos na construção, por ser considerado um processo primitivo e de baixa qualidade. Nos países em que a madeira é bastante utilizada o prego é considerado ótimo recurso para fixação. Ainda segundo a Revista Téchne (PRONTA entrega..., 2009), no Wood frame são utilizados pregos do tipo ardox ou do tipo anelado que dificultam o arrancamento, especialmente em madeiras macias como as utilizadas nos painéis em Wood frame (coníferas). Os montantes que se encontram nestas regiões, para as aberturas de portas e janelas, devem ser deslocados lateralmente, mas nunca eliminados. Sempre que possível, o projeto arquitetônico deve conter elementos que facilitem a ventilação e a iluminação naturais, evitando o uso de ar condicionado e minimizando o uso de energia elétrica. Figura 9 – Detalhe dos montantes verticais para fixação dos painéis Fonte: http://construindo.org/ (2014) O piso superior da edificação é apoiado nas paredes, as quais solicitam os montantes na direção paralela às fibras que, descarregam os esforços no pavimento inferior ou fundação. O Wood frame tem grande capacidade de resistir aos esforços de vento, devido à rigidez das paredes e pisos nos seus planos Com os esforços horizontais, a parede frontal, situada ao vento, é solicitada perpendicularmente ao seu plano, resultando em esforços de flexão nos montantes e chapas de OSB. Essa parede transfere os esforços para os pisos, superior e inferior, que os receberão como carga distribuída. Neste caso, admite-se, por simplificação, o piso como sendo uma viga horizontal submetida ao esforço de flexão transferido pela parede. A cortante que surge nesta viga deve ser resistida pelo conjunto formado pelas chapas de OSB e as vigas que compõem o piso. A ligação entre esses elementos são definidas em função dessa cortante. Essa viga horizontal de piso distribui as cargas nas paredes laterais que deverão ser dimensionadas pelo cisalhamento e por isso são chamadas de shear wall. Os painéis em Wood frame, em países como o Chile e a Alemanha, são geralmente confeccionados na indústria e, posteriormente, transportados para o local da obra. O comportamento estrutural do Wood frame é superior ao da alvenaria estrutural, em peso, resistência, conforto térmico e acústico. No Wood frame, além disso, cada elemento recebe esforços de diferentes naturezas, sempre conjugados com outros elementos, sendo que as estruturas em Wood frame apresentam redundância e hiperestaticidade. 3.4 Instalações elétricas e hidráulicas Elas podem ser idênticas ao de uma construção convencional, mas comparando- se com as construções em alvenaria, o uso de paredes agrega praticidade e agilidade à construção e em eventuais reparos, ao permitir embutir as instalações nos vãos internos aos montantes. Figura 10 – Detalhe de instalações hidráulicas Fonte: http://www.lpbrasil.com.br/ (2014) 3.5 Revestimentos Os revestimentos podem ser usados tanto dentro quanto fora da casa. As paredes externas, por exemplo, podem ser revestidas com sidings de aço, madeira e PVC, que são desenvolvidos especificamente para este sistema, mas também podem ser utilizados outros tipos de materiais como placas cimentíceas quedão um acabamento semelhante ao da alvenaria, além de tijolos aparentes e argamassa armada. Para proteger o sistema das intempéries (por exemplo, contra a umidade), o revestimento tipo “TYVEK” tem essa função mas, de uma maneira geral, o revestimento visa também atender os requisitos de arquitetura e funcionar como isolante térmico. Em áreas que estão expostas à água como, por exemplo, banheiros e cozinhas, são utilizadas placas cimentíceas com selador acrílico anti-fungo e pintura de resina acrílica pura, ou ainda placas de gesso acartonado revestidas por azulejos. Nas paredes, além disso, devem ser utilizados mecanismos que garantam a estanqueidade do sistema. Para melhorar o desempenho térmico e acústico, do sistema, devem ser utilizadas mantas de lã de vidro, no interior dos painéis Wood frame. Figura 11 – Paredes externas com revestimento Fonte: http://madeirasmg.com.br/ (2014) 3.6 Contraventamento As paredes em Wood frame funcionam também como um sistema de contraventamento, o qual, na posição vertical da edificação é feito com a fixação de placas de OSB nas faces externas das paredes. 3.7 Telhado Geralmente, sobre as paredes do último piso da edificação, são posicionadas treliças industrializadas de madeira com conectores do tipo chapas de dentes estampados. O espaçamento entre as treliças, dependendo do tipo de telha utilizada, pode variar entre 60 cm e 120 cm. Por ser uma estrutura leve de cobertura há um alívio das cargas nos nós das treliças diminuindo o espaçamento entre elas. A partir da utilização de treliças industrializadas é possível reduzir o peso da cobertura em até 40%, pois as seções dos elementos que a compõem são de pequenas dimensões (3 cm x 7 cm). Figura 12 – Estrutura da cobertura Fonte: http://www.apreflorestas.com.br/ (2014) Nem sempre, o banzo inferior das treliças, é o nível de referência para aplicação do forro. Tipos de telhas como as shingle, demandam um deck de OSB para servir de base sobre as treliças. Em se tratando de telhas cerâmicas, são utilizadas diretamente ripas sobre as treliças, tomando-se o cuidado de se aplicar uma manta de sobcobertura antes do ripamento para garantir a estanqueidade. Também podem ser utilizadas telhas metálicas, de fibrocimento e asfálticas. 3.8 Madeira utilizada Normalmente a madeira utilizada, no sistema de Wood frame é a de Pinus, pois por ser conífera é mais leve, não apresenta cerne e seu lenho é totalmente permeável ao tratamento de preservação, o que não ocorre com a maioria das madeiras nativas brasileiras e com o eucalipto que são folhosas. Para o Wood frame, o tratamento mais recomendado é aquele feito em autoclave com produtos hidrossolúveis, sendo que estes tornam a madeira imune ao ataque de fungos e cupins. De acordo com Molina & Calil Junior (2010) a exposição direta da madeira aos fatores ambientais, em razão do seu uso sem um tratamento adequado, permite o ataque biológico de insetos e microrganismos, comprometendo a segurança das construções com esse material. Principalmente nas regiões Sul, Sudeste e Centro-oeste, o Brasil apresenta uma grande área de florestas plantadas de pinus, tornando o sistema Wood frame sustentável, do ponto de vista de demanda. Mas como para o Wood frame não existem normas brasileiras no que se refere ao tratamento preservante do sistema, os construtores utilizam como referência as normas norte- americanas e canadenses que recomendam a retenção mínima de 4,0 kg de ingrediente ativo/m³ para madeiras utilizadas em aplicações gerais. Para peças sujeitas ao contato direto com a fundação de concreto ou umidade a recomendação mínima é de 6,5 kg de ingrediente ativo/m³. No Brasil o tratamento mais recomendado utiliza produtos hidrossolúveis, em especial o CCA (Cobre-Cromo-Arsênio) e o CCB (Cobre- Cromo-Boro). 3.9 Vantagens e desvantagens do uso de Wood Frame Vantagens: Obra seca e limpa, gerando menos resíduos; Pré-construção em ambiente industrializado, reduzindo o tempo da obra; Utiliza madeira de reflorestamento, única matéria prima renovável na construção civil; Sustentabilidade, rapidez e limpeza da obra, durabilidade e eficiência das construções; Estabilidade do preço da matéria prima; Flexibilidade de projeto; Conforto e resistência. Desvantagens: Mão de obra especializada; Altura das edificações de no máximo cinco pavimentos; Baixa oferta de mão de obra especializada; Baixa oferta de ferramentas específicas; Resistência do mercado à mudança. No Brasil, a prática do sistema Wood frame depende, quase que exclusivamente, do conhecimento da técnica, pois visto que, além das poucas desvantagens em relação aos demais sistemas, trata-se de uma construção de casas de madeira de alta tecnologia, qualidade, velocidade, flexibilidade, conforto térmico e acústico e com preço competitivo. A divulgação e conscientização da população e do poder público, em relação às técnicas e materiais, podem mudar a realidade brasileira em termos de habitação. Figura 13 – Residência em Wood Frame concluída Fonte: http://madeirasmg.com.br/ (2014) 4 Metodologia Para a realização do trabalho foi utilizado o método comparativo de custos. Recurso este que procede das análises dos sistemas construtivos, com a perspectiva de ressaltar as diferenças e as similaridades entre eles. 5 Comparação entre custos dos Sistemas Construtivos Há alguns anos atrás, se por um lado definia o preço de um empreendimento pela soma de seu custo mais o lucro desejado pela construtora e pelos investidores, atualmente, o preço de uma obra é definido pelo lucro mais a economia do sistema construtivo. Portanto, com um mercado que regula os preços, caso se deseje manter a rentabilidade do empreendimento, deve-se buscar uma racionalização dos custos da obra, para quem sabe até maximizar os lucros. Na composição dos custos, um dos aspectos que tem maior peso, é a mão-de-obra. Por este motivo, hoje em dia, é uma das grandes preocupações das empresas. Além da falta de mão-de-obra bruta, também existe um déficit ainda maior com relação aos trabalhadores qualificados. A maioria dos operários da construção civil trabalha na informalidade. Muitos desses trabalhadores não têm interesse em se especializar porque estão satisfeitos com os serviços informais. A falta de desejo em especializar-se ocorre também pelo fato de que a maioria dos cursos oferecidos é à noite ou nos finais de semana, objetivando não atrapalhar o horário de trabalho dos operários, mas devido ao cansaço da rotina diária, somada a outras dificuldades, os cursos tem pouca procura. Portanto, diante desse quadro, a eficiência dos sistemas racionalizados fica comprometida, pois profissionais desqualificados apresentam uma produtividade menor, além de uma qualidade mais baixa dos seus serviços. Para elucidar a comparação entre os sistemas construtivos, foi criado um projeto modelo de uma residência, podendo ser executada em ambos os sistemas, com área de aproximadamente 74,00m². Os levantamentos da quantidade de serviço foram realizados através do estudo do projeto arquitetônico e de informações pesquisadas com empresas especializadas. Para o levantamento da quantidade de insumos, utilizaram-se composições unitárias de preço. Alguns itens já foram fornecidos, no entanto, para aqueles que ainda não possuíam, as estimativas foram feitas a partir de índices de consumo com base em outras obras já executadas. E o prazo para de execução das obras foram de 8 meses para o sistema convencional, já para o sistema Wood Frame foi de 2 meses. Figura 14 – Planta modelo Fonte: Acervo Próprio (2014) Figura 15 – Resumo da estimativa de custos sistema convencional Fonte: Acervo próprio (2014) em Reais ITEM DESCRIÇÃO DOS SERVIÇOS PREÇO TOTAL MATERIAIS PREÇO TOTAL M.O. PREÇO TOTAL GERAL % R$ R$ R$ 1 SERVIÇOS PRELIMINARES3.569,60 1.401,60 4.971,20 7,10 2 FUNDAÇÃO 3.422,40 2.716,80 6.139,20 8,77 3 SUPER-ESTRUTURA 4.618,40 2.299,20 6.917,60 9,88 4 ALVENARIA DE VEDAÇÃO 2.175,80 1.120,80 3.296,60 4,71 5 COBERTURA 5.428,00 1.886,40 7.314,40 10,45 6 ESQUADRIAS E VIDROS 5.446,40 914,40 6.360,80 9,09 7 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS 7.1 ÁGUA FRIA 1.104,00 511,20 1.615,20 2,31 7.2 ESGOTO 713,00 592,80 1.305,80 1,87 7.3 ÁGUA PLUVIAL 607,20 662,40 1.269,60 1,81 8 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 3.238,40 2.925,60 6.164,00 8,81 9 REVESTIMENTO ALVENARIA 1.301,80 4.276,80 5.578,60 7,97 10 CONTRA PISO 1.297,20 1.027,20 2.324,40 3,32 11 ACABAMENTOS 1.752,60 364,80 2.117,40 3,02 12 PISO - ACABAMENTOS 6.881,60 782,40 7.664,00 10,95 13 LOUÇAS, APARELHOS E METAIS 2.428,80 192,00 2.620,80 3,74 14 PINTURA 1.633,00 1.944,00 3.577,00 5,11 15 PAISAGISMO 381,80 168,00 549,80 0,79 16 LIMPEZA FINAL 0,00 213,60 213,60 0,31 PREÇO POR m2 945,95 TOTAL 46.000,00 24.000,00 70.000,00 100,00 Resumo Estimativa de Custos Residência Sistema Convencional Figura 16 – Resumo da estimativa de custos Wood Frame Fonte: Acervo próprio (2014) Figura 17 – Comparação dos sistemas construtivos Fonte: Acervo próprio (2014) 6 Conclusão O uso adequado de técnicas e materiais alternativos na construção civil que possam vir a competir ou mesmo substituir as técnicas convencionais, pode servir de apoio e solução para países como o Brasil, onde além de apresentar um déficit habitacional, apresenta também condições precárias de habitação. Embora seja um país com grande potencial florestal, existe grande preconceito em relação ao uso da madeira como material na construção civil, diferentemente do que ocorre nos países norte-americanos, europeus e no Japão. Certas inovações na construção civil podem levar o Brasil a competir com os países mais desenvolvidos, considerando-se desde o processo tecnológico da matéria prima até o seu desempenho final, além da relação de custo-benefício ao usuário. Como estes sistemas alternativos permitem uso conjugado de diversos tipos de materiais e soluções racionalizadas, torna-se possível a flexibilização de projetos, na grande maioria das obras. Flexibilidade esta que, torna a edificação interessante, pois possibilita o uso de determinado material encontrado na região onde a obra acontece, tornando-a mais barata e mais rápida, bem como tornando competitivo o sistema, o que seria o caso no Brasil com todo seu potencial madeireiro. Mas como toda técnica, todo material tem seus prós e contras, não só em relação a custos, mas também em relação à trabalhabilidade, disponibilidade local da matéria prima, da mão-de-obra para cada caso, tempo de execução, durabilidade e também o gosto do cliente. Assim como outros fatores envolvidos na realização de um projeto arquitetônico, a disponibilidade de mão-de-obra também influenciará para a escolha de um ou outro sistema de construção. Já o sistema Wood frame, mesmo que de forma tímida no Brasil, pode ser considerada a melhor opção a ser adotada, pois este sistema mostra uma clara vantagem em termo de custo sobre o outro sistema considerado. Sem dúvidas, este fato irá influenciar a escolha do cliente, ainda mais quando se considerar as outras vantagens apresentadas pelo sistema Wood frame, quando comparado com os demais. É de grande importância a conscientização das empresas, envolvidas com a construção civil, dos profissionais desse ramo, assim como do poder público para que a aceitação destes novos sistemas construtivos se torne realidade e possam trazer resultados em Reais ITEM DESCRIÇÃO DOS SERVIÇOS PREÇO TOTAL MATERIAIS PREÇO TOTAL M.O. PREÇO TOTAL GERAL % R$ R$ R$ 1 PRELIMINARES E FUNDAÇÃO 2.352,90 796,00 3.148,90 6,74 2 PAREDES 7.055,40 3.009,90 10.065,30 21,55 3 COBERTURA 4.916,00 1.724,90 6.640,90 14,22 4 IMPERMEABILIZAÇÕES 1.121,00 748,00 1.869,00 4,00 5 ESQUADRIAS 3.844,50 690,90 4.535,40 9,71 6 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 719,10 603,30 1.322,40 2,83 7 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS 1.428,90 1.339,90 2.768,80 5,93 8 APARELHOS E METAIS 669,90 0,00 669,90 1,43 9 REVESTIMENTOS INTERNO 5.365,80 2.660,70 8.026,50 17,19 10 REVESTIMENTOS EXTERNO 3.738,90 0,00 3.738,90 8,01 11 PINTURA 1.316,70 1.633,00 2.949,70 6,32 12 SERVIÇOS COMPLEMENTARES 419,10 380,90 800,00 1,71 13 LIMPEZA 51,80 112,50 164,30 0,35 PREÇO POR m2 631,08 TOTAL 33.000,00 13.700,00 46.700,00 100,00 Resumo Estimativa de Custos Residência Sistema Wood Frame positivos quanto à utilização da madeira como matéria prima alternativa nas construções brasileiras. 7 Referências Bibliográficas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-7190:1997: projeto de estruturas de madeira: procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1997. EDIFIQUE. Estrutura de Concreto Armado. Disponível em: . Acesso em: 02/04/2014. EDUARDO QUIZA. Minha Casa, Minha Vida de Madeira. Disponível em: http://incorporacaoimobiliaria.com/2013/09/ 04/mcmv-de-madeira/. Acesso em: 08/06/2014. ELEMENTAL CONSTRUTORA. Tecnologia Wood Frame. Disponível em: http://elementalconstrutora.com.br/tecnologi a/tecnologia-wood-frame/. Acesso em: 06/04/2014. GISAH, A. P.; THOMPSON, R. V. Comparativo de Custos de Sistemas Construtivos, Alvenaria Estrutura e Estrutura em Concreto Armado no caso do Empreendimento Piazza Maggiore. Curitiba, PR. 2011. Universidade Federal do Paraná. LIGHT wood frame. Revista Téchne, São Paulo, ano 17, ed. 148, p. 48-53, jul. 2009. LIGHT wood frame: construções com estruturas leves de madeira. Revista Téchne, São Paulo, ano 16, ed. 140, p. 75- 80 nov. 2008. MARTINS, João Guerra. Alvenaria – Condições Técnicas de execução. 2009. MOLINA, J. C.; CALIL JUNIOR, C. Sistema construtivo em Wood Frame para casas de madeira. São Paulo, SP. 2010. Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 31, n. 2, p. 143-156, jul/dez. 2010. ROBERTO FERREIRA COMERCIAL E CONSTRUTORA LTDA. Sistema construtivo em Wood Frame no MCMV e norma de desempenho. Acessado em 20 de março de 2014. Online. Disponível em: http://www.robertoferreira.com.br/site/conte nt/produtos/wood-frame.pdf SOUZA, L. G. Análise comparativa do custo de uma casa unifamiliar nos sistemas construtivos de alvenaria, madeira de lei e Wood Frame. Florianópolis, SC. 2013. Instituto de Pós Graduação IPOG. ANEXO A – Planta Modelo ANEXO B – Estimativa de Custos dos Sistemas em Reais ITEM DESCRIÇÃO DOS SERVIÇOS PREÇO TOTAL MATERIAIS PREÇO TOTAL M.O. PREÇO TOTAL GERAL % R$ R$ R$ 1 SERVIÇOS PRELIMINARES 3.569,60 1.401,60 4.971,20 7,10 2 FUNDAÇÃO 3.422,40 2.716,80 6.139,20 8,77 3 SUPER-ESTRUTURA 4.618,40 2.299,20 6.917,60 9,88 4 ALVENARIA DE VEDAÇÃO 2.175,80 1.120,80 3.296,60 4,71 5 COBERTURA 5.428,00 1.886,40 7.314,40 10,45 6 ESQUADRIAS E VIDROS 5.446,40 914,40 6.360,80 9,09 7 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS 7.1 ÁGUA FRIA 1.104,00 511,20 1.615,20 2,31 7.2 ESGOTO 713,00 592,80 1.305,80 1,87 7.3 ÁGUA PLUVIAL 607,20 662,40 1.269,60 1,81 8 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 3.238,40 2.925,60 6.164,00 8,81 9 REVESTIMENTO ALVENARIA 1.301,80 4.276,80 5.578,60 7,97 10 CONTRA PISO 1.297,20 1.027,20 2.324,40 3,32 11 ACABAMENTOS 1.752,60 364,80 2.117,40 3,02 12 PISO - ACABAMENTOS 6.881,60 782,40 7.664,00 10,95 13 LOUÇAS, APARELHOS E METAIS 2.428,80 192,00 2.620,80 3,74 14 PINTURA 1.633,00 1.944,00 3.577,00 5,11 15 PAISAGISMO 381,80 168,00 549,80 0,79 16 LIMPEZA FINAL 0,00 213,60 213,60 0,31 PREÇO POR m2 945,95 TOTAL 46.000,00 24.000,00 70.000,00 100,00 Resumo Estimativa de Custos Residência Sistema Convencional em Reais ITEM DESCRIÇÃO DOS SERVIÇOS PREÇO TOTAL MATERIAIS PREÇO TOTAL M.O. PREÇO TOTAL GERAL % R$ R$ R$ 1 PRELIMINARES E FUNDAÇÃO 2.352,90 796,00 3.148,90 6,74 2 PAREDES 7.055,40 3.009,90 10.065,30 21,55 3 COBERTURA 4.916,00 1.724,90 6.640,90 14,22 4 IMPERMEABILIZAÇÕES 1.121,00 748,00 1.869,00 4,00 5 ESQUADRIAS 3.844,50 690,90 4.535,40 9,71 6 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS719,10 603,30 1.322,40 2,83 7 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS 1.428,90 1.339,90 2.768,80 5,93 8 APARELHOS E METAIS 669,90 0,00 669,90 1,43 9 REVESTIMENTOS INTERNO 5.365,80 2.660,70 8.026,50 17,19 10 REVESTIMENTOS EXTERNO 3.738,90 0,00 3.738,90 8,01 11 PINTURA 1.316,70 1.633,00 2.949,70 6,32 12 SERVIÇOS COMPLEMENTARES 419,10 380,90 800,00 1,71 13 LIMPEZA 51,80 112,50 164,30 0,35 PREÇO POR m2 631,08 TOTAL 33.000,00 13.700,00 46.700,00 100,00 Resumo Estimativa de Custos Residência Sistema Wood Frame