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Educação Técnica Profissional LIGHT STEEL FRAMING - USO DA ESTRUTURA DE AÇO COMO TECNOLOGIA CONSTRUTIVA. SÃO PAULO 2013 LIGHT STEEL FRAMING - USO DA ESTRUTURA DE AÇO COMO TECNOLOGIA CONSTRUTIVA. Ana Cristina Casimiro Nayara Carla Sobral Nicholas Nakao Shirley Lorente Junho de 2013 LIGHT STEEL FRAMING - USO DA ESTRUTURA DE AÇO COMO TECNOLOGIA CONSTRUTIVA. TRABALHO APRESENTADO A ESCOLA EDUTEC, COM REQUESITO PARCIAL PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES. Junho de 2013. ORIENTADOR M. Sc. RAFAEL BARRETO CASTELO DA CRUZ Agradecimentos Primeiramente a Deus pela vida. Aos nossos pais e familiares pela ajuda e carinho constante, companheirismo, pelas broncas e empurrões, direcionando-nos de forma a ultrapassarmos as barreiras e conquistarmos nossos objetivos. Aos professores que tão pacientemente (ufa), coloca paciência nisso... Transmitiram-nos e ensinaram não só o conteúdo, mas nos mostraram através das conversas e experiências um pouquinho do que vamos encontrar no mercado de trabalho. A todos que direta ou indiretamente fazem parte de nossas vidas. Resumo São de extrema importância que atualmente no ramo da construção civil, sejam desenvolvidos novos projetos e inovações tecnológicas que visem à redução dos impactos ambientais causados devido a grande quantidade de resíduos que são gerados em obra. Sendo assim, o sistema construtivo Light Steel Frame está dentro dos padrões referentes à construção sustentável. Light Steel Frame é um sistema construtivo racional e industrial em que o aço é o principal material da estrutura do edifício, o sistema pode ser chamado também de Estrutura de Aço Leve. O sistema construtivo não necessita de equipamentos e maquinaria pesada na construção. O realce em projetos de construção sustentável apresenta oportunidade para o crescimento do LSF, devido o aço ser 100% reciclável. Além de a Light Steel Frame ser considerado uma construção sustentável, o sistema proporciona diversas vantagens, ou seja, benefícios significativos em relação ao sistema convencional, padronização do sistema que facilita o controle de qualidade e rapidez com relação à entrega final da obra. Como se não bastasse, devido à versatilidade do sistema, este pode se adaptar a qualquer tipo de projeto. Lista de Abreviaturas e Siglas LSF - Light Steel Frame; CBCA - Centro Brasileiro da Construção em Aço; OSB Oriented Strand Board -Painel de Tiras de Madeira Orientadas; NBR - Norma Brasileira; AISI - American Iron and Steel Institute – Instituto Americano do Ferro e aço; IBDA- Instituto Brasileiro de Desenvolvimento da Arquitetura. Sumário 1. Introdução ....................................................................................................... 5 1.1 Objetivo .................................................................................................................................. 6 3. Características do Light Steel Framing.............................................................6 4. Sistema construtivo ......................................................................................... 7 4.1 Perfis metálicos ....................................................................................................................... 8 5. Etapas construtivas ....................................................................................... 10 5.1 Fundação .............................................................................................................................. 10 5.1.1 Radier ............................................................................................................................ 10 5.2 Estrutura ...................................................................................................................................... 12 5.2.1 Pisos Estruturais ............................................................................................................ 13 5.3 Sistemas de cobertura ............................................................................................................ 15 5.4 Fechamento e Revestimento .................................................................................................. 15 5.4.1 Placas Cimentícias ................................................................................................................ 15 5.4.2 Painéis de Madeira ............................................................................................................... 16 5.4.3 Placas de gesso acartonado................................................................................................... 16 5.5 Isolamentos térmicos /Acústico .................................................................................................. 17 5.6 Instalações Elétricas e Hidráulicas ............................................................... 18 5.7 Lajes e coberturas .......................................................................................... 19 5.7.1 Características ................................................................................................................... 20 5.8 Cobertura ..................................................................................................................................... 20 5.9 Acabamentos ................................................................................................ 22 5.9.1 Revestimentos Interno .............................................................................................................. 22 5.9.2 Revestimento externo ............................................................................................................... 22 6. Vantagens e Desvantagem ............................................................................. 23 6.1 Vantagens .................................................................................................................................... 24 6.2 Desvantagem ........................................................................................................................... 25 7. Normas Técnicas ABNT ........................................................................... 26 8. Conclusão ....................................................................................................... 27 9. Referencias Bibliográficas ............................................................................. 28 5 1. Introdução O grande desenvolvimento da industrialização na construção civil vem gerando novas tecnologias, capazes de aumentar a produtividade, diminuir desperdícios, contribuindo para o cumprimento de prazos, atendendo as demandas exigidas. Um dos sistemas que engloba estas qualidades é o Ligth Steel Frame, a utilização de aço leve proporciona maior rapidez na execução, economia, aproveitamento dos recursos tornando uma construção sustentável, fator este de maior necessidade na área da construção civil. Os perfis Light Steel frame são produzidos em aço galvanizado, tornando a construção limpa, segura e eficaz, em relação às construções convencionais. Composta por placas cimentícias, lãs minerais e painéis de gesso acartonado, entre outros. É um sistema que segue padrões rigorosos de controles de qualidade. O sistema Steel Frame originou-secom construções de habitações de madeira, realizadas pelos colonizadores em território americano, ficando conhecido como Wood Frame, com o crescimento da economia americana ao longo dos anos foram necessário métodos mais eficazes, com a produção do aço no período pós-segunda guerra possibilitou a evolução nos processos de fabricação de perfis, o uso dos perfis de aço substituiu o de madeira, tornando-se vantajoso pela resistência, durabilidade, eficiência estrutural, resistindo a catástrofes naturais como terremoto e furacões. No Brasil, a aplicação do sistema Light Steel Frame iniciou-se no final da década de 90, desde então ganhando projeção no mercado, sendo executado em várias regiões do país. 6 1.1 Objetivo O presente trabalho tem como objetivos: Apresentar o método Light Steel Framing ainda pouco aceito no Brasil, segundo levantamento bibliográfico, ampliar o conhecimento sobre o assunto. Demonstrar as principais características, as inúmeras vantagens e etapas envolvidas no aspecto construtivo, levando em consideração o meio de escolha para a fundação, estruturação e tipos de fechamentos externo e interno. 2. Definição A definição “Steel Framing” vem do inglês steel que significa aço e framing que vem de frame que significa moldura, estrutura ou esqueleto. O “Steel Framing” pode ser definido como um processo pelo qual um “esqueleto” estrutural em aço é composto por diversos elementos individuais ligados entre si, estes passa a funcionar como um conjunto resistente às cargas solicitadas na edificação e dá forma a mesma. O “Light Steel Frame” ou 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). De acordo com o Instituto Brasileiro de Desenvolvimento da Arquitetura (IBDA), o LSF é um sistema construtivo construídos em perfis de aço galvanizado formado a frio, esses perfis são projetados para suportar as cargas da edificação para garantir os requisitos de funcionamento desta. Este sistema construtivo é aberto, e permite a utilização de diversos materiais. Sendo flexível, não apresenta grandes restrições aos projetos, racionalizando e criando condições favoráveis à utilização dos recursos e o gerenciamento das perdas. É customizado permitindo total controle dos gastos já na fase de projeto, além de ser durável e reciclável. Apesar de o LSF ser um sistema construtivo bastante utilizado nas construções industrializadas, o Brasil mantém seu sistema construtivo artesanal, e por isso aqui o LSF não é muito conhecido. Assim, para uma melhor visualização do sistema, podemos compará-lo ao “drywall” que é utilizado como sistema de vedação interna no Brasil. Apesar do “Steel Frame” e o “drywall” serem visualmente semelhantes, conceitualmente apresentam características bem distintas. O “Steel Frame” é a conformação do esqueleto estrutural composto por painéis em perfis leves. Já o “drywall” é um sistema de vedação, não estrutural, que utiliza aço galvanizado em sua sustentação, com espessura menor do que a “Light Steel Framing” que necessita de uma estrutura externa ao sistema para suportar as cargas da edificação. 7 3. Características do Light Steel Framing FREITAS (2006) define o LSF como um sistema construtivo de concepção racional, sua principal característica é sua estrutura constituída por perfis formados a frio de aço galvanizado que são utilizados na composição de painéis estruturais ou não, vigas de piso, vigas secundárias, tesouras de telhado e outros componentes. 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. Como um sistema destinado a construção de edificações, ele é um composto por vários componentes e subsistemas. Esses subsistemas são, além de estrutural, de fundação, de isolamento termo-acústico, de fechamento interno e externo, de instalações elétricas e hidráulicas (CONSULSTEEL, 2002). 4. Sistema construtivo A estrutura da construção é constituída de painéis metálicos, composto de perfis de aço conforme dimensionamento dado pelas normas técnicas da AISI - American Iron and Steel Institute (pé-direito mínimo: 2,70m pav. térreo e 2,40m pav. superior) de 0,95 mm de espessura, com revestimento anticorrosivo zincado por imersão a quente. Os perfis são fixados entre si, através de parafusos autobrocantes, compondo painéis de paredes, lajes de piso/forro e estrutura de telhado. Constituindo dessa forma, um conjunto único de grande resistência e apto a absorver as cargas e esforços solicitados pela edificação e agentes da natureza (vento, chuva, etc). O dimensionamento e espaçamentos padronizados dos perfis estruturais seguem também a normalização da AISI e são definidos conforme necessidade do projeto arquitetônico e estrutural. Demais elementos estruturais como cantoneiras e fitas de aço, utilizados para rigidez e contraventamento são compostos do mesmo tipo de aço dos perfis. A estrutura de aço é ancorada junto à fundação com parafusos e pinos específicos. O aço utilizado para obtenção destes perfis é mais usualmente o A653 que leva um tratamento anticorrosivo por imersão em zinco quente ou liga zinco-alumínio que permite garantir a durabilidade das peças metálicas durante centenas de anos. Testes realizados indicam que na situação a qual o aço é empregado deste tipo de construção sua durabilidade pode chegar a 3 mil anos. Sua comercialização é feita pela indústria siderúrgica em forma de bobinas com 1,20m de largura que posteriormente são cortadas (slitadas) em tiras de menor largura e moldadas a frio em perfiladeiras na forma desejada. Os perfis variam tanto em espessura como na dimensão da alma. Quando utilizado em paredes variam de 90 mm a 140 mm de largura e 0,8mm a 1,18mm de espessura. Na utilização em lajes variam de 200 mm a 400 mm de largura e 0,95mm a 2,5mm de espessura. 8 A engenharia utilizada é voltada para que o prédio, além de suportar as cargas verticais, resista a fenômenos sísmicos. Para permitir a flexibilidade necessária para garantir esta estabilidade todos os elementos metálicos são aparafusados entre si. O revestimento do esqueleto metálico é mais frequentemente realizado com placas OSB que também contribui para o suporte de esforços verticais e horizontais. 4.1 Perfis metálicos 4.1.1 Elementos dos perfis a) Montantes e guias Perfis formados a frio utilizados na confecção dos painéis do sistema LSF. Figura 1 – Montante e guia (Fonte: Revista Téchne, 135). Formação dos painéis. 9 a) Cantoneiras Figura 2 – Cantoneira (Fonte: Revista Téchne, 135). b) Chapas Figura 3 – Chapas (Fonte: Revista Téchne, 135). Formando assim uma espécie de esqueleto que se torna a estrutura da edificação, como mostra a (figura 4). Figura 4 - Estrutura em Steel frame (Fonte: Revista Téchne, 135). 10 5. Etapas construtivas 5.1 Fundação A estrutura de LSF e os componentes de fechamento exigem bem menos da fundação do que outras construções pelo fato de serem mais leves. O tipo de fundação mais utilizada nesse método é o Radie, sendo realizado da mesma forma como no processo da construção convencional e deve-se observar atentamente o isolamento contra a umidade. (FREITAS; DE CRASTO, 2006). FREITAS, de CRASTO (2006) mencionam ainda que devido à estrutura distribuir uniformemente a carga ao longo dos painéis estruturais, a fundação deverá ser contínua suportando os painéis em toda a sua extensão, levando em consideração que o tipo de fundaçãovai depender de alguns fatores como a topografia, tipo do solo, nível do lençol freático e da profundidade de solo firme. Todas essas informações podem ser obtidas pela sondagem do terreno. Segundo FREITAS; de CRASTO, (2006) para uma maior eficiência estrutural, deve-se considerar um bom projeto e execução da fundação, pois a precisão da montagem da estrutura e outros componentes dependem de uma base nivelada corretamente e em esquadro. Conforme a revista Téchne, nº 135 de junho 2008 o “Light Steel Framing” geralmente é montado sobre uma fundação tipo radier, executada sobre isolamento hidrófugo e com as alimentações elétricas e hidráulicas já instaladas. O sistema de fundação tipo radier é o mais utilizado, entretanto o cálculo estrutural indicará o tipo mais adequado de fundação. Após a fabricação dos painéis de aço, os mesmos são fixados à fundação através de chumbadores Instalações provisórias de painéis, através da utilização de pinos fixados por pólvora, também é usuais na fase de montagem, entretanto, esta fixação não fornece ancoragem suficiente, sendo indispensável o uso dos chumbadores para garantir a transferência das cargas da edificação para a fundação e dessa para o terreno. 5.1.1 Radier O radier é constituído por uma laje de concreto armado executada bem próxima da superfície do terreno e recebe todo o apoio da estrutura. “Neste caso, o solo é visto como um meio elástico formando infinitas molas que agem sob a porção inferior da placa, gerando uma reação proporcional ao deslocamento”. (TERNI; SANTIAGO; PIANHERI, 2008, p.88). É um tipo de fundação rasa que estruturalmente, pode ser liso ou formado por lajes com vigas de bordas e internas para aumentar sua rigidez. Sempre que o terreno permite, o radier é o tipo de fundação mais utilizado em LSF (figura 5). (FREITAS; de CRASTO, 2006). A fundação em radier é constituída por um único elemento que distribui toda a carga da edificação para o terreno, constituindo-se em uma distribuição de carga tipicamente superficial. O radier é uma laje de concreto armado, que distribui a carga total da edificação uniformemente pela área de contato. Como qualquer outra fundação, requer uma boa impermeabilização a fim de evitar infiltração e umidade. A execução do radier (figura 6) permite locar as furações para as instalações hidráulicas, sanitárias, elétricas e de telefonia, onde devem ser precisas às posições e diâmetro dos furos para evitar um desalinhamento na montagem dos painéis. 11 Figura 5 – Corte esquemático de uma laje radier. Fonte: http://www.skylightestruturas.com.br/downloads/CBCA_manuais_arquitetura.pdf A ancoragem da estrutura deve ser bem dimensionada e executada, para que interaja com a fundação de maneira que não ocorra deslocamento. Ancoragem é a maneira construtiva que a estrutura deve se prender à fundação e permitir que a transmissão dos esforços impeça qualquer deslocamento indesejável. Todos os tipos de ancoragem requerem uma guia, um perfil estrutural horizontal, onde nele são presos os montantes chamados de perfis verticais. Figura 6 - Detalhe laje radier (Fonte - Revista Téchne, 135). Fonte: http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/135/imprime93203.asp 12 5.2 Estrutura É necessário para qualquer edificação um sistema estrutural adequado, o qual possa possibilitar uma estabilidade e condições de uso onde possa está sujeita a diversas ações, Steel Frame traz estas condições para população, sua proposta é a de utilizar perfis dobrados a frio, fabricados a partir de bobinas de aço de alta resistência e revestidos com zinco ou liga de alumínio-zinco. As chapas têm entre 0,8 mm e 3,0 mm de espessura, sendo a mais utilizada a de espessura de 0,95 mm. Exemplo (figura7). Figura 7 – Designações dos perfis de aço formados a frio para uso em Light Steel Frame e suas respectivas aplicações. (Fonte - NBR15253: 2005) Composto basicamente por três tipos de subestruturas: 5.2.1 Pisos estruturais; 5.2.2 Paredes estruturais; 5.2.3 Sistema de cobertura. 13 Na ilustração (figura 8) é possível visualizar uma casa em LSF desde a parede, pisos e coberturas, que quando reunidos resistem aos esforços solicitantes. (FREITAS de CRASTO, 2006). Figura 8 – Desenho esquemático de uma residência em Light Steel Framing. Fonte: http://www.skylightestruturas.com.br/downloads/CBCA_manuais_arquitetura.pdf 5.2.1 Pisos Estruturais A subestrutura de piso é basicamente composta por vigas apoiadas sobre as paredes estruturais, vencendo os vãos entre elas. As cargas aplicadas sobre essas vigas são os carregamentos permanentes e acidentais de pisos, e os modelos estruturais geralmente utilizados para o dimensionamento desses elementos, são os de viga bi- apoiada ou viga contínua. A (figura 9) ilustra o apoio dessas vigas sobre paredes centrais e paredes laterais. Figura 9- Vigas apoiadas sob-paredes centrais e lateral (Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço) http://www.skylightestruturas.com.br/downloads/CBCA_manuais_arquitetura.pdf 14 5.2.2 Paredes Estruturais Compostas por montantes que suportam as vigas de piso, estando ligado à arquitetura das edificações contendo aberturas de janela, portas e ventilação, sendo as cargas atuantes naturais do apoio das vigas de piso, as montantes das paredes externas estão sujeitos ao carregamento de vento, que atua diretamente sobre as paredes. Logo, esses elementos estruturais são dimensionados como se fossem colunas sujeitas a carregamentos de compressão e flexão. As figuras 10, 11 e 12 ilustram respectivamente detalhes da conexão desses elementos estruturais com as fundações, com os revestimentos e entre duas paredes: Figura 10 - Detalhes da conexão dos elementos Figura 11 - Detalhes da conexão dos estruturais com a fundação elementos estruturais com o revestimento (Fonte: centro Brasileiro de Construção em Aço) Figura 12 - Detalhes da conexão dos elementos estruturais entre duas paredes. Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço. 15 5.2.3 Sistemas de cobertura Compostas de treliças e/ou caibros vencendo os vãos de telhado como mostra a figura 13. Figura 13 - Subestrutura de cobertura (Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço). 5.3 Fechamento e Revestimento 5.3.1 Placas cimentícia; 5.3.2 Painéis de madeira conhecidos como OSB; 5.3.3 Placas de gesso acartonado. 5.3.1 Placas Cimentícias São placas finas de concreto, fabricadas a partir de argamassas especiais contendo aditivos e uma elevada porcentagem de cimento. Geralmente são confeccionadas a partir de moldes metálicos, utilizando a mesma tecnologia do concreto pré-moldado. O fechamento com placa cimentícia é mais compatível com o sistema, pois suas placas são leves, pequena espessura, impermeáveis, resistente aos impactos, baixa condutividade térmica, durabilidade, permite diversos acabamentos. Quanto aos fabricantes, o que diferencia uma placa da outra é seu acabamento e composição. A fixação da placa cimentícia é feita com parafusos ponta-broca, cabeça auto-escariante e aletas de expansão, pois evitam que o parafuso faça rosca na placa, e facilita a instalação (figura 14). (REVISTA TÉCHNE n°.139, 2008). 16 Figura 14 – As juntas internas não devem ser coincidentes. Fonte: Téchne, 2008, ed. 139, p.78. 5.3.2 Painéis de Madeira Um dos seus componentes mais utilizado é o OSB (Oriented Strand Board), é um tipo de painel de madeira fabricado com três a cinco camadas de tiras de madeira reflorestada, cruzadasperpendicularmente. Figura 15 - Placas OSB (Fonte: Revista Téchne edição 136) 5.3.3 Placas de gesso acartonado É fabricado a partir do minério de gesso ou Gipsita, em duas fases. Na primeira fase é feita a moagem e a calcinação da Gipsita, enquanto que a segunda etapa consiste na fabricação dos painéis propriamente dito, dividi-se o sistema de vedação vertical em três partes: a) A Primeira corresponde aos fechamentos externos como mostra a (figura 16), onde se pode analisar que se delimitam as áreas molháveis; b) A segunda refere-se aos isolantes térmicos e acústicos, que são colocados entre as placas e entre os montantes; c) Os fechamentos internos, instalados nas áreas secas ou úmidas, mas não molháveis. 17 Figura 16- Fechamento de parede em Steel frame (Fonte: Revista Téchne edição 139) 5.4 Isolamentos térmicos /Acústico O desempenho termo-acústico é determinado pela capacidade de proporcionar condições adequadas de qualidade para as atividades para o qual foi projetada. É uma forma de controlar a qualidade do conforto dentro de m ambiente desde que as condições externas não influenciem as internas (FREITAS; de CRASTRO, 2006). Tradicionalmente, os princípios de isolação consideram que materiais de grande massa ou densidade são melhores isolantes. Porém, é errado pensar que estruturas e vedações mais leves que têm consequentemente uma menor massa para isolamento dos ambientes pode levar a condições de conforto não satisfatórias. Para aumentar o desempenho diversas combinações podem ser feitas, a fim de aumentar o desempenho do sistema, através da colocação de mais camadas de placas ou aumentando a espessura da lã mineral (figura 17). Neste sistema combinam-se placas leves de fechamento, formando por duas placas onde é totalmente preenchida com um material isolante (lã mineral) como mostra a Figura 18. O isolamento térmico é um dos argumentos fortes para o emprego da tecnologia Steel Frame em qualquer ambiente. Figura 17 - Colocação das mantas isolantes no interior das paredes (Fonte: Revista Téchne, edição 139). 18 Figura 18 – Instalação de lã de vidro em painel. Fonte: http://www.skylightestruturas.com.br/downloads/CBCA_manuais_arquitetura.pdf 5.5 Instalações Elétricas e Hidráulicas Para as edificações em Steel frame, utilizam-se as mesmas instalações para edificações convencionais, apresentando o mesmo desempenho, desta forma utiliza-se os mesmos materiais empregados em construções convencionais, sendo seus princípios de projetos os mesmos aplicados em edificações convencionais e, portanto, as considerações para projeto, dimensionamento e uso das propriedades dos materiais não divergem do tratamento tradicional nessas instalações. As paredes do sistema Steel frame funciona como shafts visíveis, facilitando a execução e a manutenção desses subsistemas (figura 19, 20 e 21). Figura 19 - Paredes em Steel frame com instalações elétricas e hidráulicas (Fonte: Revista Téchne edição 141) Figura 20 - detalhe instalação elétrica (Fonte: Revista Equipe de Obra). 19 Figura 21- Parede em Steel frame funcionando como shaft (Fonte: Revista Téchne). O fato de as paredes e lajes funcionarem como shafts visíveis permite que as interferências entre os sistemas elétricos e hidráulicos, sejam fáceis de serem visualizadas durante a execução das instalações, facilitando o trabalho e diminuindo a chance de acidentes como, por exemplo, danificar algum tubo ao furar quando se executa a instalação elétrica, recomenda-se que a execução das instalações ocorra após as finalizações completa das montagens das estruturas das paredes, lajes e coberturas. Também é desejável que os revestimentos externos e a cobertura já estejam instalados, minimizando o risco de danos às instalações em virtude de vento e chuva, e assim diminuir a chance de acidentes com os profissionais envolvidos. O sistema Steel frame, com sua concepção racionalizada, permitem a execução das instalações com o mínimo de transtornos, pouco desperdício e grande facilidade de controle e inspeção dos serviços concluídos. 5.6 Lajes e coberturas A laje do sistema construtivo Steel Frame obtém os mesmos princípios de separação e modulação determinada pelas cargas submetidas. São perfis denominados vigas de piso, sujeitos ao peso próprio, pessoas, mobiliários e ainda servem de estrutura de apoio do contrapiso. Tem a altura da alma determinada pelo vão entre apoios, podendo ser trabalhada muitas vezes com treliças planas para vencer maiores vãos, como demonstra a Figura 22. Figura 22- estrutura laje e cobertura (Fonte: LpBrasil) 20 Composta de perfis de aço galvanizado e placas rígidas. Entre as duas camadas de chapas fixadas em sentido alternado existem uma proteção acústica de um painel rígido para piso para redução do nível de ruído entre pavimentos. 5.6.1 Características Material leve; Fácil manutenção e instalação Rápida instalação; Possui os mesmos princípios das estruturas convencionais; Mesmos materiais das estruturas convencionais telhas metálicas, cerâmicas, fibrocimento entre outras (Figura 23). Figura 23 - estrutura da cobertura. (Fonte: Brasiplac – Brasilit) 5.6.2 Cobertura A cobertura depende da dimensão, dos vãos que deverão ser vencidos, ações da natureza, opções arquitetônicas e estéticas, relação custo-benefício, entre outros. Os elementos da cobertura são: Vedação (telhas); elementos que dão suporte à cobertura, como as ripas, caibros, tesouras; Sistema de escoamento das águas pluviais, como condutores, calhas e rufos. As coberturas para LSF, por sua leveza, podem ser usadas em edificações convencionais, e são capazes de vencer grandes vãos. Para executar estruturas de coberturas de LSF, utilizam- se os mesmo perfis usados nas paredes, que são U e Ue, com alma de 90 mm, 140 mm ou 200 mm de altura. (REVISTA TÉCHNE n°.144, 2009). Segundo Freitas; de Crasto (2006) os tipos de coberturas são variados. 21 Coberturas Planas: são menos comuns, geralmente resolvidas como uma laje úmida onde a inclinação para o caimento da água é obtida variando a espessura do contrapiso de concreto. Para vãos maiores sem apoios intermediários, são utilizadas as treliças planas, de perfis Ue galvanizadas. De acordo com a BRASILIT, em construções LSF, as telhas shingle são as mais usadas. São duráveis, flexíveis, pois são compostas de manta asfáltica com grão mineral e possui beleza estética. Onde essa proporciona um isolamento térmico e acústico superior às convencionais, alta resistência mecânica, resistência à força dos ventos, não absorve umidade e têm menor peso. Essa característica oferece uma maior versatilidade e adaptação aos diversos projetos e durabilidade superior. Fabricadas com grãos de cerâmica pré-pintados, em véu estrutural de fibra de vidro embebido em emulsão asfáltica. (figura 24-25). Composição: a) Subcobertura aumenta a proteção contra a infiltração e proporciona a aderência das telhas; b) Telhas shingle, produzidas por uma base asfáltica, fibra de vidro, coberta com grão; c) Cumeeiras de ventilação, que melhoram a circulação do ar e garante um conforto térmico; d) As telhas por serem flexíveis, permitem uma adaptação perfeita nas diversas partes de união entre as águas do telhado. Figura 24 – Composição do telhado. Figura 25 - cobertura com telha shingle Fonte: http://www.brasilit.com.br/produtos/telhas-shingle (Fonte Brasilit) http://www.brasilit.com.br/produtos/telhas-shingle 22 5.7 Acabamentos 5.7.1Revestimentos Interno Aplica-se sob as placas ou chapas, os matérias mais utilizados são: Cerâmica; Pintura; Textura; Ou outros usualmente aplicados na construção civil convencional (Figura 26). Figura 26 - acabamento interno, pintura lisa, base acrílica (Fonte: Brasiplac – Brasilit). 5.7.2 Revestimento externo Pastilhas; Pedras (mármore ou granito); Reboco; Pintura (figuras 27 e 28). Atualmente, no Brasil já existem revestimentos desenvolvidos especialmente para o sistema Steel Framing, como o Siding Vinílico. Figura 27- Superfície lisa e uniforme. Figura 28 - acabamento externo texturizado, base acrílica. (Fonte: Brasiplac – Brasilit) 23 6. Vantagens e Desvantagem Especialista alemão defende impacto ambiental nulo na construção de novos edifícios, da fabricação dos materiais à destinação dos resíduos ao fim de sua vida útil. Werner Sobek formou-se em Arquitetura e Engenharia Estrutural em Stuttgart em 1980, onde também fez pós-graduação e PhD em Engenharia Estrutural. Em 1991, tornou-se diretor do Instituto de Projeto Estrutural e Métodos Construtivos. Entre 1991 e 1994 foi professor na Universidade de Hannover (Alemanha), quando passou a lecionar na Universidade de Stuttgart. Sobek fundou em 1992 sua consultoria de engenharia e projeto que hoje está presente em Stuttgart, Frankfurt, Nova York, Istambul, Moscou, Cairo, Dubai e São Paulo, além de ser um dos fundadores do German Sustainable Building Council DGNB, em 2007, tendo sido eleito presidente para 2008-2010. O nível de compreensão da sustentabilidade já ultrapassou o conceito puramente ecológico para abranger outras questões, como a funcionalidade das construções e seu custo. Este custo, porém, deve ser avaliado globalmente, e Werner Sobek alerta que devemos considerar a vida útil dos materiais e do empreendimento em si em uma avaliação de longo prazo, que chega até à demolição total da edificação. Assim, é preciso pensar no impacto dos materiais não só na sua produção, mas em seu descarte no final da vida do edifício, que fatalmente vai ocorrer, mais cedo ou mais tarde. Esta visão de longo prazo está presente no conceito desenvolvido por Sobek, o Triple Zero, segundo o qual a construção deve demandar zero energia em seu funcionamento, ter zero emissões de CO2 em todo o seu processo e produzir zero resíduos em toda sua vida útil. A reciclagem, aqui, é uma grande aliada na escolha de materiais, poupando o planeta de receber resíduos em aterros. O mesmo ocorre para matérias com grande durabilidade: seu resíduo “melhora” sua cota de energia, além de amortizar o custo. E, se um investimento inicial para uma construção verdadeiramente sustentável é maior, o retorno econômico é certo, defende Sobek.·. Diz-se muito que um empreendimento é sustentável só porque colocou dois aquecedores solares na cobertura e um sistema coletor de água de chuva, que mal se aproveita. O conceito de "sustentabilidade" na construção não teria virado apenas marketing? É verdade que algumas pessoas usam os termos como "green building" e "sustentabilidade" puramente para intenção de marketing. Isto é muito triste, mas, felizmente, é a exceção e mão a regra. A maior parte das pessoas, ao menos na Alemanha, entendeu que a sustentabilidade é muito mais que o uso de um selo ou por em funcionamento o uso de certas ferramentas consideradas úteis para o meio ambiente. Mas, por sua vez, painéis solares e coletores de água de chuva não são inerentemente "verdes" — apenas quando é desenvolvida uma abordagem holística que considere as qualidades ecológicas, econômicas e funcionais de um edifício. Aí se pode falar de real sustentabilidade. Alias, é por este motivo que dizemos "Sustentabilidade é mais que o verde" ("Sustainability is more than green", em livre tradução). Sustentabilidade Tripla 12/03/2012 | Revista Téchne - Fevereiro 2012 24 6.1 Vantagens a) Custo preciso da construção, a partir do projeto de execução aprovado. b) Menor prazo de execução - A fabricação da estrutura em paralelo com a execução das fundações, a possibilidade de se trabalhar em diversas frentes de serviços simultaneamente, a diminuição de formas e escoramentos e o fato da montagem da estrutura não ser afetada pela ocorrência de chuvas, pode levar a uma redução de até 40% no tempo de execução quando comparado com os processos convencionais. c) Melhoria no desempenho acústico e térmico através da instalação da lã de rocha e lã de vidro entre as paredes e forro. Cerca de duas vezes e meio superior a parede de alvenaria convencional; d) Facilidade e baixo custo na manutenção de instalações de hidráulica, elétrica, ar condicionado, gás, etc. Mesmo no caso de necessidade de intervenções em algum dos sistemas a praticidade com que se executa o serviço é muito grande, não gerando sujeira ou barulho, instalação flexível e fácil das tubulações hidráulicas, elétricas, etc. e) Reciclagem e reaproveitamento de vários materiais aplicados no sistema em especial o aço. O aço é o único material que pode ser reaproveitado inúmeras vezes sem nunca perder suas características básicas de qualidade e resistência. Não por acaso, o aço, em suas várias formas, é o material mais reciclado em todo o mundo; f) Os perfis de aço galvanizado não contribuem para a propagação do fogo. g) Resistência à corrosão, os perfis de aço galvanizado exibem maior estabilidade dimensional. Ao contrário da madeira, não empenam nem trincam por causa da dilatação. h) Alta Durabilidade: de acordo com as especificações de revestimento mínimo exigido pelo sistema, o zinco, utilizado para a proteção do aço, pode facilmente garantir a proteção do aço para toda vida útil da habitação. i) Segurança: este é provavelmente um dos aspectos mais relevantes no processo de decisão do sistema construtivo. O fato de se utilizar materiais leves em comparação ao peso da alvenaria. O avanço na tecnologia dos materiais vai levar cada dia mais a busca por soluções mais resistentes com menor utilização de insumos. 25 j) O “Steel Frame” garante ainda agilidade às obras, especialmente quando há pouco espaço para canteiro. Racionalização de materiais e mão de obra - Numa obra, através de processos convencionais, o desperdício de materiais pode chegar a 25% em peso. A estrutura em aço possibilita a adoção de sistemas industrializados, fazendo com que o desperdício seja sensivelmente reduzido. k) Flexibilidade de modulação e layout, ampliação das possibilidades de uso do espaço. O processo industrial de fabricação resulta em peças de qualidade controlada e de precisão dimensional. Quanto ao aspecto estético, garante ângulos e esquadros precisos, o que implica qualidade superior de acabamento. l) Garantia de qualidade - A fabricação de uma estrutura em aço ocorre dentro de uma indústria e conta com mão de obra altamente qualificada, o que dá ao cliente a garantia de uma obra com qualidade superior devido ao rígido controle existente durante todo o processo industrial. m) Organização do canteiro de obras - Como a estrutura em aço é totalmente pré- fabricada, há uma melhor organização do canteiro devido entre outros à ausência de grandes depósitos de areia, brita, cimento, madeiras e ferragens, reduzindo também o inevitável desperdício desses materiais. O ambiente limpo com menor geração de entulho oferece ainda melhores condições de segurança ao trabalhador contribuindo para a redução dos acidentes na obra. 6.2 Desvantagens a) Barreira cultural: comodismo por parte de construtores e consumidores impede a aceitação de novas tecnologias; b) Falta de visão sistêmica dos construtores:o potencial de racionalização oferecido pelo sistema não é totalmente explorado; c) Uso de diferentes placas para o fechamento: na execução deve-se estar atento para não utilizar as placas de gesso recomendadas para áreas secas em áreas molháveis; d) Falta de conhecimento técnico: na elaboração de projetos e de mão de obra qualificada para execução do sistema; e) Fatores climáticos: o não conhecimento do sistema construtivo leva as pessoas a pensarem que o uso da técnica não é adaptado a todas às regiões – quentes ou frias. 26 7. Normas Técnicas ABNT NBR 14323 - Dimensionamentos de estruturas de aço em situação de incêndio – Procedimento; NBR 14432 - Exigências de resistência ao fogo de elementos construtivos – Procedimento; NBR 14513 - Telhas de aço revestido de seção ondulada - Requisitos gerais; NBR 14514 - Telhas de aço revestido de seção trapezoidal - Requisitos gerais; NBR 14718 - Guarda-corpos para edificação; NBR 14762 - Dimensionamento de Estruturas de Aço constituídas por perfis formados a frio; NBR 15217 - Perfis de aço para sistemas de gesso acartonado – Requisitos; NBR 15253 – Perfis de Aço Formados a Frio, com Revestimento Metálico para painéis Reticulados em Edificações: Requisitos Gerais; NBR 15980 - Perfis laminados de aço para uso estrutural — Dimensões e tolerâncias; NBR 5419 – Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas; NBR 5920 - Chapas finas a frio e bobinas finas a frio, de aço baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica, para uso estrutural – requisitos; NBR 5921- Chapa fina a quente e bobinas finas a quente de aço baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica, para uso estrutural – requisitos; NBR 6355 – Perfis Estruturais de Aço Formados a Frio – Padronização; NBR 6657 – Perfis de estruturas de aço; NBR 5008 - Chapa grossa e bobina grossa, de aço de baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica, para uso estrutural – requisito; NBR 5419 - Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas; NBR 5884 - Perfil I estrutural de aço soldado por arco elétrico - Requisitos gerais; NBR 6008/6009 - Perfis I e H de abas paralelas, de aço, laminados a quente - Padronização. NBR 6120 - Carga para cálculo de estruturas de edificações – Procedimento; NBR 6123 - Forças devidas ao vento em edificações – Procedimento; NBR 6355 - Perfis estruturais de aço formados a frio – Padronização; NBR 7007 - Aços carbono e microligados para barras e perfis laminados a quente para uso estrutural; NBR 8681 - Ações e segurança nas estruturas – Procedimento; NBR 8800 - Projeto de Estruturas de aço e de Estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. 27 8. Conclusão Atualmente a preocupação com impacto ambiental e utilização sustentável de recursos faz do aço e do método LSF uma opção promissora em função da economia energética, do menor consumo de matérias-primas e da diminuição na geração de detritos. Percebe-se que a montagem da estrutura deste sistema se encaixa perfeitamente no conceito de construção seca e industrializada, pois não há utilização de concreto ou argamassa. A maior velocidade na execução da obra condiz com o atual crescimento do setor da construção civil e na preocupação em reduzir custos. Além disso, haverá um ganho adicional pela ocupação antecipada do imóvel e na rapidez do retorno do capital investido. Com relação ao custo das estruturas de aço em alguns casos á maior do que os ditos convencionais, porém estes sistemas industrializados são concebidos para resultar em vantagens para o conjunto da obra, que podem facilmente reverter o custo final da obra, mesmo que o custo específico do aço tenha sido maior. Ainda que as vantagens deste sistema sejam evidentes, a construção civil nacional ainda é predominantemente artesanal por questões histórico-culturais e ainda há uma carência de informações sobre os princípios de execução e montagem deste método. Todo este panorama dificulta a análise da viabilidade econômica relativa à sua adoção e a comparação com outros sistemas. Há problema ainda na formação universitária deficiente de engenheiros inaptos a trabalhar com estruturas metálicas. O engenheiro sabe usar, calcular e produzir com o concreto, mas geralmente não tem quase nenhuma informação sobre estrutura metálica devido a pouca informação nas universidades. Sugere-se desta forma a inclusão de disciplinas no currículo que supram esta deficiência. A construção em aço e suas diversas aplicações com o uso de sistemas industrializados são alternativas que garantem a evolução do conceito de qualidade, racionalidade e economia no processo da construção civil no Brasil. 28 9. Referencias Bibliográficas FREITAS, A. M. S; CRASTO, R. C. M. Steel Framing: Arquitetura. Manual de Construção em Aço. Rio de Janeiro, CBCA, 2006. CONSTRUTORA SEQUÊNCIA Portfólio de Obras. Disponível em: http://www.construtorasequencia.com.br/potifoli_obrassteel.html. Acesso entre maio 2013 e jun. 2013. TERNI, A. FARIA R. Industrialização econômica. Revista TÉCHNE 136 - Julho de 2008. HERNANDES. H. Sistema industrializado de construção – Steel framing edificações leves. Disponível em: <http://www.metalica.com.br/sistema/bin/pg_dinamica. Php?id_pag=1793>. Acesso em: 10 de março de 2013. RODRIGUES, F. C. Steel Framing: Engenharia. Manual de Construção em Aço. Rio de Janeiro, 2006. JUNIOR. C.J.P. Edifícios de pequeno porte contraventados com perfis de chapa fina de aço. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal do Rio de Janeiro 2004. MANUAL DE CONSTRUÇÃO EM AÇO – Interfaces aço-concreto IBS – Instituto Brasileiro de Siderurgia/ CBCA – Centro Brasileiro de Construção em aço - CBCA. MANUAL DE CONSTRUÇÃO EM AÇO – STELL FRAMING: Engenharia Instituto Brasileiro de Siderurgia CBCA. http://relativa.com.br/defaultlivros.asp?Origem=Pesquisa&TipoPesquisa=Autor&PalavraChave=IBS%20-%20INSTITUTO%20BRASILEIRO%20DE%20SIDERURGIA%20/%20CBCA%20-%20CENTRO%20BRASILEIRO%20DA%20CONSTRUCAO%20EM%20ACO http://relativa.com.br/defaultlivros.asp?Origem=Pesquisa&TipoPesquisa=Autor&PalavraChave=IBS%20-%20INSTITUTO%20BRASILEIRO%20DE%20SIDERURGIA%20/%20CBCA%20-%20CENTRO%20BRASILEIRO%20DA%20CONSTRUCAO%20EM%20ACO http://relativa.com.br/defaultlivros.asp?Origem=Pesquisa&TipoPesquisa=Editora&PalavraChave=CBCA&Ordenado=MaisVendido
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