Artigo Igor A Damasceno

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ANÁLISE DO SISTEMA ESTRUTURAL LIGHT STEEL FRAME: VANTAGENS E DESVANTAGENS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Igor Augusto Damasceno
RESUMO
O presente trabalho apresenta uma revisão bibliográfica na qual são feitas considerações técnicas sobre os diversos sistema estrutural Light Steel Frame que possui a principal característica de ser leve e possuir resistência mecânica similar ao dos elementos de uma estrutura metálica convencional. ​Destaca-se por exemplo a esbeltez e o peso reduzido. 
Com a exigência de rapidez e praticidade o sistema em Light Steel Frame consegue cumprir as exigências das filosofias de projeto fornecendo durabilidade e segurança estrutural. A partir de uma rigorosidade na montagem e fixação do sistema o sistema em Light Steel Frame cumpre de forma adequada o seu papel como estrutura versátil.
Palavras-chave: Estruturas. Metálicas. Light Steel Frame.
1. INTRODUÇÃO
Métodos construtivos cada vez mais ágeis e sustentáveis tem sido exigidos pelas grandes empresas, devido à crescente demanda na construção de edificações de grande porte. O sistema construtivo em Light Steel Framing é uma estratégia que aposta no emprego de perfis simples e enrijecidos, montados e fixados, formando um esqueleto estrutural e garantindo a rapidez na elevação da construção, bem como diminuição de peso. Isto impacta no orçamento final da obra e também em sua sustentabilidade (PENNA, 2009).
Outros elementos construtivos podem ser associados ao método construtivo Light Steel Framing, tais como o revestimento de painéis internos em Dry Wall, que reduz consideravelmente a utilização de alvenaria em paredes de acabamento, proporcionando maior flexibilidade e personalização do ambiente. 
Como estabelecer um sistema construtivo que atenda os requisitos estruturais e estéticos e ao mesmo tempo mantenha os aspectos de rapidez e sustentabilidade em um padrão desejável? Este trabalho tem por objetivo geral descrever e analisar a técnica construtiva da estrutura Light Steel Frame, bem como sua principal utilização em estruturas metálicas. Os objetivos específicos do presente trabalho são: apresentar o sistema construtivo Light Steel Frame e suas principais características; descrever as principais etapas para a execução e instalação do sistema construtivo Light Steel Frame; apresentar o sistema construtivo em Light Steel Frame como melhor opção de estruturas metálicas aliando estabilidade estrutural e estética. 
O sistema construtivo Light Steel Frame é um sistema estrutural com recursos de padronização de perfis garantindo melhor acabamento e estética a estrutura. Elevado peso linear dos perfis e falta de opções para alcançar grandes vãos são grandes deficiências em estruturas metálicas. Deve-se portanto encontrar um outro sistema construtivo que atenda tais necessidades sustentáveis e estéticas para as obras. 
2. METODOLOGIA
O estudo do sistema estrutural em Light Steel Frame no presente trabalho justifica-se pelo fato de este ser padronizado e sustentável para as empresas construtoras, atendendo diferentes exigências aos clientes e reduzindo os custos finais da obra. O presente trabalho será realizado através de uma revisão de literatura em livros, artigos, dissertações e teses dos autores relacionadas com o assunto. A metodologia do presente trabalho será conduzida através de leituras e buscas criteriosas, a fim de estabelecer uma base para o desenvolvimento do assunto a ser abordado. A pesquisa envolverá as publicações ocorridas nos últimos quinze anos e ocorrerá nas instalações da instituição de ensino e em sua biblioteca.
3. O SISTEMA LIGHT STEEL FRAME
Segundo Rodrigues (2016), o sistema estrutural Light Steel Framing, representado pelo acrônimo LSF, é oriundo da união de dois conceitos principais. O primeiro refere-se ao esqueleto formado pela estrutura, para dar suporte e rigidez; já o segundo conceito aborda os PFF (Perfis Formados a Frio), que são componentes leves utilizados na edificação, sendo que “Frame” refere-se ao quadro ou esqueleto estrutural projetado para sustentar o empreendimento ou a edificação, sendo constituído essencialmente por elementos leves. Na maioria das vezes, são utilizados os famosos PFF (Perfis Formados a Frio).
Para Penna (2009), na literatura internacional recomendada podem ser encontradas expressões como Light steel Framing House na Europa e Residential Cold-Formed Steel Framing nos Estados Unidos, ambas fazendo menção a residências construídas com estruturas e painéis estruturais.
3.1 HISTÓRIA
Para Bellei, Pinho e Pinho (2008), a construção em quadros estruturais denominados “Framings” é antiga, iniciada nos anos de 1810, quando os Estados Unidos estavam em franca expansão de territórios. Nesta época, era comum a utilização de materiais abundantes na região da construção, tais como a madeira, que serviram e ainda servem para erguer muitas edificações.
Por volta de 1860, quando a migração chegou à Costa Oeste do Oceano Pacífico, a população americana se multiplicou. Para solucionar rapidamente a demanda por habitações naquela época, procurou-se materiais disponíveis na região, como a madeira, utilizando-se os conceitos de praticidade, velocidade e produtividade originados na Revolução Industrial, dando início ao que era chamado de Wood Framing. Neste aspecto os quadros de madeira construídos possibilitavam o desenvolvimento estrutural desde a fundação até o telhado (RODRIGUES, 2016).
Um aspecto particular do LSF que o diferencia de outros sistemas construtivos tradicionais é sua composição por elementos ou subsistemas (estruturais, de isolamento, de acabamentos exteriores e interiores, de instalação etc.) funcionando em conjunto. Seu emprego apresenta uma série de vantagens, tanto em relação a construção convencional quanto em relação à construção em madeira, tais como: redução no prazo de execução da obra; componentes estruturais mais leves em aço com maior resistência a corrosão RODRIGUES (2016, p.13)
Para Hernandes (2004) o sistema a seco na construção civil iniciou-se no Brasil, no início da década de 1990, sendo apresentados primeiramente os painéis Dry Wall. Eram utilizados apenas nas paredes internas da edificação.
Somente em meados de 1998 surgiram no Brasil as primeiras construções em LSF, sendo o sistema considerado tecnologicamente novo no país. Seus primeiros empreendimentos em LSF concentraram-se na construção residencial de alto padrão. (HERNANDES, 2004)
3.2 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL
Rodrigues (2016) afirma que o LSF tem uma concepção racional, para a fabricação e montagem industrializada e em grande escala, onde os PFF do tipo U enrijecido são utilizados como montantes equidistantes de 400 mm e 600 mm para a composição dos painéis reticulados.
Os elementos vedantes e o acabamento utilizam o Dry Wall, que é um elemento e um método que combina uma alta capacidade isolante termo-acústica, propiciando ambiente agradável e atraente (RODRIGUES, 2016).
3.3 MATERIAIS
Rodrigues (2016) relata que, para o Light Steel Frame, os perfis formados a frio devem ser fabricados a partir de bobinas de aço Zincado de Alta Resistência (ZAR) com resistência ao escoamento (fy) não inferior a 230 MPa e revestidas com zinco ou liga de alumínio-zinco.
Silva e Silva (2008) relata que a NBR14762:2001 – Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio – recomenda o uso de aços com qualificação estrutural e que possuam propriedades mecânicas adequadas para receber o trabalho a frio. O aumento das resistências ao escoamento e à ruptura se concentra na região das curvas quando o processo é descontínuo, pois apenas a região da curva está sob carregamento.
4. PROCESSO CONSTRUTIVO
 O processo construtivo da estrutura deve seguir uma sequência ordenada para que a montagem seja bem sucedida. Prudêncio (2014) descreve que a estrutura deve possuir em primeiro lugar a fundação com o seu sistema de ancoragem. Em seguida, os painéis com seus respectivos montantes, as lajes, e por fim a cobertura.
4.1 FUNDAÇÃO
Santiago, Freitas e Crasto (2012), destacam que,devido ao peso do sistema LSF e o tamanho da estrutura, a fundação consequentemente será menor em relação a outros sistemas estruturais. Como a carga é distribuída linearmente ao longo dos painés, a melhor opção para a fundação é o sistema radier e o sistema de sapata corrida.
4.1.1 Sapata
Para Prudêncio (2014), a sapata é um tipo de fundação rasa e contínua, ideal para construções onde as cargas e os esforços são distribuídos linearmente ao longo da fundação. Este elemento construtivo é constituído de concreto armado e contrapiso composto de perfis de aço galvanizado apoiados sobre a fundação. A sapata, segundo o autor, é o elemento que sustenta e garante a resistência dos esforções verticais da estrutura, por isso deve ser dimensionada com critério referente à normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) com referência segundo Norma Brasileira NBR 6122 Projeto e Execução de Fundações – Especificação.
4.2 ANCORAGEM DO LSF
O sistema de ancoragem evita principalmente os movimentos de translação da estrutura. Tais movimentos podem ter diversas origens como a ação do vento e de outros movimentos no terreno. Santiago, Freitas e Crasto (2012), relatam que a ancoragem do sistem LSF deve ser executada de forma a garantir a transferência de todas as cargas para a fundação.
4.3 CONJUNTOS ESTRUTURAIS
Devido à complexidade de uma estrutura, em alguns casos os sistemas estruturais de um edifício podem ser classificado em dois grupos principais de subconjuntos: verticais e horizontais. Deve-se lembrar que os subconjuntos horizontais precisam ser suportados pelos subconjuntos verticais (RODRIGUES, 2016). 
Para Rodrigues (2016), os denominados subsistemas horizontais recebem e transmitem as cargas para os subsistemas verticais; as cargas de piso e teto através do fenômenos da flexão, e forças horizontais através do movimento similar ao de um diafragma. No sistema estrutural Light Steel Framing, os subsistemas verticais são compreendidos pelos painéis que compõem as paredes e que servem como função estrutural, com suporte para transportar tanto forças verticais quanto forças na direção x para a fundação da edificação.
4.3.1 Subconjuntos horizontais
Os subconjuntos horizontais auxiliam na estabilidade global da estrutura, sendo compostos essencialmente pelas guias em perfis U, simples e enrijecidos. São utilizados em vigas de piso, perfis dobrados de alma nos apoios das vigas, sendo os componentes de ligação com painéis de parede (RODRIGUES, 2016).
4.3.2
Subconjuntos verticais
Consistem em perfis em U dobrado denominado por montantes, que transmitem forças verticais através de suas almas e mesas e enrijece dores por contato direto nas guias inferiores, estando suas seções coincidentes (RODRIGUES, 2016).
4.4 ESTABILIDADE GLOBAL
Para Rodrigues (2016), a disposição dos montantes dentro da estrutura, suas características geométricas e resistentes e os meios de ligação utilizados para a própria fabricação do painel tem que estar aptos a absorver e transmitir as forças axiais. A estabilidade global de um edifício projetado em LSF é geralmente responsabilidade do contraventamento em fitas de aço galvanizado, dispostas em diagonais na forma de V, X ou K nos painéis estruturais, com a função de resistir apenas a força axial de tração.
4.5 VEDAÇÕES DO SISTEMA LSF
O sistema Light Steel Frame deve possuir vedações externas para proteger de ações do vento de maneira permeável. Tais ações transferem forças horizontais ao piso que, de certa maneira, trabalha como um diafragma horizontal e por sua vez transfere tais forças aos painéis estruturais do sistema de contraventamento, que finalmente as descarrega nas bases e fundações (RODRIGUES, 2016).
4.6 DESEMPENHO TERMO ACÚSTICO
Prudêncio (2014) comenta que devido à possibilidade de instalação do LSF com painéis e outros elementos, o sistema permite a associação de outros componentes que podem beneficiar o isolamento do ruído e da temperatura. Santiago, Freitas e Crasto (2012) ressaltam que pode ser instalada por exemplo a lã mineral, que é um excelente material isolante térmico. Barros (2017) destaca que o som pode ser facilmente transferido por meio dos materiais de uma edificação, a partir de uma vibração sonora, gerada internamente ou externamente, tornando-a possível de ser captada pelo ouvido humano. O isolamento acústico é extremamente necessário para a minimização do efeito, sendo uma característica importante na estrutura LSF. Para Barros (2017), o desempenho acústico pode ser avaliado por meio da chamada Classe de Transmissão de Som Aéreo (CTSA), sendo este um indicador global em decibéis (dB) da capacidade do material de reduzir a propagação do som entre dois ambientes. A tabela a seguir mostra alguns valores de som audível dentro da classe CTSA para os sistemas em LSF. Os valores encontram-se em dB.
Tabela 1 - Intensidade sonora dependente do elemento construtivo
	Elemento construtivo
	CTSA
	Parede de tijolo de 25 cm
	52
	Placa de vidro de 6 mm de espessura
	26
	Bloco de concreto celular aveolar
	45
	Painel de gesso acartonado com montantes de 90 x 40 a cada 400 mm com placas de gesso de 12,5 mm
	33
	Painel de gesso acartonado com montantes de 90 x 40 a cada 400 mm com placas de gesso de 15 mm
	34
	Painel de gesso acartonado com montantes de 90 x 40 a cada 400 mm com placas de gesso de 15 mm com lã mineral de 50 mm
	36
	Painel de gesso acartonado com montantes de 90 x 40 a cada 400 mm com placas de gesso de 15 mm com lã mineral de 50 mm
	38
Fonte: Barros (2017, p.33)
5. RESULTADOS
A pesquisa forneceu bases sólidas para o cumprimento dos objetivos apresentados no início deste trabalho. Desta forma, considera-se que a revisão de literatura cumpriu o seu objetivo de forma satisfatória. No primeiro capítulo apresentaram-se as principais definições do sistema estrutural em Light Steel Frame atentando-se para as diversas configurações e modelos estruturais. O segundo capítulo atentou para a instalação do sistema, ressaltando que o processo não demanda muita complexidade. Por fim apresentaram-se parâmetros comparativos da resistência estrutural entre os processos convencionais e em Light Steel Frame.
Considera-se que o presente trabalho é uma referência para os especialistas em engenharia estrutural.
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho apresentou resultados positivos no que tange ao estudo do modelo estrutural em Light Steel Frame. Observaram-se todos os detalhes para a elaboração de projetos em Light Steel Framing e alvenaria estrural, bem como diversos aspectos relativos às normas e aos ensaios normatizados. Observou-se que os dois sistemas atendem a diferentes necessidades, como o prazo de entrega, a geração de resíduos e a mão de obra a ser empregada. 
No primeiro capítulo abordou-se o histórico do sistema LSF, destacando-se as principais generalidades da estrutura e como ela gradativamente ganhou espaço no mercado. 
No capítulo seguinte a atenção esteve voltada para a concepção estrutural, destacando os sistemas de estabilidade da estrutura. Por fim verificaram-se os pontos positivos e negativos envolvidos na construção em alvenaria. Uma sugestão de trabalho futuro pode englobar, por exemplo, a viabilidade econômica dos dois sistemas construtivos abordando a precificação dos elementos constituintes.
Considera-se que o trabalho tem importância para aqueles que procuram uma referência em ambos os sistemas construtivos.
ABSTRACT
This document presents a bibliografic revision in which technical considerations are made, concerning various Light Steel Frame structural systems, that have as main attributes its low weight and similar mechanical stress resistance of conventional metallic structures, highlighting for instance its low weight and thin profile. 
With demands of quickness and practicity, the Light Steel Frame system is able to fulfill these project demands, offering durability and structural safety. When rigorously mounted and pinned, the Light Steel Frame system does its job well as a versatile structure.Keywords: Structures. Metallic.
REFERÊNCIAS 
FREITAS, A. M. S. CRASTRO, R. C. M. de; SANTIAGO, A. K. Manual de Construção em Aço – Steel Framing: Arquitetura. Belo Horizonte: CBCA, 2012.
HERNANDES, H. Palestra Steel Framing Belo Horizonte: CBCA, 2004.
NBR 6122: Concreto – Projeto e Execução de Fundações – Especificação. Rio de Janeiro: ABNT, 1996.
PENNA, Fernando Cesar Firpe. Análise da Viabilidade Econômica do Sistema Light Steel Framing na Execução de Habitações de Interesse social: uma abordagem pragmática. Dissertação de Mestrado. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), 2009.
PRUDÊNCIO, M. V. M.V. Projeto e Análise Comparativa de Custo de Uma Residência Unifamiliar Utilizando os Sistemas Construtivos Convencional e Light Steel Framing Trabalho de Conclusão de Curso. Campo Mourão: UEPG, 2013.
RODRIGUES, F. C. Steel Framing Engenharia. Rio de Janeiro: Aço Brasil CBCA, 2016.
� Artigo apresentado como requisito parcial para a conclusão do curso de Especialização em MBA em Gestão de Obras e Projetos da Universidade do Sul de Santa Catarina – UNISUL. Orientado por: José Humberto Dias de Toledo, Ms.
� Graduado em Arquitetura e Urbanismo – UNISUL. e-mail: igor@hrcerta.com.br