Pró-Reitoria de Graduação Curso de Engenharia Civil Trabalho de Conclusão de Curso

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1 Pró-Reitoria de Graduação Curso de Engenharia Civil Trabalho de Conclusão de Curso TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS EM OBRAS DE PEQUENO E MÉDIO PORTE CUSTOS, VANTAGENS E DESVANTAGENS NO USO DE WOOD FRAME. Autor: Eduardo Caetano Alves Lopes Orientador: MSc. Robson Donizeth Gonçalves da Costa. Examinadora: MSc. Luciana Nascimento Lins Brasília - DF 2013

2 2 EDUARDO CAETANO ALVES LOPES TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS EM OBRAS DE PEQUENO E MÉDIO PORTE CUSTOS, VANTAGENS E DESVANTAGENS NO USO DE WOOD FRAME. Artigo apresentado ao curso de graduação em Engenharia Civil da Universidade Católica de Brasília, como requisito parcial para a obtenção de Título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: MSc. Robson Donizeth Gonçalves Da Costa Brasília 2013

3 3 Artigo de autoria de Eduardo Caetano Alves Lopes, intitulado TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS EM OBRAS DE PEQUENO E MÉDIO PORTE CUSTOS, VANTAGENS E DESVANTAGENS NO USO DE WOOD FRAME, apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil da Universidade Católica de Brasília, defendido e aprovado pela banca examinadora abaixo assinada: Prof. MSc. Robson Donizeth Gonçalves Da Costa Orientador Curso de Engenharia Civil UCB Prof.ª MSc. Luciana Nascimento Lins Examinadora Curso de Engenharia Civil UCB Brasília 2013

4 4 DEDICATÒRIA A todas as empresas, que utilizam sistemas convencionais de construção, sendo que há diferentes meios sustentáveis que podem aumentar sua produtividade, e ao mesmo tempo, diminuir os efeitos que afetam os recursos naturais.

5 5 AGRADECIMENTOS Primeiramente aos meus amigos do curso, que ao longo desses cinco anos de graduação, me acompanharam na luta por esta conquista, sempre um ajudando o outro em cada dificuldade que surgira; Ao meu pai Mauricio Antônio e minha mãe Creuza Maria, e principalmente meu irmão Murilo Caetano, por sempre terem me apoiado ao longo do meu caminho; Ao meu orientador, Robson Donizeth, por ter me orientado e indicado todos os meus pontos de dificuldade; À professora Dr. Glauceny Cirne, por orientar neste estudo, nas matérias lecionadas por ela durante o curso e por sanar todas as dúvidas que surgiram no meu interesse, incentivando para que eu conseguisse alcançar meus objetivos.

6 6 TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS EM OBRAS DE PEQUENO E MÉDIO PORTE CUSTOS, VANTAGENS E DESVANTAGENS NO USO DE WOOD FRAME. EDUARDO CAETANO ALVES LOPES RESUMO Uma construção sustentável pode apresentar diferentes meios de execução que podem apresentar benefícios maiores e custos menores, comparados com outros sistemas. O estudo consiste em uma comparação de um meio sustentável de alvenaria, chamado Wood Frame que utiliza perfis de madeira no seu uso, com uma estrutura de Alvenaria Convencional. Toda a análise foi realizada em uma residência de pequeno porte. Todo o estudo gira em torno dos custos de cada um dos sistemas e de pontos positivos e negativos de cada um, sendo demonstrados em cálculos, tabelas, gráficos e discussões. Cada ponto de relevância foi analisado, demonstrando suas influências na construção civil, fazendo que todos tirem suas próprias conclusões. Palavras-chave: Wood Frame, Custos, Benefícios, Alvenaria Convencional, Residência de Pequeno Porte. ABSTRACT A Sustainable construction can present different means of implementation that may have greater benefits and lower costs compared to other systems. The study consists of a comparison of a sustainable masonry, called Wood Frame that uses wooden profiles in their use, with a Conventional Masonry structure, analyze all revolving around a small residence. All study revolves around the costs of each system and the positives and negatives of each are stated in calculations, tables, graphs and discussions. Each point of relevance was analyzed, showing their influences in construction, making everyone draw their own conclusions. Keywords: Wood Frame, Costs, Benefits, Conventional Masonry, Small Residence

7 7 1. INTRODUÇÄO Estruturas de Wood Frame, ou seja, estruturas que utilizam perfis de madeira como método de alvenaria, são consideradas estruturas sustentáveis por apresentar diferentes pontos que beneficiam o meio ambiente. Esse tipo de sistema se enquadra no Sistema de Construção Energitérmica Sustentável, que está incluído junto ao método do Steel Frame. A estrutura é composta por perfis de madeira que em conjunto com as placas estruturais, chamadas OSB (Oriented Strand Board), que significa Painel de Tiras de Madeira Orientadas, formam painéis estruturais, que resistem às cargas verticais, dos telhados e pavimentos, cargas perpendiculares, como ventos transmitindo as cargas até a fundação. São perfis leves de madeira de reflorestamento, como pinus. A madeira utilizada deve apresentar três características para ser usada nesse meio: Seca; Reta; Livre de grandes nós. Figura 1 Aplicação das Placas OSB nas paredes de Wood Frame. Disponivel em:

8 8 O estudo deve ajudar a analisar melhor os custos, vantagens e desvantagens entre dois sistemas comuns que podem ser utilizados em uma edificação unifamiliar de até cinco pavimentos, sendo o foco principal uma estrutura feita de Wood Frame e outra de Alvenaria Estrutural. Wood Frame é utilizado em cerca de 95% das residências dos Estados Unidos. (LIGHT, 2008) De acordo com análises feitas na França, apenas 3% do orçamento das obras de construção apresentava ser para o uso de madeiras. Ao longo dos anos, foram criadas leis que favorecessem este meio, fazendo com que essa porcentagem aumentasse para 30% do orçamento, aumentando a obrigatoriedade do uso da madeira nas construções. (MOLINA, 2010) Aqui no Brasil é fabricado apenas na cidade de Curitiba - PR e que produz os materiais a um preço competitivo na construção civil. As construções brasileiras apresentam o uso tradicional de alvenaria estrutural, sendo de tijolo de concreto ou cerâmico, fazendo com que os custos e os benefícios alcançados sejam sempre os mesmos. O uso Wood Frame possui garantias por apresentar estar apto nas determinações de umidade, densidade básica e aparente, e de flexão, estando todas aptas de acordo com a Norma de Desempenho NBR A partir de tais situações, percebe-se que um dos problemas que o Brasil apresenta ter é de ter uma moradia familiar com custo acessível e de circunstancias melhores. Diante dessa situação, ocorre a hipótese que a intenção de ter melhores alternativas para alvenaria, não ocorre. Assim este estudo apresentar a meta de avaliar uma comparação entre o sistema mais convencional e o sistema sustentável do Wood Frame, a partir de uma residência de 52,4m². As situações alcançadas mostrarão como o sistema Wood Frame se compara com a Alvenaria Estrutural, mostrando os custos e qualidade. 1.1 Tema e Delimitação do tema O assunto escolhido para este trabalho foi sobre Tecnologias Sustentáveis em obras de pequeno e médio porte, sendo que o aprofundamento deste assunto foi para os custos, vantagens e desvantagens no uso de Wood Frame.

9 9 1.2 Objetivos Gerais e Específicos A seguinte análise tem como objetivo demonstrar as vantagens e desvantagens de construções em Wood Frame (Perfil de Madeira Leve) em estruturas de médio porte para baixo, demonstrando seus custos necessários e apresentando os benéficos e expectativa possui, levando em consideração a taxa sustentável ao ambiente que esse jeito alternativo de estrutura apresenta. Tendo como objetivos específicos, os seguintes pontos: Apresentar uma estrutura significante de menor custo. Comprometimento da estrutura Analisar o desempenho térmico e acústico Analisar se o Wood Frame gera uma menor taxa de CO2 Ter uma viabilidade técnica e econômica. Demonstrar a versatilidade e peculiaridade do meio 1.3 Problema Apesar dos vários aspectos positivos no uso do Wood Frame, tal trabalho apresenta que esse sistema possui suas desvantagens internas, levando como foco que seu uso é raro, pois não consegue acompanhar com o uso da Alvenaria estrutural convencional do mercado, levando em consideração os diferentes tipos de materiais utilizados e suas características únicas. Assim analisaremos as causas e razões desses ocorridos. Logo, surge a seguinte pergunta: O uso do Wood Frame (Perfis de Madeira) ao invés de Alvenaria Estrutural, considerando seus custos, benefícios e desvantagens, é viável? 1.4 Justificativa Esse estudo verificará a viabilidade ou não de construir uma estrutura utilizando um material sustentável, sem comprometer a mesma, que apresenta ser extremamente flexível e confortável, levando em consideração o seu baixo custo e possuir diferentes formas de acabamento. Levando em consideração que a estrutura das casas familiares convencionais dos Estados Unidos apresentam tal meio, sendo 95% dessas residências construídas assim, isso

10 10 nos leva a pensar porque aqui este sistema não é utilizado. Todo meio será analisado a partir dessa duvida, podendo ser material, mão de obra especializada, desperdício, entre outros. Comparando uma Estrutura de Wood Frame com uma de Alvenaria Convencional para poder provar isso tudo. Assim esse estudo discutirá se este meio é uma alternativa sustentável viável ou não viável de levantar uma estrutura unifamiliar e que apresente estilos de arquitetura variáveis. Figura 2 Detalhes gerais de uma estrutura utilizando Wood Frame. Disponível em:

11 11 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1.Área de Estudo O estudo foi realizado na SMPW Quadra 3 Conjunto 6 Lote 5 Casa E Residencial Vida, localizada no Park Way, Distrito Federal. As análises foram feitas em um escritório convencional. 2.2.Metodologia Utilizada Nesse caso de estudo, a metodologia feita foi direcionada para uma casa convencional de pequeno porte, apresentando 52,4 m², sendo 0,2m de espessura para alvenaria, de acordo com a Figura 3. Figura 3 - Planta Baixa Casa Residencial de Pequeno porte

12 12 Foram utilizados os seguintes materiais durante a pesquisa: Computador Calculadora Livros Boletim de Preços Unitários da Construção 2013, de acordo com o Sinduscon-DF Análise de Custos Para mostrar as características significantes de uma estrutura de pequeno porte, apresentando 52,4m³ de área construída, foi considerada uma comparação com uma estrutura de alvenaria convencional, apresentando a mesma área territorial, podendo apresentar, no resultado, os valores finais para cada uma das obras. Para a análise de custos, foram utilizados diferentes preços unitários para estruturas feitas de Wood Frame, perfis leves de madeira, levando em consideração os valores atuais do mercado. Levando em consideração todos os materiais utilizados ao longo da construção da residência, sendo eles: Fundação Estrutura Paredes (Revestimentos Externo e Interno) Instalações Elétricas e Hidráulicas Isolamentos Esquadrias Cobertura e Telhado. Descontando as áreas que são feitas com modos convencionais, como Fundação, Instalações Elétricas e Hidráulicas; todas as outras fases da construção foram feitas utilizando seções transversais de perfis de madeira, de acordo com a Tabela 1: Tabela 1 Bitola das seções transversais utilizadas. Bitola (mm) 44x190 44x140 44x120 44x90 44x60

13 13 Os Perfis Unitários utilizados foram reunidos, e aglomerados para todos os projetos da residência, a mão de obra especializada e todos os materiais necessários, considerando principalmente placas, barras e montantes, tanto como superiores como inferiores Vantagens e Desvantagens Os prós e contras no uso da Wood Frame em obras de pequeno porte foram estudados a partir de diferentes análises de comparação com os sistemas estruturais convencionais, utilizando pesquisas, ensaios, e opiniões relevantes, demonstrando se há benefícios ou não para as partes estruturais da área. Sendo considerados os seguintes termos: Diferença de Custo Comprometimento da Estrutura Desempenho térmico e acústico Emissão de CO2 Versatilidade do material Instalações Elétricas e Hidráulicas Figura 3 Detalhes das paredes de uma estrutura utilizando Wood Frame. Disponível em:

14 14 Figura 4 Peças Pré-Moldadas de Wood Frame. Disponivel em:

15 15 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1 Análise de Custos Analisando preços unitários para os dois tipos de estrutura, considerando a Tabela de Preços Unitários da Sinduscon-DF 2013, foi encontrado que para os Projetos da Obra, Material utilizado e a Mão de Obra, junto com os encargos oficiais. De acordo com a Tabela 2, Tabela 3, Gráfico 1 e Gráfico 2, os resultados foram: Tabela 2 - Orçamento de uma Casa Residencial de 52,4M² feita com Wood Frame Tipo Valor Projeto Completo R$ 5.656,11 Mao de Obra R$ 9.432,00 Material R$ ,00 Total R$ ,11 Gráfico 1 Comparação dos valores de uma Casa Residencial de 52,4M² feita com Wood Frame R$40.000,00 R$35.000,00 R$30.000,00 R$25.000,00 R$20.000,00 R$15.000,00 Projeto Completo Mao de Obra Material R$10.000,00 R$5.000,00 R$0,00

16 16 Tabela 3 - Orçamento de uma Casa Residencial de 52,4M² feita com Alvenaria Convencional Tipo Valor Projeto Completo R$ 5.656,11 Mao de Obra R$ ,00 Material R$ ,55 Total R$ ,66 Gráfico 2 - Orçamento dos valores de uma Casa Residencial de 52,4M² feita com Alvenaria Convencional R$40.000,00 R$35.000,00 R$30.000,00 R$25.000,00 R$20.000,00 R$15.000,00 Projeto Completo Mao de Obra Material R$10.000,00 R$5.000,00 R$0,00

17 17 A partir de tais valores, podemos analisar o percentual de gastos menores, utilizando o Wood Frame para uma residência familiar de 52,4m². Gráfico 3 - Percentual de menores gastos utilizando Wood Frame 70% 60% 50% 40% 30% Projeto Completo Mao de Obra Material 20% 10% 0% Considerando o Gráfico 3 podemos ver que por apresentar o mesmo Projeto para ambas estruturas, o preço para metragem quadrada dos dois foi o mesmo, apresentando 0% de diferença, sendo R$108,00/m², totalizando R$5.656,21 para os dois métodos. Conseguindo encontrar uma mão de obra especializada no mercado, o valor para Wood Frame, comparado com a estrutura de Alvenaria Convencional foi R$6.288,00 menor, mostrando ser 60% mais barato, levando em consideração todos os encargos. O material utilizado, para ambas as estruturas, apresenta ser basicamente diferentes, levando em consideração todas as partes, mesmo assim houve uma diferença de 9% no preço total, mostrando que, para essa estrutura de pequeno porte, o Material de Wood Frame foi cerca de R$3.736,55 menor que da Alvenaria Comum. Mostrando ser R$10.024,55 ou 8% mais barato, o método da Wood Frame, comparado com a de Alvenaria Convencional, mostrou-se mais viável para uma estrutura familiar a partir do valor total. Podendo destacar o preço médio total por metro quadrado, de acordo com a Tabela 4, e Gráfico 4 para melhor entendimento

18 18 Tabela 4 Preço Médio Total por Metro Quadrado Tipo R$/m² Wood Frame R$ 962,21 Alvenaria Comum R$ 1.153,52 Gráfico 4 Comparação do Preço Médio Total por Metro Quadrado R$1.200,00 R$1.150,00 R$1.100,00 R$1.050,00 R$1.000,00 Wood Frame Alvenaria Comum R$950,00 R$900,00 R$850, Vantagens e Desvantagens Sendo um estilo não convencional de estrutura para a construção civil no Brasil, foram analisado diversos argumentos que apontam as partes boas e ruins no uso do Wood Frame, mostrando os pontos em destaque, que são algumas das principais influencias para todo tipo de construção, apresentando os pontos que possuem maior vantagem e desvantagem, tendo como base os mesmos pontos para Alvenaria Convencional, a partir da Tabela 5 e Tabela 6.

19 19 Tabela 5 Vantagens e Desvantagens do Sistema de Construção utilizando Wood Frame Problema Vantagens Desvantagens Diferença de Custo Comprometime nto da Estrutura Desempenho térmico e acústico Emissão de CO2 Utilizando perfis de madeira, ao invés de Mão de obra precisa ser materiais convencionais na construção civil, especializada, por ser um ocorreu uma diferença nos custos por meio diferente comparado metragem quadrada, fazendo com que com o levantamento de gastos e tempo de execução apresentem-se alvenaria convencional. menores. Para o caso de como a estrutura irá reagir, os métodos de Fundação e Estrutura ao longo da Construção utilizando Wood Frame, são feitos do jeito convencional, fazendo com que não haja mudanças nas reações das mesmas. Mesmo considerando por ser madeira, a dilatação, umidade, flexão, compressão, inchamento das bordas, e principalmente resistência a ataque de cupins, são todos analisados ao longo do andamento de uma obra de até 5 Pavimentos. Apresentando um espaço de 20 cm a 25 cm entre a parede externa e a interna de uma Parede Convencional de Wood Frame, pode ser aplicado um preenchimento de isopor _ nesse espaço, garantindo uma amenização da influencia acústica e térmica que o cômodo pode oferecer, juntamente com placas de OSB na parte externa. Convencionalmente, por ser feita de árvores reflorestadas e manejadas, o uso do Wood Frame, ao invés de uma estrutura padrão, permite a redução de até 85% da utilização de concreto e aço, de acordo com o _ Canadian Wood Council, sendo esses os maiores geradores de CO2 e que possuem o consumo energético mais alto de uma construção civil.

20 20 Problema Vantagens Desvantagens Versatilidade e Peculiaridade do Material Instalações Elétricas e Hidráulicas Independente do andamento da obra, as unidades de Wood Frame são prémoldadas, fazendo com que sejam apenas encaixadas. Por ser um material renovável na construção, sua demanda é de energia solar, fazendo com que sua produção ganhe das matrizes energéticas não sustentáveis para confecção de aço e cimento. Podem ser idênticas às que são utilizadas na construção convencional, sendo que a parte inovadora é que no Sistema Wood Frame as paredes funcionam como shafts visíveis, facilitando a execução e manutenção das instalações. Mesmo sendo um sistema de construção inovador, a Wood Frame sofre sua principal falha por não poder ter altura de suas edificações acima de 5 pavimentos, pois apresenta comprometimento da estrutura a partir dessa altura. _

21 21 Tabela 6 Vantagens e Desvantagens do Sistema de Construção utilizando Alvenaria Convencional Problema Vantagens Desvantagens Diferença de Custo Comprometime nto da Estrutura Desempenho térmico e acústico Emissão de CO2 Versatilidade e Peculiaridade do Material Instalações Elétricas e Hidráulicas Quantidades maiores de Alguns materiais apresentam preço menor material, mão de obra que os perfis de madeira de Wood Frame, especializada, gastos maiores tendo o mesmo destino de estrutura. por causa de desperdício. Sendo o método mais utilizado, a estrutura apresenta garantia de funcionalidade, a _ partir de um controle técnico especializado para que não tenha problemas futuros. Está no padrão, comparado com outros métodos de estrutura, de acordo com a NBR (Desempenho Térmico e Acústico em edifícios habitacionais de ate cinco pavimentos) Apresenta cerca de 80% _ maior de emissão, comparado o método do Wood Frame. Meio de Construção que apresenta muito retrabalho, Facilidade de encontrar os materiais podendo fazer com que a obra necessários, tendo uma grande variedade do apresente atraso. tipo de método ou material a ser utilizado Apresenta maior quantidade na execução da obra. de entulho e deficiência na limpeza. Maior trabalho para instalação e pré-disposição _ das tubulações, comparado com o método do Wood Frame.

22 22 4. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Sistemas alternativos na construção civil, como Wood Frame, que venham competir com as técnicas convencionais de estrutura, podem ajudar o Brasil a crescer em diferentes pontos como economia, rapidez e versatilidade durante os trabalhos construtivos, diferente de outros países desenvolvidos, nesse tipo de sistema, o Brasil possui preconceito com o uso da madeira. Assim, a análise dos custos, vantagens e desvantagens de uma residência de 52,4m², utilizando Wood Frame, quando comparado a Alvenaria Convencional, apresentou os prós e contras de cada sistema, mostrando que, mesmo o Wood Frame não sendo uma estrutura famosa no Brasil, apresentou se mais viável que a Alvenaria Convencional, apresentando maiores vantagens e menores custos. Logo, mostra-se necessário que o desempenho do sistema de estrutura Wood Frame seja conscientizado entre a empresa e o cliente, fazendo com que haja aceitação desse método, tornando-o cada vez mais utilizado e trazendo maiores resultados sustentáveis nas construções civis de pequeno porte. Um modo a se pensar é que as construtoras poderiam pelo dar uma chance para esse meio, tentando fazer uma estrutura, mesmo que seja pequena, utilizando o sistema do Wood Frame, ou até mesmo outros meios de construção. Assim, visualizariam diferentes resultados, fazendo com que o modo de pensar sobre os diferentes meios construtivos pode ser bastante inovador.

23 23 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR : Norma de Desempenho. Rio de Janeiro: ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-7190:1997: Projeto de Estruturas de Madeira: Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, Boletim de Preços Unitários da Construção 2013 Distrito Federal. Disponível em: < > Acesso em 15 de Setembro de 2013 Details for Conventional Wood Frame Construction. Disponível em: < > Acesso em: 15 de Setembro de LIGHT, Wood Frame: Construções com Estruturas Leves de Madeira. Revista Téchne, São Paulo, ano 16, ed. 140, p nov MOLINA, Júlio Cesar. Sistema Construtivo em Wood Frame para casas de madeira. Seminário: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 31, n. 2, p , jul./dez Sistema Construtivo em Wood Frame no MCMV e Norma de Desempenho. Disponível em: < > Acesso em: 10 de Setembro de 2013.