Estudo Comparativo dos Sistemas Construtivos: Steel Frame, Concreto PVC e Sistema Convencional

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1 0 CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Estudo Comparativo dos Sistemas Construtivos: Steel Frame, Concreto PVC e Sistema Convencional Conrado Sanches Domarascki Lucas Sato Fagiani Orientadora: Profa. Paula Cacoza Amed Albuquerque 2009

2 1 Conrado Sanches Domarascki Lucas Sato Fagiani Estudo Comparativo dos Sistemas Construtivos: Steel Frame, Concreto PVC e Sistema Convencional Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Engenharia Civil do Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos, como requisito à obtenção do grau de Engenheiro Civil. Orientadora: Prof. MS. Paula Cacoza Amed Albuquerque Barretos 2009

3 2 FOLHA DE APROVAÇÃO Candidatos: CONRADO SANCHES DOMARASCKI E LUCAS SATO FAGIANI ESTUDO COMPARATIVO DOS SISTEMAS CONSTRUTIVOS: STEEL FRAME, CONCRETO PVC E SISTEMA CONVENCIONAL Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos. Monografia defendida e julgada em 23/10/2008 perante a Comissão Julgadora: Prof. Artur Gonçalves Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos Prof. Eduardo Caldeira Brandt Almeida Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos Prof. Nilton Borges Pimenta Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos Prof. Ms. Paula Cacoza Amed Albuquerque Coordenador dos trabalhos de Conclusão de Curso

4 3 DEDICATÓRIA Aos nossos pais, que estão nos dando algo que jamais nos será tirados: o conhecimento.

5 4 AGRADECIMENTOS À Deus, pela vida. Aos nossos pais, pela educação. Aos nossos amigos, pela compreensão e apoio. A orientadora Paula, pela demarcação do caminho e aos professores, pelo estímulo e confiança.

6 5 O desejo da conquista é realmente uma coisa muito natural e comum, e, sempre que os homens conseguem satisfazê-lo, são louvados, nunca recriminados; mas, quando não conseguem e querem satisfazê-lo de qualquer modo, aí estão o erro e a recriminação. Nicolau Maquiavel

7 6 RESUMO Os altos investimentos em habitação, a entrada de empresas estrangeiras no setor e a grande concorrência, impulsionam as empresas da construção civil a buscarem novas tecnologias que possibilitam construir mais rápido, mais barato e com maior qualidade. Dentro deste cenário, surgem diversos sistemas construtivos industrializados, com características distintas, mais com o mesmo enfoque: mudar a maneira de se construir. Dentre diversos sistemas foram analisados o steel frame, sistema já difundido em vários países do mundo, e o concreto PVC, que é ainda pouco conhecido. Steel frame. Palavras-chaves: Sistemas construtivos, industrialização da construção, concreto PVC,

8 7 ABSTRACT The high investment in housing, the entry of foreign firms in the industry and fierce competition, driving the construction companies to seek new technologies that enable to build faster, cheaper and higher quality. Within this scenario arise several industrialized building systems, with different characteristics, but with the same focus: to change the way to build. Among various systems analyzed the steel frame system, already widespread in several countries of the world, PVC and concrete, which is still largely unknown. Keywords: building systems, manufacturing of construction, concrete PVC, Steel frame.

9 8 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVO REVISÃO BIBLIOGRAFICA Indústrias da Construção A Evolução da Indústria da Construção Civil Definições de Industrialização Industrialização de Ciclo Fechado Industrialização de Ciclo Aberto METODOLOGIAS E ETAPAS SISTEMAS CONSTRUTIVOS INDUSTRIALIZADOS Paredes de Concreto Casas de Madeira - Light wood frame Blocos de EPS Painéis cerâmicos pré-fabricados Fôrmas tipo Banche Sistema Techouse Tilt-up APRESENTAÇÃO DOS SISTEMAS STEEL FRAME, CONCRETO PVC E SISTEMA CONVENIONAL Steel frame Fundações Estrutura Fechamento e revestimento Instalações sanitárias, hidráulicas e elétricas

10 Cobertura Sistema Concreto PVC Fundações Estruturas Fechamento e revestimento Instalações sanitárias, hidráulicas e elétricas Coberturas Sistema Convencional COMPARAÇÃO DOS SISTEMAS INDUSTRIALIZADOS E SISTEMA CONVENCIONAL Produtividade Preço RESULTADO E DISCUSSÃO CONCLUSÃO REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA... 73

11 10 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Relação para 1m3 de concreto leve de peso especifico de 900kg/m Tabela 2: Produtividade sistema steel frame Tabela 3: Produtividade sistema concreto PVC Tabela 4: Produtividade sistema convencional Tabela 5: Composição de custo do sistema steel frame por metro quadrado de estrutura e vedação Tabela 6: Composição de custo por metro quadrado de estrutura e vedação do concreto PVC Tabela 7: Composição de custo por metro quadrado de alvenaria auto portante Tabela 8: Composição de custo unitário concreto grout para parede autoportante Tabela 9: Composição de custo unitário para armadura CA 50 para parede autoportante Tabela 10: Composição de custo unitário de chapisco Tabela 11: Composição de custo unitário de emboço desempenado Tabela 12: Composição de custo unitário de pintura em látex Tabela 13: Composição de custo unitário da parede alvenaria pronta

12 11 LISTA DE FIGURAS Figura 1- Banheiro pré-moldado Figura 2 - Fôrmas de plástico para paredes de concreto Figura 3 - Casa construída com o sistema Light Wood Frame Figura 4 - Fabricação de Kits hidráulicos Figura 5 - Construção de casas com blocos de EPS Figura 6 - Fabricação de painéis cerâmicos Figura 7 - Fôrmas tipo banche Figura 8 - Construção em sistema Techouse Figura 9 - Construção no sistema Tilt-up Figura 10 - Construção em sistema steel frame Figura 11 - Subestruturas do sistema steel frame Figura 12 - Vigas apoiadas sobre paredes centrais Figura 13- Viga apoiada sobre parede lateral Figura 14 - Detalhes da conexão dos elementos estruturais com a fundação Figura 15 - Detalhes da conexão dos elementos estruturais com o revestimento Figura 16 - Detalhes da conexão dos elementos estruturais entre duas paredes Figura 17 - Subestrutura de cobertura Figura 18 - Estrutura em steel frame Figura 19 - Construção com fechamento de placa cimentícia Figura 20 - Placas OSB Figura 21 - Processo de fabricação de gesso acartonado Figura 22 - Fechamento de parede em steel frame... 45

13 12 Figura 23 - Paredes em steel frame com instalações elétricas e hidráulicas Figura 24 - Estrutura de cobertura em steel frame para edificação convencional Figura 25 - Indústria construída em concreto PVC Figura 26 - Guias e barras de ancoragem Figura 27 - Barra de aço CA50 fixada no radier Figura 28 - Montagem das fôrmas de PVC Figura 29 - Escoras dos painéis Figura 30 - Concretagem de parede em concreto PVC Figura 31 - Construção em concreto PVC Figura 32 - Concretagem de parede em concreto PVC Figura 33 - Radier com instalações sanitárias Figura 34 - Instalações sanitárias concreto PVC Figura 35 - Distribuição das instalações hidráulicas pela base da parede Figura 36 - Distribuição das instalações hidráulicas pelo radier Figura 37 - Distribuição das instalações hidráulicas por fora do radier Figura 38 - Distribuição das instalações hidráulicas por cima Figura 39 - Paredes de concreto PVC com circuitos elétricos Figura 40 - Perfuração da parede para passar a instalação elétrica Figura 41 - Parede de concreto PVC com módulo da tomada instalado Figura 42 - Estrutura da cobertura em madeira para edificação em concreto PVC Figura 43 - Construção em sistema convencional... 61

14 13 1 INTRODUÇÃO Durante muitos anos os engenheiros civis se perguntaram se era possível que a construção no Brasil deixasse seu caráter artesanal para seguir o caminho da industrialização nos canteiros de obra. Após o fim da Segunda Guerra Mundial, os países desenvolvidos da América do Norte, Europa e Ásia passaram a se valer com maior intensidade de sistemas construtivos prontos, pré-fabricados, que proporcionassem maior produtividade e economia de mão de obra de custo muito alto nessas regiões (FARIA, 2008). Agora, o momento parece ter chegado. A oportunidade surge com a expansão dos empreendimentos voltados ao segmento econômico: como a margem de lucro sobre cada unidade é pequena, o negócio só se viabiliza economicamente com a produção de unidades habitacionais em grandes volumes. E produção em larga escala implica industrialização, desde os macrossistemas construtivos estrutura e vedação até os elementos construtivos menores - como as instalações elétricas e hidráulicas e as coberturas (FARIA, 2008). Segundo SABBATINI (1989) (apud BRUMATTI 2008),... evoluir no sentido de aperfeiçoar-se como indústria é o caminho natural da construção civil, portanto, industrializar-se para a construção é sinônimo de evoluir. Tradicionalmente, entende-se como elementos industrializados desde as peças mais simples até os diferentes painéis, lajes de piso etc. A derivação qualitativa do conceito de elemento até o de componente sugere a individualização das partes de uma edificação em subsistemas, tais como cobertura, vedações, fundações etc. Os subsistemas, constituídos como agrupamentos de elementos, tendem a ser unidades auto-suficientes de desenvolvimento e agregação, unidades funcionalmente unitárias e independentes entre si, com respeito à função e possibilidades de desenvolvimento. Dentre diversos sistemas industrializados temos o steel frame e o concreto PVC, alvo desta pesquisa, por apresentar agilidade e economia em sua montagem e por traduzirem o significado de mais simbólico da construção industrializada, que é o fim do tijolo sobre tijolo, que tanto se tem almejado.

15 14 2 OBJETIVO O objetivo deste trabalho é apresentar, um panorama sobre a construção industrializada, apresentando diversos sistemas construtivos industrializados utilizados no Brasil, dando ênfase nos sistemas Steel Frame e concreto PVC comparando e determinando qual dos sistemas construtivos é, comparados com nosso sistema convencional, é o mais viável em vários aspectos.

16 15 3 REVISÃO BIBLIOGRAFICA 3.1 Indústrias da Construção Durante muitos anos os engenheiros civis se perguntaram se era possível que a construção no Brasil deixasse seu caráter artesanal para seguir o caminho da industrialização nos canteiros de obra (FARIA, 2008). Segundo a FUNDAÇÃO JOÃO PINHEIRO (2005), estima-se que o déficit habitacional brasileiro, no ano de 2005, era de moradias, o que significa 14,9% do total do estoque de domicílios. De acordo com a metodologia adotada no trabalho, o déficit habitacional está desmembrado em três tipos: o déficit por habitação com ocupação acima de uma família (caso de várias famílias vivendo sob o mesmo teto ou de sublocação de cômodos); o déficit por habitação precária (moradias constituídas de materiais ordinários ou de sobras); e o déficit por habitação desprovida de infra-estrutura adequada. PEDUZZI (2009) citou que o ministro do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior, Miguel Jorge, disse que faz parte dos planos do governo a construção de um milhão de casas populares em A idéia é combater o problema histórico de habitação no país e, ao mesmo tempo, amenizar outros problemas decorrentes da crise. Agora, o momento parece ter chegado. A oportunidade surge com a expansão dos empreendimentos voltados ao segmento econômico: como a margem de lucro sobre cada unidade é pequena, o negócio só se viabiliza economicamente com a produção de unidades habitacionais em grandes volumes. E produção em larga escala implica industrialização, desde os macrossistemas construtivos - estrutura e vedação - até os elementos construtivos menores - como as instalações elétrica, hidráulicas e as coberturas (FARIA, 2008). O plano habitacional, anunciado em março de 2009, definiu o comprometimento de 20,0% a 10,0% dos rendimentos familiares com as prestações, para o total das famílias e para aquelas com renda de até 3,0 salários mínimos, respectivamente, sendo, para estas últimas, destinadas 400,0 mil unidades (LOURENÇO, 2009). Em contra partida CILIANA (2009) comenta que a indústria da construção, mais especificamente no setor de edificações, apresenta particularidades singulares, que a diferencia da indústria de transformação. Estas particularidades criam obstáculos para que se processe uma introdução mais agressiva de máquinas e equipamentos nos canteiros de obras.

17 16 Processos predominantemente artesanais, onde são marcantes baixa produtividade e enorme desperdício, ainda compõem a maior parcela da construção civil brasileira (SANTIAGO e ARAUJO, 2008). Segundo CILIANA (2009) destacam-se nestas características: o caráter não homogêneo e não seriado de produção devido à singularidade do produto, feito sob encomenda; a dependência de fatores climáticos no processo construtivo, o período de construção relativamente longo; a complexa rede de interferências dos participantes (usuários, clientes, projetistas, financiadores, construtores); uma ampla segmentação da produção em etapas ou fases que imprime um dinamismo centrado no princípio de sucessão e não de simultaneidade; o parcelamento da responsabilidade entre várias empresas, onde o processo de subcontratação é comum; a significativa mobilidade da força de trabalho; além do nomadismo do setor (tanto em relação aos produtos finais como ao processo de produção); o caráter semi-artesanal (manufatureiro) do processo construtivo. AGOPYAN (et al. 1999) comenta que no caso da execução, são várias as fontes de perdas possíveis: no recebimento, o material pode ser entregue em uma quantidade menor que a solicitada; blocos estocados inadequadamente estão sujeitos a serem quebrados mais facilmente; o concreto, transportado por equipamentos e trajetos inadequados, pode cair pelo caminho; a não obediência ao traço correto da argamassa pode implicar sobre consumos na dosagem dela (processamento intermediário); o processo tradicional de aplicação de gesso pode gerar uma grande quantidade de material endurecido não utilizado. Mais recentemente, o desperdício na construção foi estudado por uma investigação bastante abrangente em nível nacional, onde foram pesquisados 85 canteiros de obras de 75 empresas construtoras em 12 estados, medindo o consumo e perdas relativos a 18 tipos de materiais e diversos serviços (CILIANA, 2009). A pesquisa, coordenada pelos professores Ubiraci Espinelli Lemes de Souza e Vahan Agopyan (Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da USP), constatou uma variedade grande de desempenho entre uma e outra empresa, tais como perdas mínimas (2,5%) comparáveis aos melhores índices internacionais ao mesmo tempo em que um desperdício alarmante (133%) devido às muitas falhas cometidas na empresa. Também foram constatadas diferenças dentro de uma mesma empresa, de um serviço para outro. O estudo mostrou, principalmente, que o desperdício, em média, é muito menor que o legendário e divulgado desperdício de 30%, ou de uma casa a cada três construídas. Por

18 17 exemplo, no caso do concreto usinado a maior perda registrada foi de 23,34%, a média ficou em 9,59%, e a mediana em 8,41% (AGOPYAN, et al 1999 apud, CILIANA, 2009). A construção civil no Brasil apresenta baixos índices de produtividade em relação a outros países, segundo SANTOS (1995), a produtividade nos canteiros brasileiros encontra-se em 45 homem hora/m², enquanto na Dinamarca é de 22 homem hora/m² (ROSSO, 1974). Ainda, segundo ROSSO (1980 apud CILIANA, 2009), no domínio da edificação pode se passar de uma produtividade de 80 homem hora/m² em um processo artesanal primitivo, a uma de 10 homem hora/m² em um processo industrializado. PICCHI (1993 apud CILIANA, 2009) afirma que a produtividade no Brasil é menor que um quinto da produtividade dos países industrializados. Entretanto, diante da crescente demanda do mercado por novas edificações e da disponibilidade técnica de alternativas, várias correntes desse setor têm se mostrado abertas ao emprego de soluções industrializadas (SANTIGO e ARAUJO, 2008). O movimento, a nível mundial pela melhoria da qualidade tem também tido reflexos o setor da construção civil, levando as empresas a um questionamento de seu processo produtivo e a adoção de estratégias para racionalização, visando à melhoria de desempenho frente a um mercado cada vez mais competitivo. Este movimento decorre também de mudanças que afetam especificamente o setor, dentre os quais se podem citar a diminuição dos recursos financeiros, o maior grau de exigência do consumidor e a maior mobilização dos trabalhadores (AGOPYAN, et al 1999 apud, CILIANA, 2009). Segundo CAMPOS (2009) no caso brasileiro, face aos desafios colocados pela economia globalizada e as crescentes necessidades de se construir com rapidez, qualidade e economia, alguns destes componentes pré-fabricados passaram a ser oferecidos no mercado nacional há alguns anos atrás, como é o caso dos painéis arquitetônicos e banheiros prontos (figura 1), para citar dois exemplos. As demandas hoje existentes sob a forma de centros comerciais, hotéis, edifícios de escritórios e residenciais, indústrias etc. levaram a construção civil a criar novos paradigmas.

19 18 Figura 1- Banheiro pré-moldado Fonte: Revista Plástica reforçado Independentemente da chegada destes novos produtos pré-fabricados ao mercado através da instalação no país de empresas estrangeiras, constata-se também a existência de um representativo parque produtor já instalado no país na área da pré-fabricação, parque este que já é fornecedor habitual de componentes para a construção de edifícios industriais, comerciais e habitacionais há várias décadas. É diante desta realidade que se colocam as possibilidades para o aperfeiçoamento e o desenvolvimento de novos produtos pré-fabricados para a indústria da construção civil, com base nas potencialidades e na real capacidade já instalada no país (CAMPOS, 2009). 3.2 A Evolução da Indústria da Construção Civil Segundo BAPTISTA (2005) a história da industrialização se identifica, num primeiro tempo, com a história da mecanização, isto é, com a evolução das ferramentas e máquinas para a produção de bens. De forma gradativa, as atividades exercidas pelo homem com auxílio da máquina foram sendo substituídas por mecanismos, como aparelhos mecânicos ou eletrônicos, ou genericamente por automatismos. A Construção Civil tem sido considerada uma indústria atrasada quando comparada a outros ramos industriais, por apresentar, de maneira geral, baixa produtividade, grande desperdício de materiais, morosidade e baixo controle de qualidade (ELDEBES, 2000 apud BRUMATTI, 2008). BAPTISTA (2005) comenta que a industrialização da construção civil, através da utilização de peças de concreto pré-fabricados, promoveu um salto de qualidade nos canteiros de obras, pois através de componentes industrializados com alto controle ao longo de sua

20 19 produção, com materiais de boa qualidade, fornecedores selecionados e mão-de-obra treinada e qualificada, as obras tornaram-se mais organizadas e seguras. Segundo VASCONCELLOS (2002 apud et al. PIGOZZO 2005), não se pode precisar a data em que começou a pré-moldagem. O próprio nascimento do concreto armado ocorreu com a pré-moldagem de elementos, fora do local de seu uso. Sendo assim, pode-se afirmar que a pré-moldagem começou com a invenção do concreto armado. SALAS (1988 et al.pigozzo 2005) considera a utilização dos pré-fabricados de concreto dividida nas três seguintes etapas: I) de 1950 a 1970 período em que a falta de edificações ocasionadas pela devastação da guerra, houve a necessidade de se construir diversos edifícios, tanto habitacionais quanto escolares, hospitalares e industriais, dentro dos sistemas de pré-fabricação de ciclo fechado. No período pós-guerra os sistemas pré-fabricados de ciclo fechado representaram a tecnologia dominante, onde se procurou aplicar na construção civil os mesmos conceitos adotados em outros setores da indústria, buscando-se a produção em série com alto índice de repetição dos elementos pré-moldados. II) de 1970 a 1980 período em que ocorreram acidentes com alguns edifícios construídos com grandes painéis pré-fabricados. Esses acidentes provocaram, além de uma rejeição social a esse tipo de edifício, uma profunda revisão no conceito de utilização nos processos construtivos em grandes elementos pré-fabricados. Neste contexto, teve o início do declínio dos sistemas pré-fabricados de ciclo fechado de produção. III) pós 1980 esta etapa caracterizou-se pela consolidação de uma pré-fabricação de ciclo aberto, à base de componentes compatíveis, de origens diversas. Segundo PIGOZZO (et al 2002), surge uma nova geração de sistemas de ciclos flexibilizados, por entender que não apenas os componentes são abertos, mas todo o sistema o é e, portanto, o projeto também passa a ser necessariamente aberto e flexibilizado para se adequar a qualquer tipologia arquitetônica. CAMPOS (2009) comenta que o conceito de sistemas flexibilizados na produção vai além da fábrica, com a possibilidade da produção de componentes no canteiro, dentro de um sistema com alto grau de controle e qualidade e de organização da produção.

21 Definições de Industrialização BAPTISTA (2005) diz que a industrialização é um processo organizacional caracterizado por: continuidade no fluxo de produção; padronização; integração dos diferentes estágios do processo global de produção; alto nível de organização do trabalho; mecanização em substituição ao trabalho manual sempre que possível; pesquisa e experimentação organizada integradas à produção. Conforme ROSSO (1980 apud BRUMATTI, 2008),... a industrialização é um método baseado essencialmente em processos organizados de naturezas repetitivas, nos quais a variabilidade incontrolável e casual de cada fase de trabalho, que caracteriza as ações artesanais, é substituída, por graus pré-determinados de uniformidade e continuidade executiva, características das modalidades operacionais parcial ou totalmente mecanizadas. Industrialização da Construção é o emprego de forma racional e mecanizada de materiais, meios de transporte e técnicas construtivas para conseguir uma maior produtividade. (ORDONEZ et al apud BAPTISTA, 2005). Segundo BRUNA (1976 apud PIGOZZO, 2005) a industrialização está essencialmente associada aos conceitos de organização e de produção em série, os quais deverão ser entendidos, analisando-se de forma mais ampla, as relações de produção envolvidas e mecanização dos meios de produção". O êxito de ações que conduzem à diminuição dos custos, o aumento da produtividade e ao incremento da qualidade dos processos e do produto final depende da evolução das atividades contrativas, ou seja, do incremento dos seus níveis de industrialização. Segundo SABBATINI (1989 apud BRUMATTI, 2008), evoluir no sentido de aperfeiçoar-se como indústria é o caminho natural da construção civil, portanto, industrializar-se para a construção é sinônimo de evoluir. Conclui-se assim que, a Industrialização da Construção não é um fim em si mesma, mas somente um meio de obter determinados objetivos que são basicamente os mesmos de outras áreas da indústria, ou seja (BAPTISTA, 2009):

22 21 Produzir: em maior quantidade, com melhor qualidade, a um custo menor, em um tempo menor Industrialização de Ciclo Fechado BRUNA (1976 apud PIGOZZO 2005) comenta que após o período de pós-guerra na França, com a necessidade de reconstrução do país, utilizaram-se largamente os elementos pré-fabricados de concreto armado, que segundo, possuíam dimensões de aproximadamente 0,60 a 0,90 X 2,50 X 0,20 m, com peso de cerca de uma tonelada montados numa estrutura portante convencional. Porém, os tamanhos reduzidos dos painéis geravam diversas juntas verticais, de difícil execução, sendo necessário aumentar o tamanho dos painéis para a conseqüente redução no número de juntas. Estes elementos cresceram até o ponto de atingirem o tamanho de um vão completo, fazendo com que as juntas passassem a existir apenas entre elementos transversais e longitudinais, que corresponderam às ligações mais fáceis de serem executadas. Desta forma, os painéis de concreto armado de grandes dimensões e com função estrutural, passaram a se impor com grande rapidez pela Europa. Segundo FERREIRA (2003 apud PIGOZZO, 2005), no período pós-guerra os sistemas pré-fabricados de ciclo fechado representaram a tecnologia dominante, onde se procurou aplicar na construção civil os mesmos conceitos adotados em outros setores da indústria, buscando-se a produção em série com alto índice de repetição dos elementos pré-moldados. Deste modo, conforme BRUNA (1976 apud PIGOZZO, 2005), os edifícios, principalmente os residenciais, passaram a ser subdivididos em grandes elementos, em geral, painéis-parede, que eram fabricados em usinas fixas ou móveis ao pé do canteiro e montados por gruas, com equipes reduzidas de operários. Assim sendo, este método de construção passou a ser chamado de Industrialização de Ciclo Fechado. É evidente o fato de que o grande painel pré-fabricado de concreto foi o logotipo da reconstrução da Europa destruída pela II Grande Guerra. No entanto, seria muito restrita nos dias de hoje uma definição de industrialização calcada nos modelos de pré-fabricação do segundo pós-guerra, visto que tais modelos vêm passando já há algum tempo por uma profunda revisão em seus próprios países de origem (CAMPOS, 2009). O grande problema da Industrialização Fechada de grande série é que os sistemas mais difundidos são extremamente limitados do ponto de vista inventivo e mal orientados do ponto de vista cultural porque procuram a solução do problema exclusivamente no âmbito

23 22 tecnológico de suas próprias experiências e não de um ponto de vista global (BAPTISTA, 2005) Industrialização de Ciclo Aberto Segundo RODRIGUES (2009) o principio de industrialização de ciclo aberto é produzir elementos construtivos "polivalentes", isto é, com possibilidade de serem utilizados na construção de organismos arquitetônicos tipos, categorias e portes diversos. BAPTISTA (2005) comenta que os elementos assim produzidos poderão ser combinados entre si numa grande variedade de modos, gerando os mais diversos edifícios e satisfazendo uma larga escala de exigências funcionais e estéticas. É preciso, porém, que os componentes feitos dos mais diversos materiais possuam as características básicas de um sistema aberto, ou seja, devem ser: a) Substituíveis por outros de diferentes origens. obra. b) Intercambiáveis para que possam assumir diferentes posições dentro de uma mesma c) Combináveis para formarem conjuntos maiores (aditividade de termos). d) Permutáveis por uma peça maior ou por um número de peças menores. Segundo PEREIRA (2005) a tendência de industrialização de ciclo aberto e a política de produção de componentes deram margem ao aparecimento, no final da década de 1980 e início dos anos 1990, daquilo que se convencionou chamar na Europa de a "segunda geração tecnológica" no campo da industrialização da construção. Os sistemas construtivos de ciclo aberto, ou seja, aqueles constituídos em suas partes fundamentais pelo emprego de elementos pré-fabricados de várias procedências passaram a ser a marca desta segunda geração. Salas (1981 apud PIGOZZO et al. 2005) comenta que costumam ser características definidoras dos sistemas abertos de pré-fabricação: a coordenação dimensional que possibilite unir o maior número de elementos e produtos de distintas procedências; o catálogo de elementos padronizados, que possibilita ao usuário uma informação exaustiva sobre o produto, de modo a facilitar o seu emprego; o raio de ação tanto maior quanto mais específicos sejam os elementos préfabricados;

24 23 a flexibilidade dos processos de produção, de modo a atender encomendas de produtos especiais, tirando de linha produtos que se tornaram obsoletos, combatendo a tendência de fechamento paulatino do processo etc. a montagem dos componentes pré-fabricados por terceiros, já que os fabricantes preferem se responsabilizar, sobretudo, pelo bom comportamento de seus produtos; a possibilidade de manter elementos de catálogo em estoque, especialmente se ocupam pouco volume.

25 24 4 METODOLOGIAS E ETAPAS Com base em estudos de livros e autores do assunto em questão, reunindo informações extraídas de sites e revistas, foi proposta a seguinte metodologia para o desenvolvimento da pesquisa: 01 Revisão Bibliográfica sobre a construção industrializada e sobre sistemas construtivos industrializados. 02 Levantamento do processo construtivo de dois sistemas distintos, o steel frame e o concreto PVC. 03 Comparação entre os sistemas construtivos. 04 Analise de qual sistema se torna mais viável dentro dos parâmetros estabelecidos pelo trabalho.

26 25 5 SISTEMAS CONSTRUTIVOS INDUSTRIALIZADOS Tradicionalmente, entende-se como elementos industrializados desde as peças mais simples até os diferentes painéis, lajes de piso etc. A derivação qualitativa do conceito de elemento até o de componente sugere a individualização das partes de uma edificação em subsistemas, tais como cobertura, vedações, fundações e estruturas. Os sub-sistemas, constituídos como agrupamentos de elementos, tendem a ser unidades auto-suficientes de desenvolvimento e agregação, unidades funcionalmente unitárias e independentes entre si, com respeito à função e possibilidades de desenvolvimento. Dentro desta visão, o componente construtivo seria resultado da decomposição do organismo arquitetônico em unidades auto-suficientes ou unidades de projeto. Sendo assim, o significado adquirido pela expressão "sistema construtivo" em nossos dias equivale ao conjunto de componentes entre os quais se possa atribuir ou definir uma relação, coordenados dimensionalmente e funcionalmente entre si, como estrutura organizada (PEREIRA, 2005). A seguir são apresentados alguns sistemas construtivos industrializados. 5.1 Paredes de Concreto Os construtores têm encarado a moldagem in loco de paredes de concreto como a alternativa industrializada mais viável para a produção de unidades habitacionais em larga escala. Alta produtividade, custos competitivos e familiaridade com material e processo de execução são fatores importantes na escolha dessa solução tecnológica (FARIA, 2009). Segundo CESTA (2008), na época dos estudos o sistema se mostrou mais competitivo em comparação com o steel frame e com as paredes pré-moldadas. O pré-moldado demanda equipamentos para movimentação das peças. O custo do aço e do material de preenchimento do steel frame era inviável para um produto destinado a camadas de menor poder aquisitivo. A aceitação dos consumidores é outro aspecto importante. Os compradores acreditam que a solidez das paredes monolíticas transmite maior sensação de segurança. O steel frame é uma solução técnica fantástica, mas não atende cultural e financeiramente a esse público. Executadas com concreto celular auto-adensável, as unidades são produzidas pela Rodobens Negócios Imobiliários à razão de uma a cada dois dias. As fôrmas de alumínio (figura 2), adquiridas pela empresa, podem ser utilizadas vezes (FARIA, 2009).

27 26 Figura 2 - Fôrmas de plástico para paredes de concreto Fonte: Revista Téchne edição Casas de Madeira - Light wood frame Um dos materiais mais comuns empregados na construção de casas norte-americanas e canadenses, a madeira ainda sofre, no Brasil, resistência cultural por parte da população. Os testes realizados nos laboratórios, porém, atestam o bom desempenho do material em itens como durabilidade, resistência, conforto térmico e acústico. Observadas as questões de projeto, de tratamento adequado e de manutenção, são moradias previstas para 50 anos. Soluções construtivas industrializadas com o material têm potencial de uso em construções em larga escala de condomínios econômicos, sobretudo os próximos a regiões madeireiras (FARIA, 2009). STAMATO (2008) comenta que a madeira foi muito utilizada pelos nossos arquitetos em meados do século XX, quando foram erguidas diversas estruturas em arcos lamelares e pórticos. Mas, a partir da década de 1970, essa tecnologia começou a se perder por aqui, enquanto que no resto do mundo as estruturas de madeira continuaram evoluindo. A Universidade Federal de Santa Catarina desenvolveu e avaliou, em parceria com a iniciativa privada, um sistema construtivo leve chamado "Sistema Plataforma". Composto por painéis estruturais revestidos e estruturados em madeira, o sistema suporta os esforços verticais e horizontais sem apoio de vigas e colunas tradicionais. O "esqueleto" dos painéis é feito de réguas de seção 4 cm x 8 cm e fechado com chapas de OSB ou madeira compensada. Como as paredes de steel frame ou drywall, é preenchida com material isolante térmico e absorvente acústico e tem as instalações elétricas e hidráulicas embutidas (FARIA, 2009).

28 27 NETO (2008) diz que a dificuldade de visualizar a madeira como solução interessante para a construção de residências nas cidades brasileiras não deixa de ser paradoxal. A indústria de reflorestamento nacional é uma das mais competitivas no mundo. Além disso, há disponibilidade de áreas para reflorestamento praticamente do Oiapoque ao Chuí. O sistema ainda não foi utilizado em larga escala, mas no protótipo construído junto com a fabricante Batistella, os pesquisadores conseguiram erguer uma casa de 40 m² em 30 dias com uma equipe de três pessoas. Em um sistema mais industrializado de produção, a habitação possa ser produzida entre dez e 15 dias. O sistema pode ser utilizado, com segurança estrutural, em edifícios de até quatro pavimentos. A figura 3 mostra uma residência de dois pavimentos construída no sistema Light Wood Frame (FARIA, 2009). Figura 3 - Casa construída com o sistema Light Wood Frame Fonte: Revista Téchne edição 136 Uma outra forma de tornar a construção mais rápida, ou seja, mais produtiva é pensando na produção de kits elétricos e hidráulicos. As construtoras que pretendem ser competitivas no segmento residencial econômico devem pensar também na industrialização das instalações elétricas e hidráulicas. Diferentemente das construções de médio e alto padrão, os projetos padronizados possibilitam essa solução. Com ambientes de dimensões conhecidas, fabricantes de fios e cabos, por exemplo, conseguem montar chicotes elétricos para cada uma das unidades (BARBOZA, 2009). Segundo FARIA (2009), dependendo da familiaridade da construtora com processos industrializados de produção, é possível reduzir em até 15% a mão-de-obra necessária para a

29 28 execução das instalações hidráulicas de um apartamento (figura 4). Atualmente, prémontamos as instalações dos ramais dos edifícios de médio e alto padrão, mas em geral as prumadas ainda são artesanais. Quando a obra permite, as prumadas são pré-numeradas e prémontadas. Apenas barriletes e instalações especiais são montados no local, porque não há repetição. 5.3 Blocos de EPS Figura 4 - Fabricação de Kits hidráulicos Fonte: Revista Téchne edição 136 O poliestireno expandido (EPS) foi descoberto em 1949 na Alemanha, e introduzido na construção civil pouco tempo depois. Por ser um plástico celular rígido composto por praticamente 98% de ar, o EPS é um material muito leve, resistente e de alto potencial termoacústico. São diversas as aplicações do EPS na construção civil, entre elas a utilização como bloco para a construção civil, conforme figura 5 (BARBOSA e SILVA, 2009). REIS (2008) comenta que a construção em larga escala de habitações do segmento econômico pode viabilizar o uso de tecnologias baseadas em materiais alternativos para alvenaria. É o caso, por exemplo, dos blocos de EPS vazados que, armados e preenchidos com concreto, irão compor o fechamento da unidade residencial. A tecnologia é de origem alemã e existe há 30 anos no exterior. Faria (2008) comenta que o primeiro contrato para produção de casas em larga escala foi firmado com a CDHU (Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano do Estado de São Paulo) para a execução de 152 unidades de 51 m² cada em Bocaina, interior de São Paulo. Antes disso, algumas obras já haviam sido executadas no País com a tecnologia, entre elas uma escola em Bocaina (SP), o prédio de uma universidade em Rio Claro (SP),

30 29 instalações administrativas em São Paulo. Ainda segundo Faria (2009) com uma equipe de quatro pessoas, pode-se construir uma casa de 45 m² em até sete dias. As casas de Bocaina, por exemplo, custarão à CDHU cerca de quatrocentos e cinqüenta reais o metro quadrado. Segundo REIS (2008). Coberta com uma camada de chapisco rolado, a superfície de EPS do bloco pode receber qualquer tipo de revestimento. Os blocos podem ser utilizados em edifícios de até 12 pavimentos. O consumo médio de concreto, com o sistema, é de 1 m³ para cada 17 m² de parede. Figura 5 - Construção de casas com blocos de EPS Fonte: Revista Téchne edição Painéis cerâmicos pré-fabricados O sistema construtivo consiste na utilização de painéis pré-fabricados com blocos cerâmicos furados, unidos com argamassa, reforçados com concreto armado em seu perímetro e revestidos nas duas faces com argamassa de cimento, cal e areia conforme mostra a figura 6. Os painéis verticais formam as paredes da edificação e apresentam capacidade de receber as cargas da cobertura. Os painéis de paredes vem de fábrica já com a impermeabilização da sua base; podendo conter também janelas, portas, instalações elétricas e hidráulicas. As instalações são complementadas em obra, feitas às colocações dos revestimentos cerâmicos e as pinturas de finalização (BARTH et al. 2006). FARIA (2008) menciona que as instalações hidráulicas e elétricas são embutidas. A ligação mecânica entre os painéis é realizada com soldas de barras e chapas de aço especial e as juntas são protegidas da infiltração de água de chuvas ou de áreas molháveis com selantes flexíveis. A tecnologia pode ser utilizada na produção de casas térreas e sobrados. Segundo BERGAMASCHI (2008), as peças podem ser produzidas no próprio canteiro ou confeccionadas na fábrica e transportadas até a obra. Caso a primeira opção seja a mais

31 30 viável para o empreendimento, é necessária uma área de 100 m x 15 m para a instalação da pista de produção. A empresa fornece a ponte rolante e as fôrmas e a construtora entra com o caminhão-guindaste. BARTH (et al. 2006) comenta que os painéis são produzidos em mesas metálicas horizontais e desmoldados após 72 horas. A manipulação dos mesmos é realizada com grua ou caminhão com lança telescópica, cujo balancim é fixado nos insertes de aço, posicionados nas suas quatro extremidades, permitindo o seu armazenamento na posição vertical ou na lateral com ângulo de inclinação de aproximadamente 75º. Os painéis são armazenados na fábrica durante 14 dias de modo a adquirir a resistência mecânica necessária ao processo de montagem da edificação. Segundo FARIA (2008) a produtividade média com o sistema é de três casas por dia, sendo necessária uma equipe de cinco pessoas para a montagem das casas e de outras 48 para a produção dos painéis. De acordo com BERGAMASCHI (2008), para que o uso da tecnologia seja economicamente viável em empreendimentos do segmento econômico, a área construída mínima deve ser de 10 mil m², equivalentes a 250 casas de 40 m², em média. Os painéis pré-fabricados podem receber diferentes tipos de revestimentos e pinturas, desde uma pintura a base de PVA, massa corrida, massa texturizada, pintura acrílica ou pintura epóxi no caso de cozinhas e banheiros. Os revestimentos de banheiros e a parede da cozinha onde está localizada a pia podem também ser realizados com azulejos até a altura do teto, recobrindo totalmente as juntas entre os painéis. As juntas entre os azulejos pode ser com 3 a 13mm de espessura, de acordo com o padrão compositivo adotado. Os pisos, por serem realizados de forma convencional, podem receber os revestimentos usuais na construção de casas. O preço de venda do metro quadrado das casas varia entre R$ 450,00 por metro quadrado a R$ 600,00 por metro quadrado, dependendo da sofisticação do acabamento interno das unidades. Desde o ano 2000, aproximadamente oito mil unidades já foram ou estão sendo executadas com a tecnologia (FARIA, 2008).

32 Fôrmas tipo Banche Figura 6 - Fabricação de painéis cerâmicos Fonte: Revista Téchne edição 136 Sergus Construtora desenvolveu o sistema construtivo com fôrmas tipo banche, que permite produzir edifícios multipiso com paredes de concreto em dois ciclos de concretagem por pavimento. Ele é composto por fôrmas metálicas (paredes) e chapas de madeira (lajes) (FARIA 2008). Segundo o IPT (2007) a tecnologia consiste na moldagem de paredes e lajes de concreto armado, adotando-se fôrmas metálicas denominadas banche (figura 7), para a execução das paredes, e fôrmas de madeira denominadas tablados, para execução das lajes. FARIA (2008) comenta que o sistema dispensa escoramento, pois as vigas de sustentação das chapas das lajes são apoiadas nas paredes estruturais anteriormente concretadas. A espessura mínima das paredes é de 12 cm; a das lajes é de 8 cm. Ambas são armadas com telas de aço soldadas CA 60, com reforços localizados em barras e treliças de aço CA 50 ou CA 60, de acordo com o projeto estrutural. A racionalização abrange ainda a adoção de shafts 1 para as prumadas hidráulicas e elétricas, montagem de eletrodutos e caixas de ligação antes da concretagem das paredes e lajes, prévia instalação de marcos de portas e contramarcos de caixilhos ou, eventualmente, de gabaritos para definição de vãos de portas e janelas. Para introdução de ramais de água e 1 O shaft é um espaço de construção vertical por onde passam as instalações hidráulicas e sanitárias do banheiro.

33 32 esgoto de pequenos diâmetros são previstos canais definidos por negativos fixados nas fôrmas das paredes (IPT, 2007) Segundo FARIA (2008), o sistema possibilita grande variedade de layout às unidades, já que as fôrmas usadas para as paredes e para as lajes são independentes. As fôrmas metálicas suportam até 500 utilizações. Para sua movimentação, é necessária a instalação de uma grua no canteiro. Para eventuais reparos e manutenções, recomenda se reservar no canteiro uma área livre de cerca de 100 m². Figura 7 - Fôrmas tipo banche Fonte: Revista Téchne edição Sistema Techouse Sistema Techouse, é um conjunto de painéis-sanduíche, cada um formado por duas placas de concreto estruturadas com malhas e vigas de aço eletrossoldadas e preenchidas com instalações elétricas e hidráulicas e EPS (figura 8). Os painéis são unidos e fixados por meio de encaixes autotravantes nas bordas das placas. Sua montagem exige a presença de um caminhão-guindaste para o transporte das peças no canteiro (FARIA, 2008).

34 Tilt-up Figura 8 - Construção em sistema Techouse Fonte: Revista Téchne edição 136 O precursor do tilt-up foi o arquiteto construtor americano Robert Aiken, que em 1909 experimentou a novidade na construção do frontal da Igreja Metodista em Zion-Illinois, nos Estados Unidos. Ele construiu a parede pré-moldada de concreto sobre um estrado, que depois foi elevado por uma plataforma basculante, levando-a até a posição final (FARIA, 2008). Segundo CATEP (2009), conhecida há pelo menos sessenta anos e aplicada numa escala que ronda os 15% das construções industriais em território norte americano. Após a Segunda Guerra Mundial, o tilt-up evoluiu e passou a ser muito empregado nos Estados Unidos em galpões industriais. Com o surgimento das máquinas de içamento e das grandes centrais de concreto, na década de 50, o método tomou impulso e hoje é referência em sistema construtivo (FARIA, 2008). Segundo a ABESC (2009) o sistema baseia-se na fabricação de placas de concreto de grandes dimensões, autoportantes, que têm função estrutural e de fechamento. Essas paredes podem apresentar as mais variadas formas e texturas, são moldadas em concreto armado e executadas no próprio canteiro de obras, utilizando a superfície do piso como fôrma na posição horizontal conforme mostra a figura 9. De acordo com FARIA (2008), o tilt-up é eficiente porque não exige transporte, otimiza o canteiro, as fôrmas são reutilizáveis e permite os mais variados desenhos, dimensões e formas. Se comparado ao pré-moldado industrializado, possibilita a

35 34 personalização do produto com a inserção de frisos ou relevos variados e o envolvimento do projetista no sistema. A montagem é mais segura do que o processo tradicional, porque não usa andaimes e os operários não ficam pendurados. Um dos principais destaques do sistema tilt-up é sua imensa versatilidade e a possibilidade de ser utilizado em qualquer tipo de construção, seja industrial, comercial ou residencial (ABESC, 2009). FARIA (2008) aponta a versatilidade de acabamentos externos como mais uma qualidade do sistema. "é possível agregar desde cerâmica até pedra", explica. Mas 99% das obras são acabadas com pinturas lisas ou texturizadas, facilmente obtidas com a aplicação de tinta diretamente no painel, ou com a incorporação de formliners estampados, além disso o sistema tilt-up permite expansões e mudanças de layout de maneira simples, mediante o deslocamento de painéis ou a abertura de vãos, por meio do corte do painel, sem demolições e remendos. Outra vantagem importante para trabalhar com o tilt-up, além da economia e fácil manutenção, é o fato de que, por não utilizarmos fôrmas de madeira, há um ganho ambiental a ser considerado (SEIXAS, 2009). FARIA (2008) argumenta que além das vantagens acima, o tilt-up é limpo, pois não desperdiça madeira e concreto (que vem dosado), gerando baixo resíduo; racional, porque é um sistema planejado e proporciona ganhos em espaço interno; rápido entre fabricação e montagem das peças, é possível formar a caixa do prédio em quatro a cinco semanas; e econômico, uma vez que é feito em canteiro, com mão-de-obra local e não-especializada, e não requer o recolhimento de IPI nem de ICMS.

36 Figura 9 - Construção no sistema Tilt-up Fonte: Revista Téchne edição

37 36 6 APRESENTAÇÃO DOS SISTEMAS STEEL FRAME, CONCRETO PVC E SISTEMA CONVENIONAL. A aplicação dos diversos sistemas construtivos existentes esta intimamente ligada à tipologia da edificação. Neste trabalho serão abordados os sistemas steel frame, concreto PVC e sistema convencional. 6.1 Steel frame O aço tem sido utilizado como um material de varias aplicações, com alto desempenho e adaptável às mais severas condições de serviços. Devido as suas características, tem substituído outros materiais em vários setores industriais. Produzido no parque siderúrgico brasileiro e integrado com outros componentes industrializados, o aço agora, empregado no sistema steel frame, substitui com vantagens técnicas, econômicas e ambientais, materiais como tijolos, madeiras, vigas e pilares de concreto; proporcionando um salto qualitativo no processo produtivo e posicionando a indústria nacional de construção civil de uma forma mais competitiva frente a um mercado globalizado (HERNANDES, 2009). O sistema construtivo steel-frame tem sido muito utilizado em diversos países, principalmente nos Estados Unidos e na Inglaterra. Por séculos os norte-americanos utilizaram a madeira como principal material de construção para as edificações residenciais. No entanto, o grande aumento dos preços, devido à escassez desse material na natureza, levou esses construtores a buscarem alternativas de produtos que substituíssem a madeira. De acordo com JARDIM e SOUZA (2007 apud MACHADO, 2008), em 1998, começaram a ser implantadas, no Brasil, as primeiras construções no processo steel frame, dando prosseguimento à necessidade de um produto industrializado e as vantagens intrínsecas desse processo construtivo frente ao sistema tradicional; portanto, podemos considerar que é um produto tecnológico novo no país. Os perfis formados a frio de paredes finas ganharam grande aplicabilidade, substituindo a madeira nas construções residenciais principalmente devido aos seguintes fatores: baixos preços, qualidade homogênea, similaridades com o sistema de Wood-Frame, alto desempenho estrutural, baixo peso, produção em massa, facilidade de pré-fabricação, entre outros. A figura 10 ilustra uma edificação residencial sendo construída utilizando o sistema steel-frame.

38 37 Figura 10 - Construção em sistema steel frame Fonte: Revista Téchne edição 136 Apesar do steel frame e o Dry-Wall serem visualmente semelhantes, conceitualmente apresentam características bem distintas. O steel frame é a conformação do esqueleto estrutural composto por painéis em perfis leves, com espessuras nominais usualmente variando entre 0,80mm à 2,30mm e revestimento de 180g/m² para áreas não marinhas e 275g/m² para áreas marinhas, em aço galvanizado, projetados para suportar todas as cargas da edificação. Já o Dry-Wall é um sistema de vedação, não estrutural, que utiliza aço galvanizado em sua sustentação, com espessura nominal de 0,50mm, com necessidade de revestimento de Zinco menor do que o steel frame (média mundial de 120g/m²) e que necessita de uma estrutura externa ao sistema para suportar as cargas da edificação (JARDIM e SOUZA, 2007 apud MACHADO, 2008). A aplicação desse sistema permite a redução de custo através da otimização do tempo de fabricação e montagem da estrutura, pois permite a execução de diversas etapas concomitantemente, por exemplo, enquanto as fundações são executadas no canteiro de obra, os painéis das paredes são confeccionados em fábrica. Outra característica inerente ao sistema é a diminuição do carregamento na fundação, possibilitando um barateamento desta etapa devido ao baixo peso da estrutura metálica. (CBCA, 2003 apud MACHADO, 2008). MORIKAWA (2006) comenta que a preparação do mercado nacional para a chegada do sistema construtivo steel frame passa, necessariamente, por três vertentes de desenvolvimento, são elas: a cadeia produtiva, o agente financiador e a normatização, direta ou indiretamente, na construção, por exemplo, perfil de aço, fechamento interno e externo,

39 38 parafusos, isolamento térmico e acústico, revestimento externo, esquadrias, instalações e acabamentos. A cadeia produtiva é formada por todas as empresas que possuem produtos que são aplicados. O steel frame possui algumas vantagens, como redução em 1/3 os prazos de construção quando comparada com o método convencional, o alívio nas fundações, devido ao reduzido peso e uniforme distribuição dos esforços através de paredes leves e portantes, proporciona custo de 20% a 30% por metro quadrado inferior ao convencional, desempenho acústico através da instalação da lã de rocha e lã de vidro entre as paredes e forro, facilita a manutenção de instalações hidráulica, elétrica, ar condicionado, gás, custos diretos e indiretos menores, devido aos prazos reduzido e inexistência de perdas comuns nas construções convencionais, 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, por conta de suas características naturais, o aço não sofre o ataque de cupins. A estrutura do telhado é em aço galvanizado, portanto, elimina qualquer necessidade de tratamento e despesas de manutenção, devido à sua comprovada resistência, o aço é capaz de vencer grandes vãos, eliminando colunas e paredes intermediárias. Com isso, oferece maiores espaços e confere flexibilidade na concepção e execução de projetos, Fundações A solução mais empregada para fundações, quando se fala de habitações econômicas é o radier. O radier é um tipo de fundação rasa, constituída de uma laje em concreto armado com a cota bem próxima da superfície do terreno, na qual toda estrutura se apóia. O sistema steel frame por ser um sistema autoportante, a fundação deve estar perfeitamente nivelada e em esquadro, permitindo a correta transmissão das ações da estrutura Estrutura De uma maneira geral, qualquer edificação necessita de um sistema estrutural que possibilite mantê-la estável e em condições normais de utilização quando sujeita a diversas ações.

40 39 O sistema steel frame é uma proposta para racionalizar a concepção da estrutura da edificação utilizando-se perfis dobrados a frio. As chapas têm entre 0,8 mm e 3,0 mm de espessura, sendo a mais utilizada a de espessura de 0,95 mm. O sistema steel frame é composto basicamente por três tipos de subestruturas: os pisos estruturais, as paredes estruturais e o sistema de cobertura. Na figura 11 apresenta-se uma ilustração básica, de cada uma dessas subestruturas componentes do sistema, já detalhando alguns de seus elementos. Figura 11 - Subestruturas do sistema steel frame Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço Segundo JUNIOR (2004) as subestruturas de piso são basicamente compostas 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 biapoiada ou viga contínua. A figura 12 ilustra o apoio dessas vigas sobre paredes centrais, enquanto a figura 13 mostra em detalhe como as vigas se apóiam em paredes laterais.

41 40 Figura 12 - Vigas apoiadas sobre paredes centrais Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço Figura 13- Viga apoiada sobre parede lateral Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço Outra subestrutura do sistema construtivo steel frame são as paredes estruturais, que é basicamente compostas por montantes, que suportam as vigas de piso. No entanto, os detalhes construtivos para esses elementos são inúmeros, sempre ligados à arquitetura das edificações contendo aberturas de janela, portas e ventilação. Os carregamentos atuantes são oriundos do apoio das vigas de piso. Os montantes das paredes externas também 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 14, 15 e 16 ilustram respectivamente detalhes da conexão desses elementos estruturais com as fundações, com os revestimentos e entre duas paredes.

42 41 Figura 14 - Detalhes da conexão dos elementos estruturais com a fundação Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço Figura 15 - Detalhes da conexão dos elementos estruturais com o revestimento Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço Figura 16 - Detalhes da conexão dos elementos estruturais entre duas paredes Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço Por último, tem-se a subestrutura de cobertura. Basicamente, essas subestruturas são compostas de treliças e/ou caibros vencendo os vãos de telhado como mostra a figura 17.

43 42 Figura 17 - Subestrutura de cobertura Fonte: Centro Brasileiro de Construção em Aço 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 monolítico de grande resistência e apto a absorver as cargas e esforços solicitados pela edificação e agentes da natureza como vento e chuva (figura 18). Figura 18 - Estrutura em steel frame Fonte: Revista Téchne edição 137

44 Fechamento e revestimento Para o revestimento e fechamento da estrutura de aço, são mais utilizados atualmente três tipos de painéis: as placas cimenticias (figura 19), os painéis de madeira, comercialmente denominados OSB, e as placas de gesso acartonado. Segundo JUNIOR (2004) as placas cimentícias são placas delgadas 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. Figura 19 - Construção com fechamento de placa cimentícia Fonte: Fonte: Revista Téchne edição 136 Como componentes dos fechamentos externos, podemos citar as placas OSB (Oriented Strand Board), é um tipo de painel de madeira fabricado com três a cinco camadas de tiras de madeira reflorestada, cruzadas perpendicularmente, prensadas e unidas com resinas como mostra a figura 20 (TECHNE 2009). Figura 20 - Placas OSB Fonte: Revista Téchne edição 136

45 44 Segundo FARIA (2008) as chapas de gesso acartonado começaram a ser produzidas no Brasil, no inicio da década de O produto foi inventado nos Estados Unidos por Augustine Sackett, ainda no final do século 19, mais só na década de 1940 se disseminou seu uso em divisórias internar de casas e escritórios. O 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 ditos, como mostra a figura 21 (JUNIOR 2004). Figura 21 - Processo de fabricação de gesso acartonado Fonte: Pereira 2004 No steel frame, podemos dividir o sistema de vedação vertical em três partes: a primeira corresponde aos fechamentos externos (figura 22) que delimitam as áreas molháveis; a segunda refere-se aos isolantes térmicos e acústicos, que são colocados entre as placas e entre os montantes e, por último, os fechamentos internos, instalados nas áreas secas ou úmidas, mas não molháveis.

46 45 Figura 22 - Fechamento de parede em steel frame Fonte: Revista Téchne edição Instalações sanitárias, hidráulicas e elétricas. As instalações elétricas, hidráulicas e sanitárias, conforme mostra a figura 23, para edificações com sistema construtivo steel frame são as mesmas utilizadas em edificações convencionais e apresentam o mesmo desempenho, não variando em razão do sistema construtivo. Assim, os materiais empregados e princípios de projeto também são 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. Figura 23 - Paredes em steel frame com instalações elétricas e hidráulicas Fonte: Revista Téchne edição Cobertura A cobertura destina-se a proteger as edificações da ação das intempéries. Pode ser vista também como um dos elementos de importância estética do projeto, merecendo, por isso, materiais que atendam tanto ao desempenho técnico como às exigências arquitetônicas. A definição da cobertura da edificação depende, entre outros fatores, de: dimensões dos vãos

47 46 que deverão ser vencidos; ações da natureza; opções arquitetônicas e estéticas; condições locais e a relação custo-benefício. (TÉCHNE, 2009) De um modo geral, os elementos das coberturas são a vedação propriamente dita (telhas), que pode ser de diversos materiais, a armação ou conjunto de elementos que dão suporte à cobertura, como as ripas, caibros, terças, tesouras, treliças, elementos de contraventamento e o sistema de escoamento das águas pluviais, como condutores, calhas e rufos. Construtivamente, as coberturas próprias para steel frame possuem as mesmas características e princípios das estruturas convencionais. Portanto, podem ser utilizadas com telhas metálicas, cerâmicas, fibrocimento e shingle, entre outras. As coberturas prontas para steel frame, por sua leveza e versatilidade, podem ser utilizadas em edificações de sistemas construtivos tradicionais (figura 24) e são capazes de vencer grandes vãos, inclusive podem ser empregadas em galpões e edificações de usos gerais de serviços. Para executar estruturas de coberturas de steel frame utilizam-se os mesmos perfis de aço galvanizado empregados na estrutura das paredes, que são os perfis U e Ue, com alma de 90 mm, 140 mm ou 200 mm de altura. O conceito de alinhamento das cargas, empregado na execução do restante da estrutura da construção, deve valer também para a cobertura. Os perfis metálicos devem se posicionar entre si de tal forma que gerem o mínimo de excentricidade e transmitam as ações citadas sem gerar efeitos substanciais de segunda ordem. Para tanto, construtivamente, os perfis que compõem a tesoura, treliça ou conjunto de caibros devem ter suas almas alinhadas às almas dos montantes das paredes que as suportam, para que os esforços não produzam efeitos não avaliados no dimensionamento.

48 47 Figura 24 - Estrutura de cobertura em steel frame para edificação convencional Fonte: Revista Téchne edição Sistema Concreto PVC O PVC é obtido a partir de 57% de insumos provenientes do sal marinho ou da terra (sal-gema), e 43% de insumos provenientes de fontes não renováveis, como o petróleo e o gás natural. Estima-se que somente 0,25% do suprimento mundial de gás e petróleo são consumidos na produção do PVC. Há estudos e tecnologia disponível para a substituição dos derivados de petróleo e gás por álcool vegetal (cana-de-açúcar e outros) em sua fabricação. Além disso, o PVC é um material que consome pouca energia e gera pouco resíduo na sua fabricação, reduzindo custos de operação e manutenção na sua aplicação (BRASKEN, 2009). O sistema é formado por perfis leves e modulares de PVC e é preenchido com concreto e aço, resultando em um produto de elevada resistência e com inúmeras qualidades construtivas. O concreto PVC oferece alta produtividade, uma vez que facilita a administração de materiais, mão-de-obra e transporte. Proporciona uma construção rápida e limpa, evita desperdícios e reduz o impacto, além do PVC ser um produto reciclável. A figura 25 ilustra uma indústria que foi construída com o sistema concreto PVC.

49 48 Figura 25 - Indústria construída em concreto PVC Fonte: Revista Téchne edição 139 O sistema construtivo concreto PVC foi desenvolvido no Canadá para projetar e construir, de forma industrializada, vários tipos de edificações de até cinco pavimentos. As primeiras casas construídas no Brasil com a tecnologia PVC+Concreto foram as 130 unidades em um condomínio em Canoas (RS) entre 2001 e Entre as obras industriais, comerciais e residenciais, já foram construídos por aqui mais de setenta mil metros quadrados com a tecnologia (FARIA, 2008). Segundo GOMES (2008), a versatilidade do sistema possibilita aplicações tanto em construções mais simples, a exemplo de casas populares e Módulo Sanitário unifamiliar, como em projetos mais complexos, a exemplo de estações de tratamento de esgoto compactas galpões para uso industrial e comercial, prédios de até cinco pavimentos e imóveis de alto padrão. O concreto PVC possui algumas características que lhe conferem vantagens sobre os outros sistemas, as placas de PVC antes da concretagem são leves, cerca de 1,4g/cm³, o que facilita seu manuseio e aplicação. O PVC é um material resistente à ação de fungos, bactérias, insetos e roedores, à maioria dos reagentes químicos, é um bom isolante térmico, elétrico e acústico, sólido e resistente a choques, impermeável a gases e líquidos, às intempéries tais como sol, chuva, vento e maresia. Sua vida útil em construções é superior a 20 anos, não propaga chamas, por ser auto-extinguível. O PVC é um material reciclável e reciclado, fabricado com baixo consumo de energia.

50 Fundações No concreto PVC é muito aconselhável o radier, ou base de concreto, que deve estar o mais liso possível na área aonde os painéis vão se apoiar. Também é importante o nível do radier já que os painéis vão copiar todas as irregularidades do piso, projetando-o para a parte superior dos mesmos. Após a base já estar pronta, demarca-se com giz o layout da casa fixando as barras de ancoragem e pregando guias que irão auxiliar na montagem dos painéis conforme mostra a figura Estruturas Figura 26 - Guias e barras de ancoragem. Fonte: Construção Plástica No sistema concreto PVC a estrutura é formada pelos próprios painéis preenchidos com concreto, o sistema é fixado na fundação através de barras de ancoragem, colocadas a cada dois metros e meio em média, como superestrutura são usados reforços (figura 27). Normalmente estes reforços são colocados nos lados de cada janela e porta (figura 28), mas também são montados nos encontros das paredes e nos cantos da casa. Estes reforços são barras de aço de 8 mm de diâmetro com o seu comprimento igual à altura do pé direito, por exemplo: 2,60m cada um. A colocação destes reforços é muito simples, é só largar dentro da parede junto às janelas e portas. Quando começar a concretagem deve-se ter em conta o fato de centralizar as barras na espessura do painel.

51 50 Figura 27 - Barra de aço CA50 fixada no radier Fonte: Construção Plástica Figura 28 - Montagem das fôrmas de PVC Fonte: Construção Plástica Como dito anteriormente o sistema não precisa de estruturas adicionais para a sua montagem, simplesmente escoras de madeira em alguns pontos são suficientes para manter em pé com total segurança o layout completo da casa (figura 29).

52 51 Figura 29 - Escoras dos painéis. Fonte: Construção Plástica Há vários tipos de concreto para o preenchimento do sistema concreto PVC utilizado em moradias populares. Segundo o projeto e a localidade onde será implantado pode-se utilizar concreto leve ou estrutural. Foram feitos os testes na COOPETEC (Universidade Federal do Rio de Janeiro), para a obtenção da melhor densidade do material que cumpre com o equilíbrio entre a resistência mecânica e o melhor isolamento térmico e acústico. A tabela 1 mostra o traço da argamassa. Tabela 1: Relação para 1m3 de concreto leve de peso especifico de 900kg/m3. Nº Descrição Und. Qtd. 1 Cimento Kg Areia Comum l EPS (bolinhas ou raspa de poliestireno) l Água l Aditivo vinílico para EPS l 15 6 Superfluidificante l 3 Fonte: Construção Plástica Este tipo de concreto possui as melhores características de isolamento térmico e acústico para uma casa feita em concreto PVC. A resistência mecânica é a suficiente para uma casa do tipo térrea e não para sobrados. Há uma perda de resistência na fixação, deve-se tomar a precaução de colocar reforços nas áreas onde deverão se montar equipamentos tais como aparelhos de TV; microondas; móveis; etc.

53 52 Também é possível utilizar concretos convencionais do tipo estrutural. Estes concretos também devem ser carregados à mão (figura 30). O uso de bombas está restrito a manobras mais seguras e específicas. Dependendo do uso podem ser utilizados concretos de 8 a 15 MPa 2 e de slump 3 18 variando segundo projeto. Utiliza-se brita zero; cimento comum e areia sem peneirar. Não é aconselhável o uso de aditivos aceleradores de pega ou retardadores, mais sim aditivos super-fluidificantes. Assim como no concreto leve não se deve vibrar no momento da carga. Simplesmente bater com taco de madeira para verificar que não existam bolhas de ar e para que o concreto flua entre os buracos laterais dos painéis. Esta manobra também serve para verificar a altura da concretagem, que nunca deve superar os 60 cm em toda a distribuição da obra (Figura 32). Figura 30 - Concretagem de parede em concreto PVC Fonte: Construção Plástica 2 Unidade padrão de pressão e tensão no SI. 3 Abatimento do tronco de cone de concreto.

54 53 Figura 31 - Construção em concreto PVC Fonte: Revista Téchne edição 139 Figura 32 - Concretagem de parede em concreto PVC Fonte: Construção Plástica Fechamento e revestimento O fechamento no sistema concreto PVC é feito com as próprias placas de PVC, não havendo necessidade de outros materiais. As paredes lisas e brilhantes podem ser usadas como revestimento, gerando assim uma alta redução de desperdício, menor número de matérias para controle, menor consumo de água, redução do custo de logística e frete e um maior controle sobre o orçamento. Por serem menos espessas tem-se um ganho de até 7% de área útil da edificação. As paredes de PVC não necessitam de grandes manutenções, apenas água e sabão são suficientes para a limpeza.

55 54 Apesar disto, existe a possibilidade de pintar as paredes de PVC, para isso, basta lixar a superfície a aplicar massa corrida dissolvida com a tinta desejada. Já estão sendo desenvolvidas tintas especiais para a superfície do PVC Instalações sanitárias, hidráulicas e elétricas. No concreto PVC devem ser feitas as instalações sanitárias convencionais para o tipo de radier ou base de concreto selecionada. A utilização dos distintos tipos de materiais e distribuição no radier, não afeta em nada a montagem do sistema concreto PVC (figura 33). Figura 33 - Radier com instalações sanitárias Fonte: Construção Plástica Deverá ser definido se os esgotos das pias e tanques serão embutidos nas paredes ou diretamente no chão embaixo dos balcões, antes de começar a concretagem das paredes (figura 34). Para os projetos de casas populares é mais recomendável a instalação do tipo não embutido. Esta montagem não precisa de modificações nas vigas da base de concreto nem cuidados no preenchimento de concreto nas paredes.

56 55 Figura 34 - Instalações sanitárias concreto PVC Fonte: Construção Plástica A instalação pode ser distribuída pela base da parede e por cômodos. Entrando sempre por um ponto no topo da parede (figura 35). Esta instalação é recomendada para distribuição com caixa d água. Desta forma pode-se percorrer o layout da casa e entrar onde é necessário para logo distribuir. Figura 35 - Distribuição das instalações hidráulicas pela base da parede Fonte: Construção Plástica Quando a instalação possui muitos tubos é melhor distribuir pelo radier ou base de concreto (figura 36), já que neste tipo de sistema não há muito espaço dentro dos painéis. Deve-se sempre levar em conta as ancoragens de aço que se encontra em todo o layout e no centro da parede.

57 56 Figura 36 - Distribuição das instalações hidráulicas pelo radier Fonte: Construção Plástica Se houver problemas para a distribuição interna por causa de outras instalações, (ex: esgoto), é possível fazer a instalação por fora do radier (figura 37). Figura 37 - Distribuição das instalações hidráulicas por fora do radier Fonte: Construção Plástica Outra alternativa é percorrer o layout da casa pela parte mais alta da parede e fazer a entrada onde é necessário (figura 38).

58 57 Figura 38 - Distribuição das instalações hidráulicas por cima Fonte: Construção Plástica As instalações elétricas são muito simples e rápidas. Após a montagem das paredes e antes da concretagem, deve-se montar os circuitos elétricos necessários (figura 39). Figura 39 - Paredes de concreto PVC com circuitos elétricos Fonte: Construção Plástica Para esta manobra utiliza-se uma serra copo de ½, ¾ ou 1 polegadas (figura 40), dependendo do circuito a montar.