PROPOSTA DE SOLUÇÃO PARA A INTERFACE ALVENARIA ESTRUTURAL/ ESQUADRIA: ELEMENTO DE INTEGRAÇÃO

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1 PROPOSTA DE SOLUÇÃO PARA A INTERFACE ALVENARIA ESTRUTURAL/ ESQUADRIA: ELEMENTO DE INTEGRAÇÃO 1 Introdução O presente trabalho tem como objetivo apresentar a solução denominada Elemento de Integração, sua produção e aplicação na construção de uma parede experimental, bem como demonstrar sua aplicabilidade e adequação ao sistema construtivo de alvenaria estrutural. A tecnologia embutida no Elemento alia vantagens econômicas à melhoria da sustentabilidade da construção, conforme será descrito a seguir. Atualmente a alvenaria estrutural têm demonstrado ser um processo construtivo de grande importância econômica e social, visto que seu emprego apresenta vantagens como rapidez na execução, maior padronização de procedimentos e menor desperdício em obra quando comparado aos processos construtivos tradicionais (JOAQUIM, 1999). Entretanto, diversos estudos (RICHTER, 2007; ALEXANDRE, 2008; BRITO, 2009) apontam uma alta incidência de manifestações patológicas relacionadas a este sistema. Moch (2008) identificou que 24% das manifestações patológicas em edificações de alvenaria estrutural estão relacionadas à interface alvenaria/ esquadria e seu entorno, como pode ser visualizado nos exemplos das figuras 1 e 2. Figura 1: Fissura horizontal sob a pingadeira Fonte: MOCH (2008) Figura 2: Fissura originada próximo à esquadria. Fonte: RICHTER (2007) Além dos problemas patológicos, os procedimentos ligados à preparação do vão e colocação das esquadrias representam um gargalo construtivo significativo pela necessidade de execução de diversas etapas construtivas que apresentam 1

2 dependência e de profissionais especializados na instalação das janelas (AZAMBUJA et al., 2008). Desta forma, foi desenvolvida uma solução denominada Elemento de Integração (EI), que visa sanar as patologias na esquadria e seu entorno, incrementar os índices de racionalização, reduzir os custos, melhorar a qualidade na interface entre a esquadria e a alvenaria estrutural e aumentar o índice de sustentabilidade da construção (AZAMBUJA et. al, 2008). 1.1 Desenvolvimento do Elemento de Integração O EI é composto por quatro partes principais, denominados verga (componente superior), contraverga (componente inferior) e montantes (dois componentes verticais direito e esquerdo), conforme apresentado nas figuras 3 e 4. Esta configuração do Elemento foi adotada para limitar o peso de cada componente à capacidade de carregamento por dois operários, considerando o transporte em canteiro de obras, eliminando desta forma o uso obrigatório de algum equipamento de suspensão. Figura 3: Vista interna do projeto do EI Figura 4: Vista externa do EI Os componentes são produzidos em GRC (Glassfiber Reinforced Concrete) e se integram através de encaixes do tipo espiga na verga e contraverga e recessos nos montantes. Na verga e na contraverga encontram-se recessos para a fixação de trilhos (os trilhos são perfis de plástico reforçado com fibras, conformados através do processo de pultrusão) que permitem o apoio e a operação dos componentes móveis da 2

3 janela. Estes componentes móveis podem ser confeccionados com materiais convencionais, tais como madeira, alumínio e PVC Componentes em GRC A verga, visualizada na figura 5, é o componente horizontal superior do conjunto. Apresenta seção retangular dimensionalmente compatível com os blocos estruturais e é preenchida com poliestireno expandido (EPS). Este componente desempenha funções estruturais de sustentação do vão e funções construtivas, já que incorpora a parte superior do caixilho fixo da esquadria, um lacrimal para o adequado descolamento das águas e o acabamento na face interna. É nele que serão fixados os trilhos superiores, para o adequado funcionamento da esquadria (figura 6). Figura 5: Seção da verga Figura 6: Perfil trilhos superiores Os montantes são os componentes verticais, com função estrutural de absorver os esforços que ocorrem na alvenaria nas laterais do vão, recebendo as cargas da verga e transmitindo-as para a contraverga. Construtivamente, os montantes absorvem as funções da esquadria no encaixe das folhas móveis e de acabamento, incorporando um detalhe na face interna (AZAMBUJA et al., 2008). A contraverga, cuja seção pode ser visualizada na figura 7 é o componente horizontal inferior do conjunto. Desempenha função estrutural de absorver as tensões de tração na parte inferior do vão e função construtiva de incorporar a parte inferior da esquadria, com a pingadeira na face externa e um componente de acabamento na face interna. Neste componente serão fixados os trilhos inferiores, conforme demonstrado na figura 8. 3

4 Figura 7: Seção da contraverga Figura 8: Perfil trilhos inferiores A seguir, para um melhor entendimento, são caracterizados os materiais que compõem o EI, mais especificamente o GRC nos componentes e o plástico reforçado de alto desempenho (pultrudado) nos trilhos Produção dos Componentes em GRC GRC é a sigla utilizada para denominar o compósito formado por uma matriz cimentícia (pasta de cimento com ou sem agregado miúdo) reforçada com fibras de vidro dispersas. Uma das principais características deste material é a alta resistência mecânica, a reduzida espessura e a grande moldabilidade. O EI foi produzido seguindo dimensões totais compatíveis com a modulação da alvenaria estrutural: altura 9 blocos; comprimento 7 blocos, considerando 1cm de junta de argamassa entre os blocos. Cabe ressaltar que o componente pode ser fabricado em outros tamanhos, seguindo a modulação da alvenaria. A produção dos componentes em GRC foi realizada numa empresa localizada no município de Canoas-RS e seguiu a seguinte ordem: produção da matriz cimentícia; projeção manual, na forma de spray, desta matriz juntamente com as fibras sobre os moldes (figura 9); adensamento das camadas com rolo espiralado (figura 10) e controle da espessura através de medidor de profundidade (figura 11). O GRC foi projetado em camadas de 3 a 4 mm, até atingir a espessura especificada de cada um dos componentes Durante o processo de moldagem, os componentes foram preenchidos com EPS. 4

5 Figura 9: Projeção do GRC em molde Figura 10: Compactação com rolo espiralado Figura 11: Medidor de espessura Após completar as fôrmas com GRC, o material recebeu acabamento com desempenadeira metálica lisa e ficou em cura nas fôrmas por 2 dias. Após o término deste período, as peças foram retiradas das fôrmas, limpas e pesadas (quadro 1). Quadro 1: Massa dos componentes que compõem o EI Componente Massa (kg) Verga 46,40 Montante direita 18,87 Montante esquerda 18, 24 Contraverga 43, Sistema de Pultrusão utilizado na produção dos trilhos Os trilhos utilizados nesta pesquisa foram produzidos por uma empresa catarinense que trabalha com o sistema de pultrusão. Este processo consiste na produção contínua de perfis de plástico reforçado de alto desempenho, utilizando para isto resinas especificas (dosadas conforme a necessidade de cada produto) com reforços de fibras flexíveis. Os perfis pultrudados têm como principal vantagem a associação de leveza e alta resistência à corrosão, se comparados a outros materiais convencionais, como aço, concreto e madeira. 1.2 Montagem do EI O passo seguinte após a produção dos componentes em GRC e dos trilhos pultrudados foi a montagem do EI. Esta etapa teve início com o encaixe dos 5

6 montantes sobre a contraverga (figura 12a) e posterior acomodação da verga sobre os montantes, conforme visualizado na figura 12b. Em seguida foram colados os trilhos pultrudados na verga e contraverga, com posterior encaixe e travamento das folhas móveis da esquadria de alumínio (figura 12c). (a) (b) (c) Figura 12: Seqüência de montagem do EI: a) montantes; b) verga; c) folhas móveis Nesta etapa foram verificados aspectos relacionados à facilidade de transporte e manuseio, além daqueles relacionados às conexões entre os componentes em GRC e destes com o trilhos e componentes móveis. 1.3 Construção com o EI Após a montagem do EI foi edificada uma parede utilizando-se blocos cerâmicos estruturais inteiros e meio bloco, argamassa industrializada e o Elemento de Integração em GRC. A construção foi realizada por dois pedreiros e um ajudante, sem prévio treinamento. A seqüência de execução utilizada na construção da parede com a nova solução teve inicio de forma idêntica ao processo convencional de construção, com a edificação das três primeiras fiadas, conforme visualizado na figura 13. A partir da conclusão da terceira fiada, iniciou-se a montagem do Elemento com o assentamento da contraverga (figura 14) sobre a seção de parede já edificada, neste momento foi verificado o nível e o prumo do componente para o correto desenvolvimento da montagem. 6

7 Figura 13: Execução das primeiras fiadas Figura 14: Assentamento da contraverga Em seguida, foram encaixados os dois montantes na contraverga (figura 15) e a verga sobre os elementos verticais do conjunto (figura 16). Figura 15: Encaixe dos montantes Após a montagem completa do EI, deu-se continuidade ao erguimento dos panos de parede laterais e superior à verga, sempre com o auxilio de andaimes, finalizando desta forma os trabalhos construtivos (figura 17). Figura 16: Encaixe da verga Figura 17: Parede finalizada 7

8 Nesta etapa verificou-se a aplicabilidade e adaptabilidade da nova solução ao sistema construtivo, bem como sua adequação à mão-de-obra, treinada no sistema tradicional de construção. Desta maneira a construção com a utilização do EI foi esquematizada (figura 18) buscando uma melhor comparação com o sistema comumente utilizado na alvenaria estrutural, que também foi delineado conforme demonstrado na figura 19. Figura 18: Esquema da seqüência construtiva da construção com o EI Nestes esquemas os materiais e equipamentos são identificados pela cor vermelha, as etapas construtivas pelo tom azul, as atividades de inspeção com o símbolo de x em amarelo, as atividades auxiliares pela cor verde e os tempos de cura, através de retângulos brancos com borda preta. Figura 19: Esquema demonstrando o sistema de construção em alvenaria estrutural e instalação de esquadria em alumínio 8

9 2 Memorial descritivo 2.1 Inovação A inovação pode ser identificada em diferentes momentos na proposta desenvolvida, seja na integração de diferentes funções em um mesmo elemento, na utilização de materiais não convencionais para a finalidade de suporte (estrutura) e fechamento e também na necessidade de uma nova organização das atividades relacionadas com a envoltória da edificação. Sabe-se que no sistema tradicional de construção, as funções de parede, estrutura do vão e esquadrias são exercidas por diferentes elementos da edificação, respectivamente a alvenaria, as vergas e contravergas e as janelas, com diversas patologias surgindo na interface destes elementos. O EI engloba estas funções em um único elemento, visto que nele estão inclusas a verga e a contraverga que além de funções estruturais desempenham o papel de funcionamento da esquadria, por conterem componentes comumente empregados nas janelas, e outros que proporcionam um melhor desempenho global da edificação com relação à patologias, tais como pingadeiras e lacrimais. Tradicionalmente, os materiais utilizados na produção de esquadrias são a madeira, o ferro e o alumínio e, mais recentemente, o PVC. Na produção do EI, foram utilizados novos materiais, selecionados através de uma metodologia desenvolvida especialmente para este produto. Estes materiais são o GRC para a produção das partes estruturais e funcionais da esquadria e o plástico pultrudado para os trilhos que servem de guia para as partes móveis das janelas. Estes novos materiais aliam um melhor desempenho a um custo mais baixo, se comparados aos materiais convencionalmente utilizados. Quanto à organização das atividades construtivas, a utilização do EI leva a uma maior otimização, quando comparado ao sistema tradicional, visto que diversas atividades e tempos de espera são eliminados ou sensivelmente reduzidos, tais como o preparo e cura do graute. Neste sentido a utilização de componentes multifuncionais pré- moldados elimina diversas atividades necessárias via sistema convencional de construção com alvenaria estrutural, tais como corte e dobra de armadura, produção de graute para preenchimento dos blocos canaleta, confecção de fôrmas para moldagem do graute 9

10 e instalação de contramarco, pingadeira e acabamentos internos e externos. Ainda, no sistema tradicional a instalação das esquadrias obedece a uma seqüência que exige que a parede esteja completa e com resistência suficiente para que a instalação do contramarco ou da esquadria propriamente dita seja realizada. Na construção com o EI as esquadrias foram instaladas durante a construção das paredes, sendo integradas, desta forma na mesma atividade. Além disto, a possibilidade de fechamento da envoltória do edifício com a instalação imediata das partes móveis das janelas permite que diversas atividades no interior da edificação possam ser antecipadas. Outro aspecto a observar é a possibilidade de customização do EI, seja nas cores através da utilização de corantes compatíveis com o material GRC, ou em suas formas, através da moldagem de elementos decorativos nas faces internas e externas ao ambiente, tais como floreiras ou adornos, e elementos funcionais, como, por exemplo, persianas e brises. Verificou-se ainda que a utilização do EI contribui para a padronização das dimensões das folhas da esquadria e trilhos, o que, frente ao sistema tradicional, aparece como solução às inúmeras dimensões utilizadas, resultando, desta forma, na modulação das folhas e benefícios relacionados à padronização de projetos. 2.2 Modernização do Processo Construtivo A utilização de um elemento pré-moldado, por si só, agrega características positivas quanto ao processo construtivo, já que transfere uma parte dos trabalhos desenvolvidos em canteiro para o ambiente fabril, reduzindo assim a influência do clima na produtividade, melhorando a qualidade e os prazos e reduzindo os desperdícios. O EI além das características acima levantadas relacionadas à préfabricação, não exige equipamentos especiais para transporte ou içamento, sendo sua manipulação realizada adequadamente por dois operários. A utilização do EI resultou em seqüências executivas melhor definidas, mais interdependentes e compostas por menos intervenções e menor tempo de execução quando comparadas à técnica tradicional, levando à construção uma maior padronização. Cabe ressaltar ainda, que a montagem completa do EI serviu como guia para as atividades construtivas posteriores, já que forneceu o prumo e o nível, excluindo as atividades de inspeção ao longo da construção da parede, melhorando desta forma 10

11 o controle de qualidade da execução da alvenaria e também da instalação da esquadria. 2.3 Aumento do desempenho da construção Quanto aos acabamentos, cabe ressaltar que na tecnologia tradicional, o vão deixado na parede é sempre maior do que a esquadria que será instalada. Para evitar demora prolongada e possível dano à esquadria, o reboco também é executado antes da instalação da esquadria. Após a instalação desta, são colocados os acabamentos, marcando a parede e reduzindo a qualidade da superfície. Já no EI, este problema desaparece, pois a parte fixa da esquadria está incorporada à parede. Deste modo, não existe arremate a ser executado e a qualidade do acabamento interno torna-se superior. As fissuras que ocorrem no sistema convencional de construção e instalação de esquadrias normalmente acontecem devido à esforços de tração que ocorrem no centro do vão (fissuras nas bordas) e/ou à concentração de tensões nos cantos dos vãos de alvenaria (fissuras à 45º. Estas fissuras, muito freqüentes, causam infiltração de água e depreciam a edificação pelo mau aspecto visual causado. No EI, as fissuras nas bordas não ocorrem, porque a esquadria e a pingadeira estão integradas monoliticamente com a verga e com a contraverga, absorvendo adequadamente todos os esforços de tração que ocorrem. Da mesma forma as fissuras à 45º não acontecem no EI, porque os componentes que atuam como verga e contra-verga são dimensionados para absorver todos os esforços que ocorrem no entorno dos cantos das aberturas. Normalmente, os vãos das esquadrias são recortes nas paredes, sem a preocupação com a água que escorre pela parede acima deles. Esta falta de cuidado faz com que a água que escorre da parte superior da parede entre pelo vão, trazendo sujidade e, caso encontre alguma fissura ou descolamento na esquadria, ou entre esta e a parede, infiltrações. No EI, o componente denominado verga contem um lacrimal que impede que a água que escorre da parte superior penetre na parte superior do vão, desviando-a para fora da edificação. Quanto à estanqueidade, no EI todos os componentes da esquadria e da estrutura circundante (verga e contraverga) estão solidarizados em 4 componentes monolíticos, evitando assim problemas de descolamento e encaixe precário. Os quatro componentes (verga, contraverga e dois montantes) por sua vez são 11

12 encaixados através de espigas que garantem a total estanqueidade do conjunto. Deste modo, a estanqueidade da esquadria e seu entorno fica garantida, mantendo a qualidade da edificação, o que não acontece no sistema convencional, visto que este é formado por diversos componentes, produzidos com diferentes materiais, que podem descolar ou desencaixar comprometendo assim a habitabilidade e a estética da edificação. 2.4 Reduções de custos A utilização do EI reduz de forma global o custo da construção, seja através da redução e eliminação de atividades construtivas, de tempos de espera ou de materiais. Esta redução é resultado da fusão de diferentes partes com mesma função utilizadas no sistema tradicional. Abaixo são descritas as reduções identificadas a partir da aplicação do EI: Redução do tempo de espera para a colocação das esquadrias e fechamento da obra- quando a parede é executada com o EI e está finalizada, a parte fixa da esquadria automaticamente já está colocada. Esta configuração permite que a parte móvel da esquadria seja imediatamente instalada, gerando condições para o fechamento da obra em estágios anteriores, se comparada ao sistema convencional, permitindo assim que atividades internas e de acabamento sejam realizadas sem a influência das condições climáticas ou perigos relacionados ao vandalismo. Eliminação do custo de retrabalho normalmente os serviços de construção (da parede) e de instalação (da esquadria) são realizados por empresas diferentes. Esta divisão gera diversos problemas normalmente associados à incompatibilidade dimensional e ao posicionamento incorreto dos vãos. Dentro deste contexto a utilização do EI elimina a necessidade de retrabalho, visto que a esquadria é instalada no mesmo momento em que a parede, e, suas dimensões são modulares. Redução do custo de manutenção - a tecnologia tradicional de esquadrias gera diversas patologias, decorrentes do processo de instalação da esquadria e da diferença de comportamento dos materiais utilizados. A tecnologia do EI elimina estas patologias devido à compatibilidade dos materiais da esquadria e da parede, bem como das características estruturais do EI e do seu processo de instalação, implicando na redução dos custos relacionados à manutenção. Eliminação do custo de equipamentos de transporte e instalação os componentes pré-moldados do EI apresentam massa compatível para o transporte e 12

13 instalação manual, podendo ser carregados e instalados por duas pessoas. Da mesma maneira eles podem ser instalados com equipamentos e ferramentas comumente encontrados nas construções. Redução do tempo de utilização dos andaimes na construção com o EI, a esquadria é instalada no mesmo processo de erguimento da parede, sem a necessidade de acabamento posterior. Isto significa que os andaimes são liberados em um prazo muito mais curto, com significativa redução dos custos Redução custo homem/ hora O método convencional de construção necessita que a cada nova fiada de blocos, o prumo e o nível sejam verificados junto ao vão onde será instalada a esquadria. A utilização do EI, praticamente elimina estas atividades de inspeção, já que o nível e prumo corretos da contraverga fornecem condições para que o restante da montagem aconteça sem a necessidade constante de verificações, isto acontece pela precisão do encaixe entre os componentes em GRC, reduzindo significativamente o tempo de execução do vão e da parede como um todo. Ainda, o EI delimita automaticamente o espaço da janela e da fixação das alvenarias laterais, eliminando a necessidade de ajuste do vão para a instalação da esquadria utilizada no sistema convencional, reduzindo desta forma o tempo de verificação da qualidade da execução. A utilização do EI elimina o tempo de espera relacionado à cura dos materiais, tais como, do graute na verga e contraverga, e da argamassa tanto na pingadeira quando na instalação do contramarco. Da mesma maneira o emprego do EI elimina diversas atividades tais como corte e dobra de armadura para execução da verga e contraverga, preparação de graute e argamassa, instalação do contramarco e colocação de acabamentos no entorno da esquadria Redução custo materiais A construção com o EI elimina os custos relativos á confecção das fôrmas, corte e dobra de armadura e confecção do graute necessários na construção via sistema convencional. Ainda, a utilização do EI representa uma redução no custo considerando a utilização elementos estéticos de fachada, já que a tecnologia de produção do GRC permite que elementos decorativos (frisos, molduras) e funcionais (persianas) sejam incorporados aos componentes, isto, cabe ressaltar, com um custo mínimo de 13

14 modificação de uma das faces da forma de GRC e sem custo de instalação, visto que eles são parte integrante do EI. Da mesma forma, por estarem inclusos nos componentes do EI são suprimidos os custos relativos à pingadeira, contramarco e acabamentos internos 2.5 Redução do desperdício A sustentabilidade é um fator importante a ser considerado nas construções atuais. O emprego do EI garante a redução do desperdício de materiais, considerando a utilização otimizada destes, uma vez que grande parte dos procedimentos construtivos foi executada em ambiente fabril, onde o controle é mais rigoroso e as perdas com relação aos materiais são minimizadas. Além disso, elimina as possíveis perdas decorrentes da confecção e preenchimento das fôrmas, assentamento da pingadeira e instalação do contramarco utilizados no sistema convencional. Dentro desta perspectiva, a possibilidade de reutilização dos componentes em GRC, trilhos e folhas móveis em alumínio, considerando a desconstrução também é um fator a ser considerado na tecnologia do EI, A utilização do EI reduz o desperdício com relação às perdas considerando o transporte, estocagem e manipulação visto que os componentes em GRC possuem elevada resistência quando comparados com as esquadrias em alumínio comumente utilizadas nas edificações, considerando o mesmo tipo de proteção em ambas. Estas características demonstram a maior racionalização quanto à utilização dos recursos obtida com o emprego do EI, aumentando de forma global o índice de sustentabilidade da obra. 2.6 Reutilização de materiais A tecnologia do EI permite que seus componentes fixos em GRC sejam desconstruídos da parede, e os trilhos e elementos móveis em alumínio sejam desinstalados podendo ser reutilizados em outras construções. Isto é possível graças à durabilidade dos componentes em GRC e à versatilidade do pultrudado e dos componentes móveis. Considerando o processo de produção do GRC as formas podem ser reutilizadas por diversas vezes, permitindo a confecção de diversos modelos antes que finde sua vida útil. 14

15 3 Referências ALEXANDRE, I. F. Fissuras em empreendimentos habitacionais de baixa renda executados em alvenaria estrutural: uma análise da relação causa e efeito f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, AZAMBUJA, J. A; MASUERO, A. B.; DAL MOLIN, D. C. C.; BONIN, L. C.; MASUERO, J. R.; MORSCH, I. Metodologia para desenvolvimento de produtos em construção civil. (documento interno) f. In: Relatório do projeto de pesquisa COMPOHIS. Porto Alegre, BRITO, J. Retroalimentação do processo de desenvolvimento de empreedimentos de habitação de interesse social a partir de reclamações de usuários: estudo no programa de arrendamento residencial f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). - Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, JOAQUIM, M. M. Flexão e flexo-compressão em elementos de alvenaria estrutural f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, MOCH, T. Estudo da interface janela/ alvenaria: proposta de componente de conectividade f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RICHTER, C. Qualidade da alvenaria estrutural em habitações de baixa renda: uma anális da confiabilidade e da conformidade f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre,