UNIVERSIDADE DO PLANALTO CATARINENSE PRÓ-REITORIA DE ENSINO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

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1 UNIVERSIDADE DO PLANALTO CATARINENSE PRÓ-REITORIA DE ENSINO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL CONSTRUÇÃO INDUSTRIALIZADA EM MADEIRA, FABRICAÇÃO E EXECUÇÃO. HOMERO RAMOS DUARTE LAGES (SC) 2013

2 HOMERO RAMOS DUARTE CONSTRUÇÃO INSDUSTRIALIZADA EM MADEIRA, FABRICAÇÃO E EXECUÇÃO. Projeto de Estágio Supervisionado apresentado ao Supervisor de Estágios do Curso de Engenharia Civil da Universidade do Planalto Catarinense UNIPLAC como requisito necessário para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil. Orientação: Prof.: Orlando José Prada, MSC Engenheiro Civil. LAGES (SC) 2013

3 Agradeço a Deus, por ter me dado saúde e condições para poder chegar até esta etapa de minha vida. Aos meus pais, pois sem eles não estaria aqui, bem como aos meus irmãos por sempre estarem ao meu lado.

4 HOMERO RAMOS DUARTE CONSTRUÇÃO INSDUSTRIALIZADA EM MADEIRA, FABRICAÇÃO E EXECUÇÃO. Projeto de estágio apresentado ao departamento de Engenharia Civil da Universidade do Planalto Catarinense UNIPLAC como requisito necessário para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil. Lages (SC), 15 de junho de Professor Orlando José Prada Orientador

5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Descrição do problema Situação problemática Justificativa Objetivos getal Objetivos específicos REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA CONCLUSÃO REFERÊNCIAS ANEXOS... 20

6 6 1. INTRODUÇÃO 1.1 Caracterização da Organização e seu Ambiente A UNICASA INDÚSTRIA COMÉRCIO DE MADEIRAS E CONSTRUÇÕES LTDA iniciou suas atividades em 27/04/2009, com a atividade principal a fabricação de casas de madeira pré-fabricadas, e atividades secundárias, a fabricação de esquadrias de madeira e de peças de madeira para instalações industriais e comerciais, comércio atacadista de madeira e produtos derivados, comércio varejista de madeira e artefatos e construção de edifícios. Concentrando-se hoje construção industrializada para fins residências, e componentes para a construção civil. 1.2 Situação Problemática a) Dados e informações que dimensionam a problemática Desenvolvimento de um novo método construtivo que venha dar maior velocidade na construção, com uso de novas tecnologias, vindo de encontro com a preservação do meio ambiente. b) Limites de projeto Não há limitações de projetos, porém o sistema construtivo esta voltado para atender edificações com até 2 (dois) pavimentos.

7 7 1.3 Justificativa Atualmente as preocupações com a quantidade de resíduos gerados na construção civil convencional, bem como a obtenção das matérias primas para este tipo de construção, veem preocupando os órgãos que tratam da preservação e controle do meio ambiente. E por mais que se tenha um rigoroso controle dos processos dentro de uma obra, ainda ocorre uma grande geração de resíduos. A construção convencional requer um grande número de mão de obra no canteiro de obra, onerando os gastos da construtora e/ou do proprietário da obra, bem como um grande período para a execução, como exemplo uma casa com dois pavimentos, para se executar as estruturas do segundo pavimento, deve se ter aguardado um período até que se tenha obtido uma determinada resistência específica do concreto do primeiro pavimento, para que se torne possível executar as estruturas superiores. O sistema industrializado vem proporcionar a redução desta mão de obra aliando tecnologia, controle de qualidade na fabricação, maior velocidade construtiva, segurança, solidez, durabilidade e qualidade final percebida da construção. Com o exemplo acima citado, no casa da construção industrializada de madeira, com uma equipe de carpinteiros, em um único dia, pode-se erguer todos os painéis estruturais de uma casa com dois pavimentos, o fechamento externo dos painéis com placas de compensado revestido posteriormente com argamassa acrílica são executados em fábrica indo direto para o local da obra, possibilitando maior velocidade construtiva ou madeira sólida tipo frontal aplicado na obra, conforme previsto em projeto. O revestimento interno é executado em placas de compensado e com placas de gesso acartonado e ou, madeira sólida (lambril ou frontal), aplicados em obra. Dentro das características de preservação ambiental, o sistema industrializado utiliza matérias primas de fontes renováveis, e os projetos contemplam alternativas de

8 8 reaproveitamento de águas e tratamento de esgoto e a utilização de energia solar para o aquecimento de água. Uma das vantagens desse sistema é a grande redução de resíduos da construção e a padronização das construções, uma vez que os módulos são fabricados e montados na indústria, e para a obra em si, restando apenas o trabalho de coloca-los nos seus devidos lugares conforme previsto no projeto. 1.4 Objetivo Geral O objetivo deste projeto de estágio será o acompanhamento do método de construção industrializada em madeira, utilizando madeira da espécie Pinus sp. Sistema de construção semelhante ao Wood Frame, utilizado nos Estados Unidos, no Canada, e alguns países da Europa. 1.5 Objetivos Específicos Na primeira etapa do estágio ocorrerá o acompanhamento da elaboração de projetos e a fabricação dos módulos: painel janela; painel porta; painel estrutural; painel divisória, estrutura de cobertura (tesouras e treliças) para posteriormente acompanhar a montagem in loco. Na segunda etapa, será procedido o acompanhamento da execução de obras, grande maioria para fins residenciais, podendo ser também estruturas de cobertura, decks, forros, divisórias e componentes em madeira para a construção civil (forros, assoalhos, rodapé, cimalhas, frontal, reforços para dry wall e Madeira Laminada Colada).

9 9 2. REVISÃO DA BIBLIOGRÁFICA A madeira foi um dos materiais mais utilizados nas construções antigas, sendo utilizada e difundida ao redor do mundo, desde as primeiras civilizações, sendo essas consideradas primitivas, até as civilizações desenvolvidas dos tempos de hoje. Atualmente utilizam-se desta modalidade de construções, os países desenvolvidos, cujas características climáticas são bem variáveis (extremamente frio no inverno e quentes no verão). O material madeira apresenta ótima propriedade física (Isolante Térmico) favorecendo a estas construções um excelente desempenho térmico. Outra vantagem da madeira é a questão ambiental, uma vez que as madeiras utilizadas neste tipo de construção no Brasil são provenientes de reflorestamentos.. A madeira é o único material renovável e de alta sustentabilidade da Construção Civil. Sua utilização nas estruturas, no fechamento de vãos, no revestimento de paredes, em coberturas, esquadrias e movelaria, representa um importante meio de proteção às reservas dos não renováveis, bem como, na redução do consumo energético que eles demandam para a sua transformação; Como o aço, o alumínio e o cimento. (Em: < Acesso em: 20 março 2013.) Segundo (em: < Acesso em 20 março 2013.) A madeira absorve grandes quantidades de CO2, e recupera a umidade do solo nas áreas reflorestadas. Seu processo de transformação, em Matéria-prima, consome pouca energia. Ou seja, criando-se reflorestamentos, contribui-se também com a redução do CO2. Pois o reflorestamento consome o CO2 para fotossíntese. E depois quando vai para serrarias, e energia utilizada para a transformação em matéria prima é bem menor, se comparado com a energia gasta na fabricação do cimento, por exemplo. Em se tratando de segurança: A madeira não oxida. O metal quando é sujeito a altas temperaturas pela ocorrência de fogo deforma-se, perdendo a

10 10 função estrutural. Naturalmente, se o ferro do betão armado não estiver com o recobrimento adequado, este também perde a função estrutural quando submetido a alta temperatura em caso de incêndio fogo. A madeira na natureza já desempenha uma função estrutural. Depois de serrada, quando utilizada como estrutura de uma edificação ela funciona como um elemento pré-moldado, de fácil montagem e que não passou pôr processos de fabricação que determinem sua resistência. O que determina a resistência da madeira é apenas a sua espécie. (Em: Acesso em 21 março 2013.) Quanto à tão questionável durabilidade deste tipo de edificação, (Em: do uso da madeira como material estrutural/ Acesso em 21 março 2013.) mostra em seu texto que não é uma questão a se preocupar. Os arqueólogos estão constantemente a encontrar peças antigas ainda existentes em madeira tais como: sarcófagos, embarcações, esculturas, utensílios domésticos, armas, instrumentos musicais, elementos de construções, etc. Em Kyoto no Japão podemos encontrar templos milenares construídos com estrutura de madeira. (Em: Acesso em 21 março 2013.) Indo ao ponto desejado neste projeto de estágio, faz-se necessário elencar os aspectos dos sistemas construtivos industrializados de madeira. Segundo Blach (1977), a industrialização da construção, ao longo do tempo, incorporou significativas mudanças no tradicional processo construtivo destinado à obtenção de edificações habitacionais. Primeiramente a industrialização da habitação fundamentou-se na uniformização e modulação dos sistemas construtivos. Contribuindo assim, para a criação e evolução de técnicas construtivas utilizadas nas edificações residências, e também a uniformização, contemplando além do sistema, seus componentes. A partir daí foram criados métodos específicos para ordenar as etapas de todo o processo construtivo e dos componentes a serem uniformizados.

11 11 Atualmente pensando-se em redução de resíduos e diminuição nos custos de fabricação, o mercado tende a elaborar padrões nos matérias e nos componentes do sistema construtivo. De acordo com Blach (1977), a industrialização da habitação necessita da integração de múltiplos aspectos como: a economia da construção e regulamento da edificação às técnicas construtivas e planejamento de trabalho envolvidas. Com base nesta visão, considerada, a modalidade de construção que melhor se encaixa nestes aspectos é a pré-fabricada. Sendo de vital importância para o desenvolvimento do processo de implementação. Os principais objetivos da pré-fabricação, são a redução do tempo de execução da obra, a redução de resíduos gerados na obra, não demanda de muito espaço no canteiro de obra para depositar materiais, necessita apenas de uma equipe de carpinteiro para colocação dos painéis. Há também um melhor controle de qualidade da construção, uma vez que dentro da indústria, pode-se ter um melhor na padronização.

12 12 3. METODOLOGIA O acompanhamento em fábrica, do processo construtivo industrializado em madeira UNICASA para fins residenciais, seguiu algumas etapas. Na primeira etapa, ocorreu a análise do projeto residencial verificando a modulação e padronização dos painéis. O padrão dos painéis são 1,22m, 0,61m, 0,305m e 0,1525m. Tenta-se ao elaborar o projeto deixar as dimensões dentro dos múltiplos de 1,22m. Obviamente que em alguns casos há a necessidade de fazer um painel com uma medida diferente, a qual geralmente é executada in loco. Há dois tipos de painéis, os painéis sem abertura e os painéis com abertura. Os sem abertura são: o painel estrutural e o painel divisório. E os com aberturas são: o painel porta e painel janela, estes possuem modulação diferenciada do padrão, pois leva em consideração o plano diretor de cada município, que especifica área mínima de abertura em relação à área do cômodo, desta forma, os painéis apresentam modulação de acordo com o dimensionamento, divergindo do padrão. Após a análise do projeto e a adequação da modulação dos painéis iniciou-se à segunda etapa, que consistiu em fazer uma classificação das madeiras para a confecção dos painéis, estruturas de cobertura entre outros componentes. Não há uma grande exigência quanto à aparência da madeira nas partes que ficaram escondidas, ao contrario das madeiras que serão usadas para fazer o forro, frontal e o assoalho, por exemplo, pois como estes ficaram a vista, as madeiras não podem ter defeitos como: a) Defeitos de origem anatômica como: nós de gravata, nó vazado, nó com casca e medula com coloração avermelhada; b) Defeitos de origem biológica: Manchas, bolores e podridões por ataque de fungos e Perfurações por ataque de insetos; e c) Defeitos de origem da secagem da madeira: fissuras, rachaduras, empenamentos, encanoamentos, torções e arqueamentos. OBS: Os critérios de classificação seguem o estipulado na NBR-7190/97.

13 13 Na terceira etapa foi de primordial importância, fazer análise de uma das propriedades físicas da madeira mais importantes chamada umidade. O teor de umidade necessário para utilização da madeira no sistema industrializado UNICASA, não pode ultrapassar o Ponto de Saturação das fibras (PSF) isto é, deverá ser menor que 28%. Esta porcentagem máxima é em virtude do processo de tratamento da madeira. O processo utilizado foi o sistema vácuo-pressão via autoclave. A UNICASA utiliza dois processos de secagem da madeira, que são utilizadas visando reduzir a movimentação dimensional, inibir os ataques de fungos, melhora a trabalhabilidade e aumenta a resistência física da madeira. São eles: 1) Secagem Artificial: esta secagem é feita em estufas, utilizada quando se necessita de um teor de umidade abaixo de 20% na madeira, ou seja, abaixo da umidade de equilíbrio para casos especiais: Madeira para exportação (países onde a umidade relativa do ar é menor); e Peças muito finas, pequenas ou que requeiram muita precisão de medidas quando existe necessidade de se garantir boa estabilidade de madeira; A grande desvantagem desse processo é o custo que é bem maior devido aos equipamentos (investimento inicial + manutenção) e também os gastos de energia. A secagem artificial convencional é normalmente realizada em estufas utilizando-se temperatura entre 40ºC e 100ºC. O processo permite normalmente certo grau de controle com relação às variáveis temperaturas, umidade relativa e velocidade do ar. Assim sendo, é possível exercer um controle da distribuição da umidade na madeira no decorrer do processo, além de se conseguir a esterilização do material, ou seja, a morte de toda a forma de vida existente devido à temperatura. A velocidade de secagem é muito mais rápida em relação à secagem ao ar livre e, portanto, para a maioria dos casos a secagem convencional representa a

14 14 melhor opção técnica e econômica. É importante salientar que a secagem artificial requer cuidados especiais para a sua condução, pois a madeira exposta a temperaturas mais altas torna-se suscetível ao aparecimento de defeitos de secagem. 2) Secagem ao Ar: depende principalmente das condições climáticas e, portanto, é de difícil previsão. Não se consegue um controle perfeito da velocidade da secagem, consequentemente da qualidade, produção e prazo de entrega. Algumas espécies de madeiras necessitam ser expostas por um longo período, muitas vezes superiores a 12 meses, para que a umidade final seja atingida. Outro aspecto desfavorável da secagem ao ar livre, é que algumas vezes não é possível atingir uma determinada umidade final devido à umidade de equilíbrio local. Porém, a secagem ao ar, apesar de não ser um processo perfeitamente controlado por estar sujeito às condições do clima, apresenta vantagens consideráveis: O custo é bem menor, pois não é necessário investir em equipamentos caros e manter esses equipamentos com energia, e mão-de-obra especializada, etc...; e Pode ser efetuada próxima do local de extração ou de desdobro, proporcionando uma considerável economia de transporte. Na secagem natural pegaram-se as madeiras vindas da serraria, empacotadas contendo 100 tábuas geralmente, e gradeou-se, 150 tábuas por grade, utilizando ripas para o espaçamento entre tábuas na vertical e na horizontal apenas espaçamento entre elas, a fim de facilitar a passagem do ar entre as tábuas, facilitando assim a perda de umidade. Estas grades necessitam de um bom espaço externo para seu descanso, pois neste sistema, o tempo de secagem é longo, uma vez que o clima é o principal fator para a perda de umidade. E na época em que ocorreu o estágio, ouve muitos dias

15 15 nublados e até mesmo chuvosos, o que fez com que o tempo de secagem torna-se ainda maior. Outros cuidados como o isolamento da grade perante o solo e o alinhamento das peças também foram tomados. A secagem artificial, através de estufa, tem como vantagem, maior controle e obtenção de teores de umidade menores, um menor tempo do processo. Em contra partida como desvantagem tem o alto custo de implementação desse sistema e operação do equipamento. Este tipo de secagem foi efetuado em outras empresas, pois não há estufa na empresa onde o estágio ocorreu. A madeira bruta e úmida deve ser seca antes de ser processada nos produtos finais. A secagem dessa madeira apresenta uma séria de importantes vantagens tais como as destacadas a seguir: 1) Substancial redução do peso, com a consequente diminuição dos custos de transporte; 2) Aumentos de resistência da madeira após a secagem contra os fungos manchadores e apodrecedores, os bolores e a maioria dos insetos que a atacam; 3) As contrações, isto é, os encolhimentos que acompanham a secagem ocorrem antes da madeira ser transformada no produto final; 4) A secagem melhora a maioria das propriedades mecânicas da madeira, tais como resistência à compressão, resistência à flexão, dureza, etc...; 5) A resistência das uniões ou juntas feitas com pregos e parafusos são maiores em madeira seca do que em madeira verde; 6) A madeira úmida não é adequada para colagem ou determinados processos de tratamento preservativo; 7) A maioria das deformações, empenamentos e rachamentos da madeira ocorrem durante a secagem. Produtos de madeira feitos com madeira seca estarão livres da ocorrência desses defeitos;

16 16 8) A madeira somente pode receber pintura, verniz, laca e outros acabamentos se, pelo menos, for seca ao ar; 9) A secagem aumenta a resistência elétrica da madeira, tornando-se isolante e melhorando suas propriedades de isolamento térmico; 10) A secagem é vital para a usinagem da madeira, principalmente torneamento, molduragem, furação, lixamento, etc...; e 11) A madeira seca na construção de edificações fechadas colabora com o equilíbrio da umidade do ar, retirando água, quando o ar está úmido, e cedendo umidade para o ar, quando este está extremamente seco. Com as madeiras secas, desfizeram-se as grades e empacotaram-se as peças, para manda-las ao tratamento. O tratamento utilizado pela UNICASA é do tipo Preservação química A qual consiste em introduzir dentro da estrutura celular da madeira produto químico: ARSENIATO DE COBRE CROMATADO (CCA-C) Preservativo Hidrossolúvel que apresenta as seguintes propriedades: 1) Eficiência na preservação ou controle de organismos xilófagos; 2) Segurança em relação ao homem e ao meio ambiente; 3) Permanência em relação aos efeitos do meio externo como lixiviação; 4) Não corrosivo; e 5) Não altera as propriedades físicas e mecânicas da madeira. Tratamento do tipo Autoclave, que consiste em introduzir a madeira na autoclave, após retira-se a maior parte do ar existente nas células da madeira através de uma operação de vácuo. Ainda sob o vácuo, a solução do preservativo é transferida para a autoclave. Sob alta pressão, a solução é injetada na madeira até a saturação. A seguir, a pressão é aliviada e a solução excedente é transferida de volta ao tanque. Finalmente é executado um rápido vácuo, para a retirada do excesso de produto da superfície da madeira. Com o tratamento executado, a madeira retornou a empresa. Assim que chegou, foram feitas as grades novamente para que a madeira secasse. Está secagem ocorreu

17 17 em um período de tempo menor, em relação à madeira bruta, pelo fato que com a primeira secagem e o tratamento, ela perde a lignina, fazendo com que perdesse a umidade de forma mais rápida. Passaram-se alguns dias, até que a madeira estivesse seca e pudesse ser utilizada. Esta etapa, de beneficiamento, foi onde a madeira passou por algumas maquinas para se ter a peça com as dimensões corretas. A primeira foi a plaina, onde as dimensões de largura e espessura da peça foram acertadas conforme solicitação em projeto. Após serem aplainadas, as peças que continham alguma irregularidade, passaram pela galopa. E por fim foram destopadas, seguindo os comprimentos previstos no projeto. Depois de todas as peças devidamente trabalhadas, foi executada a montagem, onde se deu forma aos painéis, as estruturas de cobertura, e as peças de fechamento. As estruturas de cobertura, treliçadas, foram ligadas por conectores metálicos, em todos os nós foram arrumados um conector em cada lado. Já os painéis, foram todos pregados, com pregos anelados galvanizados eletroliticamente, que para estes fins, tem uma maior durabilidade, e mantem as peças mais firmes entre si. Nesta etapa também foram colocadas às aberturas (janelas e portas), todas de PVC e com vidros duplos. Com todas as etapas completas dentro da indústria, resta apenas o transporte. O sistema industrializado UNICASA por apresentar um sistema modulado com padronização de todos os componentes construtivos, compatibiliza o transporte da edificação em apenas 1 (um) caminhão tipo Truck para edificações de até 180m² e caminhão tipo carreta para edificações de 180 a 800m². Desta forma o sistema de transporte fica totalmente otimizado.

18 18 4. CONCLUSÃO O estágio serviu para que as teorias, vistas durante o decorrer do curso, fossem vistas na prática. Gerando um crescimento profissional e pessoal ao estagiário. Profissional, pois com o acompanhamento do processo de elaboração do projeto, fabricação dos painéis e demais itens utilizados na Construção Industrializada em Madeira, teve contato com o dia-a-dia do profissional de Engenharia Civil. Absorvendo seus conhecimentos e experiências que não são passados em sala de aula. Pessoal, pois o contato com o mercado de trabalho deu a oportunidade ao estagiário de compreender e até mesmo atender ao que lhe foi solicitado. O contato com os prestadores de serviço de diversas áreas, como pedreiros, carpinteiros, e demais trabalhadores, também lhe proporcionou um grande aprendizado. No decorrer deste estágio, percebeu-se que a construção residencial em madeira, é muito discriminada, pois se vê poucas construções neste sistema. Mesmo seu Custo Unitário Básico (CUB), ficando em torne de 15 a 20% mais em conta que o da construção convencional. Seu CUB sofre uma maior variação levando em conta as opções de aberturas a ser utilizadas. Esta porcentagem acima citada, é contemplada com janelas em blindex, sendo o projeto mais em conta utilizado pela UNICASA. O método construtivo utilizado, wood frame, tem uma melhor eficiência térmica e acústica em relação a construção convencional. Também é ecologicamente correta, pois a maioria de seus materiais são provenientes de fontes renováveis. Percebeu-se que falta apenas uma maior divulgação para que este método seja utilizado com uma maior amplitude. Faz-se aqui o agradecimento as pessoas que fizeram com que este estágio fosse possível e sempre apoiaram, seja com orientações, ou até mesmo motivação: Professor Eng. Orlando José Prada, MSC, os funcionários da UNICASA e tantos outros que conviveram com o autor deste trabalho durante o período de estágio.

19 19 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Site (Acesso em: 20 março 2013.); Site (Acesso em 21 março 2013.); BLACH, K. Prerequisites of industrialized housing. In: Proceedings. I.A.H.S. Cairo workshop on Evalution of Industrialized Housing Systems Cairo, Egypt, Nov , Edited by Adel Farud / Mostafa Eb Hifnawi / Oktay Ural. Second Revised Edition. Jun, P. VII-1/15.

20 20 ANEXOS Anexo A Fotos Painéis Anexo B Fotos Estrutura de Cobertura Anexo C Fotos Medições de Teor de Umidade Anexo D Planta Baixa Anexo E Planta Frontal Anexo F Fotos Estrutura de Concreto Anexo G Fotos Tratamento de Madeira... 34

21 21 Anexo A Fotos Painéis Painel abertura Janela Banheiro

22 Painel abertura Janela quartos 22

23 23 Painel abertura Janela. Painel estrutural.

24 24 Montagem painel Estrutural. Montagem painel Janela.

25 25 Painel abertura Janela, vista interna. Painel abertura Janela, vista externa.

26 26 Anexo B Estrutura de Cobertura Treliça de madeira, com conectores metálicos. Estrutura de cobertura.

27 27 Anexo C Medições de Teor de Umidade Aparelho de medição de teor de umidade Umidade em 18%. Aparelho de medição de teor de umidade Umidade em 16%.

28 28 Aparelho de medição de teor de umidade Umidade em 18%. Aparelho de medição de teor de umidade Umidade em 16%.

29 Anexo D Planta Baixa 29

30 Anexo E Planta Frontal 30

31 31 Anexo F Estrutura de Concreto Estrutura de concreto, serve de base para a fixação dos painéis. Estrutura de concreto serve de base para a fixação dos painéis.

32 32 Aterramento que antecede execução da laje. Execução vigas baldrames e laje.

33 Escoramento para suporte da execução da laje. 33

34 34 Anexo G Fotos Tratamento de Madeira Madeira indo para tratamento.