PROJETO DE PRODUÇÃO PARA CONSTRUÇÃO METÁLICA APLICADO EM LAJES MISTAS STEEL DECK. Tecn Raphael da Silva

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1 CONSTRUMETAL CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUÇÃO METÁLICA São Paulo Brasil 31 de agosto a 02 de setembro 2010 PROJETO DE PRODUÇÃO PARA CONSTRUÇÃO METÁLICA APLICADO EM LAJES MISTAS STEEL DECK Tecn Raphael da Silva raphaello.silva@gmail.com RESUMO Pode se notar a constante evolução dos processos construtivos e a colaboração do aço no desenvolvimento de novas tecnologias com o objetivo de otimizar prazos, proporcionar soluções técnicas mais eficazes, racionalizar e modular projeto e obra, dentre outros fatores. A industrialização dos canteiros de obra na construção civil é cada vez maior, motivada inclusive pela participação crescente da utilização de estruturas metálicas e mistas. A utilização de lajes racionalizadas neste contexto é de grande valia e apresenta diversos benefícios, destacando-se a rapidez de execução. A utilização do steel deck é apenas um reflexo destes fatores, pois este sistema construtivo representa uma solução interessante, especialmente quando combinado com estruturas metálicas. Entretanto, sistemas industrializados como este ainda sofrem com a escassez de estudos, principalmente sobre suas aplicações e montagem. Sob esta ótica, este estudo visa apresentar a utilização do projeto de produção como ferramenta para esclarecer a equipe de obra quanto a seqüência de produção de lajes mistas steel deck desde o descarregamento da forma metálica e seus componentes, à cura do concreto, bem como a importância da compatibilização com outros sistemas. 1. INTRODUÇÃO Atualmente processos racionais de construção ainda buscam seu espaço, evidentemente com menor resistência do que no final do século XX, uma vez que se tornaram conhecidos e estudados. Com o propósito de racionalizar ao máximo as etapas de construção, o processo construtivo a partir de componentes industrializados e metálicos, aponta para uma nova concepção de edifícios, possibilitando ganho de qualidade e produtividade. A utilização do aço como material para construção após o século XIX propôs significativa transformação na sociedade, sua principal característica é a pré-fabricação, o que resulta em processos bastante industrializados e ocasiona menos perdas e mais produtividade. 1

2 1.1 Projetos Para se entender a finalidade de um projeto de produção é necessário compreender a diferença entre dois possíveis conceitos de projeto. No primeiro conceito, temos o projeto como produto, resultado de elementos gráficos e descritivos, organizados de forma lógica e racional e de caráter estático. No segundo conceito, o projeto assume caráter dinâmico no sentido de processo, onde soluções são estudadas e compatibilizadas (NOVAES,2001). Nas duas situações, o projeto se destina a antecipar as necessidades de etapas subseqüentes do processo de produção, como suprimentos, execução, uso e manutenção. Dentro dos processos construtivos, os projetos reúnem informações tecnológicas através das soluções apresentadas nos detalhamentos e informações gerenciais, que possibilitam tomadas de decisões no planejamento da produção. Desta maneira, Novaes (2001), afirma que a não associação dos aspectos de produção da edificação ao processo de elaboração do projeto, ocasiona omissões ou superficialidade no detalhamento dos projetos e sua baixa construtibilidade. Conseqüentemente, ao se deparar com a incompatibilidade entre sistemas ou componentes construtivos, o construtor ou responsável pela obra será obrigado a tomar decisões de curtíssimo prazo para solucionar a questão. Para evitar este tipo de situação indevida e que pode causar prejuízos que afetam desde o cronograma financeiro até a estética do empreendimento, têm sido adotados mecanismos para melhorias na qualidade do projeto-processo, o que implica na previsão e solução de todas as interferências e interfaces entre os componentes do sistema construtivo adotado. A atual realidade demonstra que, para grande parte dos empreendimentos da construção civil, o planejamento da obra toma por base a projetos de produto, geralmente de arquitetura, estrutura, fundações e instalações prediais e nem sempre compatibilizados e sistematizados por uma coordenação de projeto. Enquanto o projeto do produto se destina a atender requisitos, normas, parâmetros, modulação, evidenciando gráfica e descritivamente suas intenções entre outros fatores particulares a cada etapa da obra distintamente, o projeto de produção contribui para a eficácia da execução em obras com racionalização construtiva incorporada, alta construtibilidade e rico detalhamento das tecnologias e soluções construtivas empregadas, como resultado da associação da concepção do processo construtivo ao processo de projeto. 2

3 A industrialização dos canteiros de obra através da pré-fabricação e de sistemas construtivos cada vez mais tecnológicos é mais do que uma tendência, já é realidade em muitas obras no Brasil. Por sua vez, o setor de construção metálica, por seus componentes e sistemas altamente industrializados, deve se preparar por meio da especialização de seus profissionais para desenvolver projetos cada vez mais ricos em detalhes das interferências e soluções para interfaces com outros sistemas. 1.2 Laje Mista A composição aço-concreto, chamada de laje mista na norma NBR 6118 (2003) Projeto de Estruturas Concreto, é denominada como laje com fôrma de aço incorporada no Anexo C da norma NBR (1999) - Dimensionamento de Estruturas de Aço de Edifícios em Situação de Incêndio. Uma laje mista é constituída por uma chapa de aço perfilada com resistência calculada para suportar seu peso próprio e do concreto antes da cura, este tipo de laje também contém uma armadura superior destinada a controlar a fissuração do concreto, comportando-se como uma laje unidirecional. Após a cura do concreto, a estrutura aço-concreto constitui um elemento estrutural único. A resistência aos momentos fletores positivos atuantes é dada pela própria chapa perfilada de aço, estando o concreto comprimido nas suas nervuras. Nas zonas de momento negativo é necessário incorporar eventualmente uma armadura de reforço. (SAÚDE et al, 2006). Estes autores ainda esclarecem que, para que a seção possa funcionar como uma estrutura mista, o conjunto aço-concreto deve apresentar uma boa conexão entre si. Para tal, é necessário que as chapas apresentem um perfil particular, quanto à forma das nervuras e das reentrâncias na sua superfície, de modo a existir adesão entre o concreto e as chapas, acompanhado por mecanismos de conexão, aplicados na laje, para garantir que a seção tenha capacidade resistente à tensão longitudinal de cisalhamento solicitada na interface entre a chapa e o concreto. Quando empregadas adequadamente, o steel deck (figura 1.1) também dispensa o uso de escoramentos. Sem muita dificuldade ou apropriação de tempo, as peças são facilmente içadas e montadas permitindo fácil manuseio, segurança e grande produtividade no canteiro de obras. Este sistema de lajes é composto basicamente pela forma de aço colaborante, malha antifissuração (tela soldada) e concreto. 3

4 Concreto Tela Soldada Steel Deck Figura Laje mista tipo steel deck (PERFILOR, 2005). Arremates tipo L com a mesma chapa metálica, também são empregados usualmente no perímetro da laje para conter o concreto durante a cura. Espaçadores para distanciamento da malha antifissuração também devem ser adequadamente empregados para garantir a funcionalidade da composição. Quando as propriedades da forma colaborante não atingem a expectativa de sobrecarga do projeto, barras ou armaduras de aço também podem ser acrescentadas a composição para aumentar a resistência mecânica da laje, geralmente estas condições aparecem quando a distância entre vigas é superior ao recomendado pelo fabricante do steel deck e exigem também a utilização de escoramento no meio do vão. 2. PROJETOS DE PRODUÇÃO PARA LAJES MISTAS COM STEEL DECK Apesar de sua modesta difusão, a tecnologia das lajes com steel deck vem sendo empregada desde Entretanto, ainda é possível identificar diversos tabus enfrentados durante a elaboração de projetos com steel deck ou durante a execução da laje. A falta de compatibilização entre os projetos de arquitetura, estrutura e instalações prediais, entre outros, é uma realidade que assola o setor de construção civil e que se arrasta até o momento em que algo dá errado na obra. Por esta razão, a figura do coordenador de projetos em muitas empresas tem perdido a conotação de responsável pelo setor de projetos e assumido uma característica de profissional multidisciplinar, que reúne conhecimento de grande parte do processo executivo e competências para compatibilizar ou pelo menos analisar criticamente as propostas de projeto de cada etapa da obra, suas interfaces e interferências. Resumidamente, a figura 2.1, à seguir, apresenta o fluxo de comunicação geralmente empregado entre os agentes envolvidos no processo de projeto, aquisição e execução deste tipo de laje. 4

5 Figura 2.1 Fluxo de comunicação geralmente empregado no processo de execução de lajes tipo steel deck. Na proposta para fluxo de comunicação do projeto-processo descrito adiante (figura 2.2), propõe se que a equipe de arquitetura, através da sua coordenação, realize a compatibilização entre os projetos. Figura 2.2 Fluxo de comunicação sugerido para o processo-projeto de lajes steel deck. Desta maneira, se espera que os projetos de produção descrevam à prescrição detalhada das técnicas construtivas, ferramentas e materiais empregados em cada serviço, de modo a estabelecer padrões a serem seguidos em outras obras, abrangem requisitos para compra, recebimento, estocagem dos materiais e componentes para construção. Os fatores apontados por Souza et al. (1995) para obtenção de lajes racionalizadas que se aplicam execução de lajes mistas com steel deck são: 5

6 cuidados no escoramento; emprego de referenciais de níveis mais precisos que as guias de madeira comumente empregadas na concretagem; definição precisa do posicionamento de componentes das instalações, com vistas à terminalidade dos serviços executados; definição prévia do caminhamento da concretagem, com vistas a proporcionar a textura final especificada para a laje. A estes fatores ainda podem ser acrescentados: fluxo do processo de produção in loco (figura 2.3). paginação das chapas de steel deck, com o sentido de montagem; cuidados no descarregamento, armazenamento e içamento do material até a estrutura; detalhamento dos arremates perimetrais ou complementares envolvidos; detalhamento da fixação das chapas e dos arremates na estrutura; detalhamento dos pontos de interferência ou aberturas; indicação dos pontos de escoramento e outros detalhes de montagem; citação de normas técnicas ou recomendações do fabricante; detalhamento da distribuição e sentindo da aplicação das malhas antifissuração, incluindo sua sobreposição e espaçadores. 1. Içamento 2. Distribuição 3. Espalhamento 4. Montagem 5. Escoramento nas Áreas Necessárias 6. Fixação do Steel Deck 7. Fixação dos Arremates 8. Aplicação de Fita Adesiva nas Juntas 9. Malha Anti Fissuração 10. Espaçadores 11. Proteção das Áreas de Recorte 12. Colocação das Mestras 13. Concretagem 14. Sarrafeamento 15. Nivelamento Figura 2.3 Fluxo de produção resumido para lajes mistas steel deck. A elaboração de projetos de produção se justifica ainda mais para empreendimentos onde existe um número significativo de repetições no processo de execução, como edifícios 6

7 de múltiplos andares ou grandes extensões de laje. A aplicação dos arremates perimetrais e de mudança de direção é um detalhe muito importante e sempre repetitivo em lajes com steel deck, na figura 2.4, adiante, podem ser observados a forma de apresentação destes detalhes e suas aplicações. Figura 2.4 detalhamento de aplicação de arremates (Revista Téchne, ed Pini. 2007). Deve se ressaltar que a elaboração dos projetos de lajes racionalizadas como esta deve estar em sintonia com as soluções construtivas correspondentes. A exemplo disso, os projetos de arquitetura devem especificar os níveis de piso acabado, indicar os desníveis e detalhar as soluções propostas pela execução para se atingir estes desníveis. Em contra partida, o detalhamento do projeto de estrutura deve atender às premissas adotadas para a racionalização nos procedimentos de concretagem e na produção de telas soldadas ou armaduras (NOVAES,2001). SOUZA et al. (1995) ainda consideram que para obtenção de lajes racionalizadas, é que necessário a elaboração de um projeto de produção destinado a orientar os serviços de concretagem, que deve contemplar: definição das frentes de concretagem, em função da posição do elevador de cargas e da geometria do edifício; definição do caminhamento da concretagem, delimitando os painéis, em função da dimensão da régua de sarrafeamento ou outros equipamentos que cumpram a função; posicionamento de taliscas; posicionamento de componentes das instalações, que eventualmente sejam embutidos na espessura da laje; 7

8 posicionamento dos caminhos empregados para circulação de operários e equipamentos, durante a concretagem. A estes fatores também podem ser acrescentados: orientação para o recebimento do concreto: verificação do fator agua-cimento, extração de corpos de prova e mapeamento da laje de acordo com cada caminhão betoneira, afim de possibilitar o rastreamento do lote, caso a resistência do concreto não seja atingida; cura: cuidados especiais de acordo com a espessura da laje, localização da obra e o respectivo clima local. Na figura adiante 2.5, destacam-se quatro importantes fases que podem ser descritas no projeto de produção. 1. Colocação de Mestras 2. Sentido de Concretagem 3. Lançamento e Sarrafeamento 4. Nivelamento Figura 2.5 Algumas etapas que podem ser descritas no projeto de produção para concretagem. Para compor o conjunto do projeto de produção, o estudo deve apresentar soluções para as situações apontadas durante a compatibilização. No caso das lajes mistas com steel deck, algumas destas interferências de projetos (figura 2.6) podem ser : necessidade de proteção contra corrosão; necessidade de armadura adicional; necessidades específicas de proteção contra incêndios; espaçamento entre vigas superior ao recomendado pelo fabricante; aplicação de cargas dinâmicas sobre a laje; aberturas na laje; altura final da laje; trechos em balanço; utilização de conectores; altura e largura útil do steel deck ; dutos elétricos e tubulações hidráulicas embutidas na laje. 8

9 Armadura adicional Escoramento Aberturas Conectores Instalações hidráulicas Instalações Elétricas Figura 2.6 Algumas interferências em lajes com steel deck. Sobre as interferências apontadas acima a mais comum é a passagem de dutos elétricos e hidráulicos embutidos na laje. O projeto de produção ainda abrange operações de logística no canteiro em várias etapas do processo executivo e deve descrever os procedimentos básicos de recebimento, armazenamento, manuseio e segurança dos operários da obra para cada sistema construtivo e seus componentes. A figura 2.7, a seguir, apresenta alguns dos principais itens que deve contemplar estas recomendações: LONA DESCARREGAMENTO SEGURO ARMAZENAMENTO EM LOCAL COBERTO COMPROVAR O COMPRIMENTO FACE DE ASSENTAMENTO ESCORAMENTO CORRETO ESCORAR BALANÇOS EVITE ACUMULO DE CONCRETO RESPEITAR O RECOBRIMENTO SOBRECARGA ADMISSIVEL TRANSITAR COM SEGURANÇA UTILIZE E.P.I. ADEQUADO UTILIZE E.P.C. EVITE SITUAÇÕES INSEGURAS E ACIDENTES SIGA AS RECOMENDAÇÕES ESCLAREÇA SUAS DÚVIDAS Figura 2.7 Recomendações de Recebimento e Armazenagem 9

10 Por fim, a figura 2.8 apresenta o fluxo de um processo típico para produção de laje mista tipo steel deck, com algumas interferências. Os tópicos apontados abaixo necessitam ser abordados em fases distintas do processo do projeto e podem ser adotados em outros projetos similares, o que pode permitir as empresas construtoras e até mesmo agentes do processo a ampliar o domínio técnico sobre as práticas empregadas neste sistema construtivo e estabelecer padrões de qualidade. Figura 2.8 Fluxo de um processo típico para produção de laje mista tipo steel deck Cabe ressaltar que o projeto de produção para lajes racionalizadas como esta é resultado da elaboração de projetos para montagem de seus componentes em conjunto com o projeto de concretagem, que possui exímia importância e sua não elaboração pode descaracterizar o processo de racionalização construtiva. 10

11 3. CONCLUSÃO Pode ser observado que a participação dos profissionais de projeto em etapas distintas do processo executivo colabora para a solução de muitas dificuldades encontradas em obra e não previstas em projeto. Desta forma, sugere-se que uma parcela dos projetos de produção seja gradativamente elaborada em paralelo com a elaboração dos projetos do produto (projeto de lajes mistas, por exemplo), nas fases que compõem o processo de projeto, possibilitando a troca de informações entre os agentes do processo; enquanto outra parcela, destinada a caracterizar os procedimentos de execução, deve ser elaborada após o processo de projeto do produto (projeto de concretagem, por exemplo), durante o planejamento da produção, servindo-se das informações contidas nos projetos do produto e para produção, elaborados anteriormente. Assim, as responsabilidades pela elaboração dos projetos para produção são divididas entre profissionais de projeto, contratados externamente às estruturas técnicas dos agentes da promoção e da produção, e profissionais da empresa construtora, pela maior proximidade destes com as particularidades dos procedimentos produtivos e com a potencialidade da empresa, em termos, por exemplo, de recursos humanos e de equipamentos. Fica claro que os conteúdos dos projetos do produto e para produção, por necessidade de relacionamento com procedimentos e técnicas empregadas durante a produção, devem respeitar tanto as particularidades tecnológicas e organizacionais dos processos construtivos adotados, quanto às exigências de desempenho de materiais, componentes, subsistemas e do produto final. A padronização e registro de soluções construtivas e de procedimentos da produção, para consideração durante a elaboração dos projetos do produto e para produção, além de evitar a centralização de conhecimentos em poucos profissionais, contribui para que durante a elaboração dos projetos, seja ampliada a incorporação de dados e informações acerca de aspectos produtivos e reduzida a possibilidade de consideração de soluções tendenciosas e conflitantes. Os profissionais que elaboram o projeto de produção devem ter uma visão geral de como funcionará todas as etapas construtivas da obra e observar toda a logística do canteiro de obras para o recebimento desses materiais; é importante também que todas as soluções adotadas sejam graficamente explicitas. O processo de projeto de produção demonstra claramente que é mais uma ferramenta para colaborar com a produtividade e melhoria dos níveis de construtibilidade 11

12 das edificações e não basta a concepção de projetos individuais com as suas especificações de materiais a serem empregados, vai bem mais além. Para o desenvolvimento do projeto, o processo de execução deve caminhar em paralelo, os profissionais que o desenvolve devem se antecipar com relação às interferências que aparecerão no percurso e, através de uma visão sob a ótica executiva, devem solucionar o projeto para que todas as etapas sejam exeqüíveis com a maior facilidade possível. Este estudo tomou por base a disciplina Projetos de Produção para o Ambiente Construído, componente curricular do curso de Pós Graduação Lato Sensu em Projeto e Tecnologia do Ambiente Construído do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia (IF-SP), onde foi apresentada uma visão sistêmica e analítica sobre o planejamento de um processo produtivo. À seguir, serão apresentadas duas pranchas projeto de produção para lajes mistas com steel deck (figuras 3.1 e 3.2), desenvolvidas nesta disciplina. Figura 3.1 Detalhe para junta de topo e proteção para grandes aberturas. 12

13 Figura 3.2 Setorização e caminhamento da concretagem. REFERÊNCIAS NOVAES, Celso Carlos; Um enfoque diferenciado para o projeto de edificações: projetos para produção (Artigo); Universidade Federal de São Carlos, Brasil, PERFILOR S.A; Steel deck - Catálogo Técnico. São Paulo, SAÚDE, Jorge; RAIMUNDO, Duarte; PROLA, Luís Carlos; PIERIN, Igor. Lajes Mistas: Aspectos Construtivos e Respectivas Recomendações Do Eurocódigo 4. In: Construmetal São Paulo. SOUZA, A.L.R.; BARROS, M.M.B.; MELHADO, S.B. Projeto e inovação tecnológica na construção de edifícios: implantação no processo tradicional e em processos inovadores. São Paulo, EPUSP, (Boletim técnico da Escola Politécnica da USP/Departamento de Engenharia de Construção Civil, BT/PCC/145). 13