DESENVOLVIMENTO DE UM PROCESSO CONSTRUTIVO EM PAINÉIS PRÉ-FABRICADOS COM BLOCOS CERÂMICOS

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1 I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO julho 2004, São Paulo. ISBN DESENVOLVIMENTO DE UM PROCESSO CONSTRUTIVO EM PAINÉIS PRÉ-FABRICADOS COM BLOCOS CERÂMICOS Cristina Guimarães Cesar (1); Sergio Parizotto Filho (2); Adauto Pereira Cardoso (3); Humberto Ramos Roman (4); Fernando Barth (5) (1) Universidade Federal de Santa Catarina, cristina@npc.ufsc.br (2) Universidade Federal de Santa Catarina, tucoparizotto@yahoo.com.br (3) Universidade Federal de Santa Catarina, adautoarq@uel.br (4) Universidade Federal de Santa Catarina, humberto@ecv.ufsc.br (5) Universidade Federal de Santa Catarina, ferbarth@arq.ufsc.br RESUMO A transição entre os séculos XX e XXI evidencia no setor da construção civil a superação lenta e gradativa do atraso tecnológico que sempre o caracterizou. Buscando sua racionalização e industrialização, a construção civil vem procurando incorporar os conceitos de qualidade já utilizados pelos demais setores da indústria da transformação, tal como a inovação tecnológica, com o objetivo de atingir melhores níveis de desempenho do seu processo produtivo. Uma das alternativas para a evolução tecnológica dos processos construtivos em alvenaria, baseia-se nos métodos de préfabricação e pré-montagem de painéis. Observa-se no mercado da construção civil brasileira, algumas empresas já utilizando os painéis pré-fabricados, sendo estes predominantemente de concreto e utilizados apenas como elementos de vedação. Existe ainda um vasto campo de pesquisa para investigação da fabricação e utilização de painéis pré-fabricados estruturais compostos por elementos cerâmicos. Este trabalho relata a experiência que vem sendo realizada desde o ano de 2001 por pesquisadores do GDA/LABSISCO/UFSC na elaboração de um processo construtivo constituído por painéis pré-fabricados estruturais de elementos cerâmicos, com o objetivo de incrementar os índices de racionalização e industrialização do processo construtivo em alvenaria cerâmica, fatores que, sendo atingidos, possibilitarão também a diminuição dos custos e dos tempos de construção. Palavras-chave: painéis, pré-fabricados, blocos cerâmicos, industrialização. 1. INTRODUÇÃO A Indústria da Construção civil Brasileira tem sido freqüentemente criticada pela sua baixa eficiência produtiva, pela imprevisibilidade de suas operações e pela baixa qualidade de seus produtos. A produtividade do setor, além de ser menor que a de outros setores industriais, encontra-se também muito abaixo dos níveis de produtividade alcançados em países desenvolvidos, repercutindo sensivelmente no nível de vida da população (o déficit brasileiro tem sido estimado em torno de 6,6 milhões de habitações). No setor de cerâmica vermelha, constata-se um subaproveitamento do grande potencial produtivo existente. Mesmo sendo os mais desejados para a produção de paredes de habitações (ROMAN, 2000), e os mais tradicionalmente empregados na construção civil, os materiais cerâmicos continuam apresentando baixos índices de qualidade, resultado da falta de investimentos e da baixa capacidade tecnológica das empresas deste setor. Além disso, os processos atuais de construção em alvenaria no Brasil são em sua maioria artesanais, demandando alta quantidade de mão-de-obra e maior tempo de execução. A falta de controle tecnológico destes processos favorece também o surgimento dos problemas de desempenho da edificação.

2 Verifica-se nas últimas décadas, notadamente na Europa e nos Estados Unidos, o aumento do uso de processos construtivos em alvenaria pré-fabricada, sendo estes totalmente pré-fabricados, ou parcialmente pré-fabricados, combinando-se com os processo de construção convencional (ROMAN, 2000). O repasse deste tipo de tecnologia para o setor cerâmico nacional possibilitará o aumento dos índices de qualidade e produtividade, tanto dos produtos, como também dos processos construtivos em materiais cerâmicos. Os pesquisadores do Grupo de Desenvolvimento de Sistemas em Alvenaria (GDA) e do Laboratório de Sistemas Construtivos (LABSISCO) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), em parceria com consultores nacionais e consultores internacionais da Universidade de Teeside (Inglaterra), vêm desenvolvendo desde o ano de 2001 a Pesquisa e Desenvolvimento de Processos Construtivos Industrializados em Cerâmica Estrutural, com o objetivo de oferecer ao mercado soluções construtivas otimizadas na forma de painéis cerâmicos estruturais pré-fabricados, a partir da fábrica e/ou montados nos canteiros-de-obras, com a finalidade de contribuir para a melhoria da qualidade, redução dos desperdícios e custos, e aumento da produtividade e competitividade, tanto para o setor cerâmico quanto para o da construção. Passando pelo caminho já percorrido por algumas experiências anteriores, dentre estas as de Eladio Dieste e de Joan Villá, o processo construtivo em desenvolvimento procura avançar um pouco mais no sentido da industrialização do processo, aumentando tanto as possibilidades construtivas, quanto as possibilidades espaciais dos painéis pré-fabricados estruturais com blocos cerâmicos. O processo consiste basicamente na pré-fabricação de painéis estruturais de parede e de cobertura, constituídos por blocos cerâmicos vazados, concreto armado, argamassa colante, argamassa de revestimento e elementos de fixação. Foram concebidos para atenderem além da função estrutural, a função de vedação e de isolamento termo-acústico. Objetiva-se desenvolver um produto que apresente uniformidade tecnológica e produtiva, atendendo às exigências de diversos níveis de estratificação social, ficando garantida à todos estes uma resposta satisfatória quanto às exigências qualitativas ambientais e construtivas (LUCINI, 1996). O processo será testado mediante à construção de um protótipo, que servirá como anexo do Laboratório de Materiais da Construção Civil (LMCC/ECV/UFSC). Neste poderão ser simuladas algumas das possibilidades construtivas e espaciais que se pretende utilizar futuramente em projetos habitacionais (Ilustração 1). Ilustração 1: Maquete do protótipo (BARTH & CARDOSO, 2003) 2. VANTAGENS DA PRÉ-FABRICAÇÃO DE PAINÉIS CERÂMICOS Os processos de construção em painéis pré-fabricados de elementos cerâmicos tem sido utilizados cada vez mais em países como Inglaterra, Estados Unidos e Alemanha. A utilização destes processos visa, ao mesmo tempo, conservar as vantagens funcionais e estéticas das construções em alvenaria e eliminar os problemas mais sérios deste processo, tais como perdas de tempo devido à condições climáticas desfavoráveis, dificuldade de implementação de métodos de estocagem de materiais e dificuldade de controle de qualidade (ROMAN, 2000). Os processos de pré-fabricação de painéis podem ser total ou parcial. Os painéis de alvenaria convencional produzidos fora do canteiro, têm sido propostos e realizados nos casos em que o fator tempo é prioritário. Estes procedimentos exercem influência direta nos empreendimentos

3 habitacionais, uma vez que permitem a redução de custos e a manutenção do cronograma físico dentro dos prazos estipulados. No caso dos painéis pré-fabricados serem armados ou protendidos, as vantagens residem na possibilidade das cargas da construção serem transferidas diretamente para os painéis, reduzindo custos e tempo de construção e diminuindo o número de trabalhadores no canteiro. ROMAN (2000) lista as seguintes vantagens obtidas com os processos de pré-fabricação de painéis cerâmicos: Menor custo de construção, tanto para painéis estruturais quanto para painéis de vedação; Benefícios financeiros pela antecipação da construção, ocupação e vendas; Aumento do controle de qualidade associado a maior velocidade de construção e produção efetiva de elementos simultaneamente; Possibilidade de construção sem restrições climáticas; Diminuição de custo e de desperdício pela repetitividade e transparência do processo; Maior efetividade na monitoração do produto com eliminação de desperdício; Possibilidade de uso de sistemas de fixação padronizados para os painéis de alvenaria; Possibilidade de fabricação de painéis com os acabamentos todos incorporados. As vantagens listadas acima parecem suficientes para justificar a opção pela pré-fabricação dos processos em alvenaria de materiais cerâmicos. Este passo permitirá, ao mesmo tempo em que se atende a preferência dos usuários pelas habitações em alvenaria cerâmica, incorporar ao processo maior velocidade, controle de qualidade mais efetivo e maior redução de custos. A necessidade de uso de elementos padronizados, levará necessariamente ao aperfeiçoamento da cadeia produtiva. O setor cerâmico nacional poderá beneficiar-se, através da possibilidade de oferta de um processo competitivo e, finalmente, o Brasil será inserido dentro de uma tendência mundial de diminuição dos trabalhos em canteiro como alternativa para diminuição de desperdícios e custos combinados com aumento de produtividade e qualidade final da habitação. 3. OS COMPONENTES DO PROCESSO CONSTRUTIVO Importante ressaltar que o desenvolvimento do trabalho tem como preocupação maior a definição do processo, e não a definição dos materiais a serem utilizados. Uma vez testada e aprovada as possibilidades do processo, os materiais e modulações a serem estabelecidos ficarão a cargo do projetista, podendo este trabalhar com os materiais mais adequados às condições regionais do local do empreendimento. No processo de escolha dos blocos a serem utilizados, elegeram-se algumas características essenciais que estes deveriam possuir, tais como aceitável desempenho térmico e geometria simples para fácil encaixe e manuseio. De acordo com estas características, e com as espessuras mínimas estabelecidas para parede e cobertura, utilizaram-se os seguintes tipos de blocos para confecção dos painéis (Ilustração 2): Ilustração 2: Blocos utilizados para fabricação dos painéis

4 O processo passou então para fase de desenvolvimento das tipologias construtivas, que foram sendo testadas até se obter a tipologia construtiva final, sendo este processo evolutivo ilustrado abaixo (Ilustração 3). Ilustração 3: Processo evolutivo da tipologia construtiva (BARTH & CARDOSO, 2003) A tipologia construtiva final do painel foi resultado da busca por maior produtividade e economia do processo, traduzidas nas grandes dimensões adotadas para este. Tais dimensões determinaram o layout estrutural perimetral, que tem como função principal melhorar o quadro de enrijecimento do painel, visando aumentar a sua capacidade portante, permitindo que possa ser utilizado em construções de 2 ou mais pavimentos. De acordo então com os pré-requisitos estruturais e de desempenho, as tipologias construtivas dos painéis adquiriram as seguintes configurações (Ilustração 4): Ilustração 4: Painéis de parede, de cobertura plano e cobertura curvo (BARTH & CARDOSO, 2003) As variações das tipologias construtivas dos painéis são determinadas pela variação da largura e da altura, de acordo com a quantidade de elementos que são dispostos horizontalmente e verticalmente, em função das dimensões altimétricas e planimétricas estabelecidas para o projeto. Para os painéis de cobertura, além das variações dimensionais, foram estabelecidas também variações estruturais, objetivando-se testar conexões diferenciadas. A variação da tipologia construtiva dos painéis também se deu quanto aos acabamentos (BARTH,2004). As dimensões adotadas para os painéis foram em função do programa de necessidades estabelecido para composição do anexo do LMCC. Posteriormente, para um contexto habitacional, as medidas dos painéis deverão ser redimensionadas.

5 3.1. Painéis de parede De acordo com as medidas dos blocos cerâmicos utilizados para os painéis de parede (25x25x15cm e 25x12,5x15cm), estabeleceu-se o pé direito de 2,84m. Foram definidos painéis de 1,84m para os trechos de paredes com aberturas para iluminação e ventilação. Objetivando testar todas as possibilidades do processo, principalmente em quesitos de produtividade e economia, diversas larguras de painéis foram utilizadas, definidas pela quantia de blocos dispostos horizontalmente (Ilustração 5). Estes painéis apresentam revestimento apenas na face exterior. Ilustração 5: Painéis de parede GDA/LABSISCO/UFSC (BARTH & CARDOSO, 2003) 3.2. Painéis de cobertura planos Os painéis de cobertura planos, foram utilizados blocos menos espessos (25x21x5) a fim de se obter uma maior esbeltez. Dentro do caráter experimental do trabalho, os painéis de cobertura planos apresentam algumas variações estruturais. Encontros diferenciados entre painéis, em função do arranjo estrutural estabelecido pelos calculistas, configuraram as seguintes tipologias para os painéis planos de cobertura (Ilustração 6): Ilustração 6: Painéis de cobertura planos GDA/LABSISCO/UFSC (BARTH & CARDOSO, 2003) 3.3. Painéis de cobertura curvos Utilizou-se apenas uma tipologia construtiva para os painéis de cobertura curvos, que prevê um detalhamento construtivo diferenciado em função das juntas horizontais (Ilustração 7). Assim como os painéis de cobertura planos, são pré-fabricados com os revestimentos incorporados nas duas faces.

6 Ilustração 7: Painéis de cobertura curvos GDA/LABSISCO/UFSC (BARTH & CARDOSO, 2003) 3.4. Modulação dos painéis O projeto adota uma coordenação modular que toma como referência o painel de parede, onde a modulação básica adotada é função das características de fabricação dos mesmos. A variação da largura dos painéis respeita certa racionalidade, de modo a adequar-se às dimensões do projeto arquitetônico. A largura de cada painel representa a soma das medidas dos blocos, das juntas de argamassa colante e do reboco lateral de concreto armado. A junta a ser utilizada para união dos painéis é de 1cm, definindo a coordenação modular das medidas como múltiplos de 5 (Ilustração 8). Ilustração 8: Detalhe da modulação horizontal (BARTH & CARDOSO, 2003) 4. FABRICAÇÃO E MONTAGEM 4.1. Organização do canteiro e fundação Elegeu-se o tipo de fundação radier, uma laje de concreto armado executada diretamente sobre a terra previamente regularizada, visando à eliminação de escavações, à facilidade e rapidez de sua execução, à facilidade e rapidez para posterior marcação da obra e à obtenção de superfícies rígidas que facilitam o transporte horizontal e permitem a produção e estocagem de componentes no próprio canteiro, resolvendo assim a questão de falta de espaço (Ilustrações 9, 10 e 11). Ilustração 9: Layout de organização do canteiro (BARTH & CARDOSO, 2003)

7 Ilustrações 10 e 11: Construção do radier 4.2. Produção dos painéis A produção dos painéis GDA/LABSISCO/UFSC é realizada mediante a utilização de mesas ergonomicamente projetadas para facilitar o trabalho dos operários, conferindo assim maior produtividade ao processo. Dentro do caráter experimental do trabalho, testaram-se diversos tipos de mesas. Para os painéis planos foram experimentadas a mesa metálica basculante e a mesa fixa de madeira. Para os painéis curvos testaram-se duas mesas de madeira, uma côncava e outra convexa (Ilustrações 12 à 15). Ilustrações 12, 13, 14 e 15: Mesas e formas utilizadas no processo GDA/LABSISCO/UFSC Utilizaram-se formas de madeira para moldagem dos painéis (Ilustrações 12 à 15), que são posicionadas sobre as mesas com auxílio de equipamentos de fixação. Procede-se então a aplicação de óleo desmoldante nas superfícies da mesa e da forma (Ilustração 16). Ao mesmo tempo em que ocorrem estes procedimentos, é montada, com auxílio de um gabarito de madeira, a armadura perimetral, composta por tela soldada, barra de aço de 5mm e insertes metálicos (Ilustração 17).

8 Ilustrações 16 e 17: Aplicação de desmoldante e armadura perimetral Inicia-se então o processo de colocação dos blocos, que são dispostos em contrafiado vertical, unidos com argamassa cimentícia polimérica, de modo a permitir eventual movimentação entre os painéis em função da dilatação e retração dos mesmos (Ilustrações 18 e 19). Os blocos das extremidades inferior e superior são capeados para evitar a penetração de argamassa em seus septos (Ilustração 18). Durante a colocação dos blocos, resguarda-se com o auxílio de espaçadores, o espaço do reforço perimetral (Ilustrações 18, 19 e 20). Ilustrações 18, 19, 20: Colocação dos blocos e da armadura perimetral Coloca-se então a armadura perimetral, que traz com ela os inserts metálicos acoplados (Ilustrações 19 e 20), os quais servem para fixação dos ganchos de içamento, e posteriormente para amarração da tela perfurada, que servirá de elemento de ligação entre painéis. Após a colocação desta armadura, iniciase então o preenchimento do espaço perimetral com a argamassa de reforço (Ilustração 21), composta com agregados e cimento de Alta Resistência Inicial (ARI), para a desmoldagem poder se efetivar dentro de 18 horas. A etapa final de fabricação do painel é a aplicação da camada de revestimento externa (Ilustração 22), observando-se grande produtividade desta atividade no sentido horizontal. Ilustrações 21 e 22: Aplicação da argamassa de reforço e da argamassa de revestimento

9 Após a cura de 18 horas, iniciam-se os procedimentos de içamento do painel. Primeiramente colocamse ganchos nos inserts metálicos. Nestes passarão as cordas que erguerão o painel com o auxílio de uma talha manual (Ilustrações 23 e 24). Ilustrações 23 e 24: Içamento do painel Os painéis são então transportados para as áreas de depósito com o auxílio de uma empilhadeira e armazenados junto ao local onde será feita a montagem (Ilustrações 25 e 26). Ilustrações 25 e 26: Transporte e armazenamento dos painéis 4.3. Montagem do protótipo A montagem do protótipo, se encontra ainda em andamento, e ao seu término possibilitará a verificação da versatilidade do processo e o conhecimento dos pontos que ainda necessitam de maior aperfeiçoamento. Após a conclusão da moldagem dos painéis, será executada sobre a fundação radier, uma regularização com argamassa impermeabilizante com espessura de aproximadamente 5 cm, para o nivelamento e posicionamento dos mesmos. A ligação entre os painéis será feita através de chapas galvanizadas perfuradas com largura de 10 cm na borda inferior interna e na superfície superior dos mesmos, juntamente com a argamassa de regularização, fazendo assim a ligação e travamento entre os componentes. (Ilustração 27) Ilustração 27: Formas de ligação e travamento entre os componentes (BARTH & CARDOSO, 2003)

10 Para o içamento e lançamento dos painéis, tanto estruturais quanto de cobertura, a execução terá o auxílio de um guindaste, onde provisoriamente serão colocadas escoras metálicas ajustáveis para o posicionamento dos mesmos, até o momento da execução da tela de ligação entre os componentes. Os painéis de cobertura planos serão simplesmente apoiados sobre os painéis de parede, sendo que a consolidação entre os painéis curvos com os planos, será através de vigas moldadas in situ e por uma camada na parte superior, com espessura de 5 cm de concreto armado nas duas direções, com aditivos impermeabilizantes, para garantir a estanqueidade da cobertura A Ilustração.28, mostra as seqüências de montagem, desde a marcação dos painéis parede na laje radier até a colocação dos painéis curvos de cobertura. Ilustração 28: Seqüências da montagem (BARTH & CARDOSO, 2003) 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Atualmente, o desenvolvimento do processo construtivo esta em sua fase final, faltando apenas a montagem para sua complementação. Concluída esta fase, estará à disposição do setor da construção civil um processo construtivo totalmente inovador, capaz de melhorar a qualidade e produtividade da construção com menor custo. A implantação deste processo, fortalecerá não só a construção civil, mas também a indústria cerâmica, que poderá inserir no mercado novos componentes, desenvolvidos com geometria e formas simplificadas para uso específico no processo. O benefício obtido por estes setores, certamente resultará no aumento da oferta de empregos no setor da construção, assim como induzirá à melhoria da qualidade da mão-de-obra, na medida em que os fundamentos do processo proposto são a racionalização e industrialização da construção.

11 Pelas razões acima citadas, acredita-se que o processo construtivo em painéis pré-fabricados com blocos cerâmicos poderá representar uma contribuição para a solução da carência habitacional brasileira para população de baixa renda. Por demonstrar um grande potencial de racionalização e industrialização, este processo configura-se realmente numa solução de grande valia para contribuição do enfrentamento de déficit habitacional brasileiro, configurando-se também como uma solução tecnológica uniforme e produtiva, que apresenta bons índices de produtividade e qualidade para diversos níveis de estratificação social, podendo assim atingir bons índices de economia, rapidez e qualidade na construção de habitações. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BARTH, F. Painéis arquitetônicos: notas de aulas dadas na Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 1 sem p. BARTH, F.; CARDOSO, A.P.Desenvolvimento de sistemas construtivos em painéis préfabricados de blocos cerâmicos: estudo desenvolvimento pelos grupos GDA/LABSISCO da Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, ROMAN, H.R. Pesquisa e desenvolvimento de processos construtivos industrializados em cerâmica estrutural. Projeto FINEP.UFSC, LUCINI, H.C. Requalificação Urbana e Novos Assentamentos de Interesse Social. Tese (Doutorado em Arquitetura e Urbanismo) - Universidade de São Paulo. São Paulo, AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de agradecer às agências que financiaram esta pesquisa: CAPES e CNPq, além da fundação FINEP. Gostariam de agradecer também às empresas: CERÂMICA BOSSE, CIMENTOS ITAMBÉ, BELGO, MAXTON BRASIL e MBT, que estão patrocinando a pesquisa em andamento.