BENEFÍCIOS DA INSTALAÇÃO DE LAJE DO SISTEMA CONSTRUTIVO LIGHT STEEL FRAME EM ESTRUTURAS PREEXISTENTES

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1 BENEFÍCIOS DA INSTALAÇÃO DE LAJE DO SISTEMA CONSTRUTIVO LIGHT STEEL FRAME EM ESTRUTURAS PREEXISTENTES Washington Aparecido Barbosa Silva Bacharel em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Católica de Santos (UNISANTOS) com especialização em Engenharia Civil: Sistemas Construtivos de Edificações pela Universidade Municipal de São Caetano do Sul (USCS). washington.arq@gmail.com Resumo: O presente artigo traz os resultados de uma pesquisa bibliográfica sobre o sistema construtivo light steel frame. Num contexto de grandes dificuldades, tanto no aspecto econômico quanto social, no mercado da construção civil, justificou-se a realização deste estudo. Buscou-se discutir a viabilidade da instalação do tipo de laje utilizada no sistema light steel frame em edificações preexistentes. Concluiu-se que o uso do sistema é viável, pois pode trazer benefícios econômicos, sociais e culturais. Palavras-chave: Laje seca. Light steel frame. Edificação histórica. Estrutura preexistente. Área de conhecimento: Exatas. 1. Introdução. Buscando resposta para o questionamento sobre a viabilidade da instalação da laje do sistema light steel frame (LSF) em estruturas existentes, construídas em sistema tradicional, foi realizada uma pesquisa bibliográfica, cujos resultados são apresentados no presente artigo. O atual contexto de grandes dificuldades, tanto no aspecto econômico quanto social no mercado da construção civil, justificou a realização do estudo, cujo objetivo geral foi discutir tal problemática. Para tanto, foi necessário: conceituar o sistema construtivo LSF; descrever o sistema de laje em LSF e sua combinação com a estrutura preexistente e apontar suas vantagens econômicas, sociais e culturais. 2. Sistema construtivo Light Steel Frame. De acordo com Santiago; Freitas; Crasto (2012), o light steel frame também referido como light steel framing é um sistema construtivo de produção racional e constitui-se, basicamente, em uma estrutura de perfis formados a frio de aço galvanizado que são utilizados para a composição de painéis, vigas, tesouras de telhado e demais componentes. Esse método de construção é uma evolução do light wood framing (LWF) sistema construtivo autoportante em madeira utilizado principalmente nos Estados 1

2 Unidos que também se constitui, assim como este, em um tipo de construção seca, que não utiliza água no canteiro de obras, exceto nas fundações (GOUVEIA, 2017). Conforme define a Associação Brasileira de Normas Técnicas (2005 apud CAMPOS, 2014), os perfis de aço que compõem o sistema devem receber uma camada mínima de zinco, ou liga alumínio zinco, de 150 a 180 g/m² para perfis estruturais e 100 g/m² para perfis não estruturais. Contudo, segundo Brasil (2016), exige-se uma camada mínima de revestimento, para os perfis estruturais, de 275 g/m² ou 350 g/m² para uso em atmosferas marinhas 13. Os perfis podem ser encontrados com espessuras entre 0,80 e 3,00 mm, sendo mais utilizados os fabricados a partir de bobinas com chapas de 0,80; 0,95 e 1,25 mm (CAMPOS, 2014). Tabela 1: Designações dos perfis de aço formados a frio para uso em LSF e suas respectivas aplicações (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014 apud BRASIL, 2016, pág. 7) 1 Esta diretriz não se aplica a ambientes de elevada agressividade ambiental, como atmosferas industriais e atmosferas ao mesmo tempo marinhas e industriais. 2

3 Conforme afirmam Santiago; Freitas; Crasto (2012), no sistema LSF, as guias não devem transmitir nem absorver os esforços, sendo isto feito pelos montantes, vigas e eventualmente pilares presentes na estrutura. Ainda de acordo com Santiago; Freitas; Crasto (2012), as dimensões dos perfis com seção transversal tipo u enrijecido (Ue), geralmente, variam de 90 a 300 mm, sendo possível a utilização de outras. As medidas comercializadas no Brasil são de 90, 140 e 200 mm, podendo as mesas variar de 35 a 40 mm. Compõem ainda o sistema LSF: as tiras ou fitas, que normalmente são utilizadas para estabilização dos painéis e ligações de elementos; as cantoneiras, habitualmente usadas em conexões de elementos onde um perfil Ue não é adequado e o cartola, que comumente é utilizado como ripas de telhado (GARNER, 1996 apud SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012). 3. Laje do sistema construtivo Light Steel Frame instalada em estruturas preexistentes. 3.1 Laje em LSF. As lajes são obras horizontais que requerem elementos construtivos resistentes para suportar cargas por flexão. Estas, sendo de entrepiso 24, cumprem uma dupla missão: para os ambientes que estão abaixo, servem de teto e para os ambientes que estão acima, de piso. O fato de que os tetos ou pisos dos edifícios habitacionais representem uma superfície muito maior que a da planta do edifício, faz compreender a importância técnica e econômica da construção dos tetos. (SCHMITT, 1970). A laje, no sistema LSF, é a estrutura de piso responsável por suportar e conduzir para as estruturas as reações originadas por carregamentos permanentes e sobrecargas, podendo atuar ainda como contraventamento horizontal [ ]. (DIAS, 2006 apud VIVAN, 2011, p. 34). No sistema LSF, as lajes são painéis de pisos formados a partir de perfis Ue paralelos que [quando usados em edificações também no sistema LSF] devem possuir a mesma modulação da estrutura da edificação [ ]. A associação destes perfis formam as chamadas vigas de piso, cujas seções possuem mesas, usualmente, com as mesmas dimensões das mesas dos montantes alterando-se apenas a dimensão da alma que é definida por uma série de fatores como, por exemplo, o vão entre os apoios [...]. Cabe destacar também, que nas extremidades onde se fixam as vigas de piso (nas sanefas) é recomendada a utilização de enrijecedores de alma (pedaços de perfil Ue) que garantem maior rigidez à estrutura. (VIVAN, 2011, p ). 2 Elemento estrutural horizontal localizado entre os pisos de um edifício (DICIONÁRIO TEMÁTICO DE ESTRUTURAS, 2017, online). 3

4 Nesse sistema construtivo, conforme apresentam Santiago; Freitas; Crasto (2012), são utilizados dois tipos de laje: laje úmida: formada a partir do aparafusamento de chapas metálicas onduladas às vigas de piso, sobre as quais é depositada uma camada de 4 a 6 cm de espessura de concreto que servirá de contrapiso para a aplicação de piso cerâmico, de madeira ou outros. Para evitar fissuras no concreto, é empregada uma armadura de distribuição colocada antes da concretagem; laje seca: constituída a partir do aparafusamento de placas rígidas geralmente Oriented Strand Board (OSB) com 18 mm de espessura às vigas de piso. Para áreas molhadas, conforme Loturco (2003 apud SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012), recomenda-se o uso de placas cimentícias, por ter maior resistência à umidade. Porém, é necessário o uso de uma base contínua de apoio, sendo geralmente utilizado OSB. O contrapiso, quando estrutural e estando devidamente conectado às vigas de piso sobre as quais se apoia, pode trabalhar como diafragma horizontal, sendo determinante para isto, a resistência e o espaçamento dos parafusos de fixação. (ELHAJJ; CRANDELL, 1999 apud CRASTO, 2005). Conforme Rodrigues; Caldas (2016), nos pisos úmidos, o diafragma rígido é obtido com a devida fixação da forma de aço galvanizado que receberá concreto às vigas em todo o perímetro do painel horizontal. No caso dos pisos secos, de acordo com o Prescriptive Method (NASFA, 2000 apud RODRIGUES; CALDAS, 2016), isso é conseguido com a fixação das placas de OSB por parafusos autoatarraxantes, com espaçamentos mínimos entre si de 150 mm ao longo do perímetro do piso e de 250 mm nas ligações com as vigas intermediárias, formando, da mesma maneira, um plano rígido. A mesa de um perfil que atua como viga nunca deve ser cortada, a fim de que este tenha resistência suficiente para suportar as cargas. Perfurações nas almas das vigas para passagem de tubulações que excedam as dimensões dos furos existentes punch devem ser previstos no projeto estrutural (CRASTO, 2005). De acordo com o que descreve Crasto (2005), para a constituição de uma laje no sistema LSF, além das vigas de piso, são necessários outros elementos, tais como: sanefa ou guia: perfil com seção transversal tipo u simples (U) que fixa as extremidades das vigas para dar forma à estrutura; enrijecedor de alma: recorte de perfil Ue, geralmente montante, que fixado por meio de sua alma à alma da viga no apoio da mesma, aumenta a 4

5 resistência no local, evitando o esmagamento da alma da viga. Também pode ser chamado de enrijecedor de apoio; viga caixa de borda: formada pela união de perfis U e Ue encaixados, possibilita a borda da laje paralela às vigas, principalmente quando ocorre de servir de apoio a um painel; viga composta: combinação de perfis U e Ue, a fim de aumentar a resistência da viga. Pode ser utilizada no perímetro de uma abertura na laje, como por exemplo, para permitir o acesso por uma escada, servindo de apoio para as vigas interrompidas. Quanto ao acabamento superior do piso, mesmo a laje concebida como seca, pode receber um contrapiso armado e o respectivo revestimento sobre as placas OSB, que pode ser cerâmico ou de outro material. É possível aplicar ainda, para impermeabilização, manta asfáltica sobre o contrapiso (GOUVEIA, 2017). A laje seca também pode ser impermeabilizada. Para tanto, é aplicada uma camada de extruded polystyrene (XPS) e, sobre esta, manta de polyvinyl chloride (PVC) ou termoplástico de poliolefina (TPO). O isolamento acústico, nas lajes em LSF, pode ser obtido com preenchimento do espaço entre as vigas com lã de vidro (GOUVEIA, 2017). Imagem 1: laje seca com contrapiso armado e revestimento (GOUVEIA, 2017, online) Imagem 2: laje seca com contrapiso armado e manta asfáltica (GOUVEIA, 2017, online) 3.2 Instalação de laje do sistema LSF em estruturas preexistentes Conforme Crasto (2005), a laje do sistema construtivo LSF pode se apoiar em uma estrutura tradicional preexistente alvenaria ou concreto. Para tanto, Consul Steel (2016) apresenta duas soluções. 5

6 A primeira consiste em prender uma estrutura linear que sirva de apoio às vigas fora do volume da parede existente. Isso pode ser feito fixando-se um perfil laminado a quente do tipo cantoneira à parede, por meio de chumbadores químicos ou expansivos, constituindo o apoio necessário à estrutura de perfis galvanizados que conformam o entrepiso(consul STEEL, 2016). Imagem 3: laje em LSF apoiada em perfil fixado fora do volume da parede (CRASTO, 2005, p. 80) A outra forma de se resolver a interface entre uma laje em LSF e uma parede de alvenaria é gerando dentro da espessura da própria parede uma viga que redistribua a carga do entrepiso diretamente sobre a estrutura existente. Esta pode ser de concreto ou de perfis laminados a quente, por exemplo (CONSUL STEEL, 2016). 6

7 Imagem 4: perspectiva de laje em LSF apoiada sobre viga de distribuição em concreto gerada dentro do volume da parede (CONSUL STEEL, 2016, p. 100, tradução nossa) Imagem 5: corte de laje em LSF apoiada sobre viga de distribuição em concreto gerada dentro do volume da parede (CONSUL STEEL, 2016, p. 99, tradução nossa) 7

8 Nestes casos, conforme Lawson et al (2010 apud LIMA, 2013), deve-se evitar o contato direto dos perfis com agentes químicos presentes no substrato e fontes de umidade. Por esta razão, é possível observar-se nas imagens 4 e 5 que foram colocados feltro e placa de poliestireno para apoio e fixação das vigas. 4. Vantagens na utilização da laje em LSF. As principais vantagens do uso da laje seca [do sistema LSF] seriam a menor carga por peso próprio, e uma construção a seco sem a necessidade do uso de água na obra. (CRASTO, 2005, p. 79). Para Schmitt (1970), sem considerar um material em particular, os tetos ou pisos só são econômicos, quando seu peso próprio é reduzido. Sendo assim, é possível a seguinte comparação, considerando vãos semelhantes a vencer: uma laje pré-fabricada de concreto armado, vigotas treliçadas e lajota cerâmica com altura de 12 cm pesa, segundo Lajes Anhanguera (2017, online), 200 kgf/m²; já a laje seca do sistema LSF, utilizando chapa OSB com 18,3 mm pesa, de acordo com Lima (2013, p.38), 12,24 kgf/m². Associada a sistemas construtivos diferentes, a laje em LSF pode também constituir uma construção nova. Por exemplo, pode ser executada uma edificação em alvenaria estrutural utilizando em conjunto, a laje em LSF. Seu peso reduzido, conforme Gouveia (2017), proporcionaria grande economia com estrutura e fundação. Em edificações de cunho histórico e caráter preservativo, as estruturas metálicas em geral, onde inclui-se a laje do sistema LSF, têm considerável aplicabilidade, pois possibilita a reversibilidade, ou seja, a remoção da estrutura em uma futura intervenção (LLOYD, 2006). Ademais, sendo uma tecnologia que emprega materiais diferentes dos tradicionalmente utilizados na construção civil, possibilita perfeita distinção entre a parte antiga da edificação e a nova intervenção. Tais critérios, quais sejam a reversibilidade e a distinguibilidade, em se tratando de intervenções em edificações do passado, são regras postas desde o século XIX por autores como Camillo Boito e Gustavo Giovannoni, continuadas por Cesare Brandi no século XX e que se mantêm atuais (CUNHA, 2018). Ainda considerando a aplicação em edificações históricas, o peso próprio reduzido do material possibilita alívio das cargas nas fundações, fato de extrema importância já que nessas obras, muitas vezes, as bases eram superdimensionadas, o que possibilita o emprego da nova intervenção sem a necessidade de reforços, sendo as cargas absorvidas pelas fundações existentes (LLOYD, 2006). A respeito dos produtos em LSF, Medeiros (2016, p ) afirma em entrevista concedida à revista Arquitetura & Aço: 8

9 Trata-se de uma tecnologia versátil, capaz de atender a diferentes níveis de desempenho estrutural e de conforto. Com a chapa de aço galvanizada, pode-se produzir perfis com maquinário simples e de pequeno porte. A combinação de perfis leves de aço permite compor arranjos para solucionar estruturas verticais, vencer vãos extensos, estruturar lajes, coberturas e fachadas. Cada vez mais temos placas pré-fabricadas que se combinam aos perfis e permitem a construção de paredes customizadas. No exterior, há placas já acabadas que dispensam revestimentos aplicados em obra, e isso é uma tendência que ainda vai chegar aqui [no Brasil], ampliando as vantagens do sistema. Os materiais empregados no sistema LSF são produzidos com precisão dimensional, são sustentáveis e totalmente recicláveis (BURSTRAND, 1998 apud VIVAN, 2011). Apesar das vantagens apresentadas, Moraes (2009) observa que o uso de estruturas metálicas, inclusive a laje em LSF, em edificações preexistentes carece de avaliação criteriosa de cada construção em particular. 5. Conclusões. A instalação da laje do sistema construtivo LSF em estruturas preexistentes é viável, pois pode trazer benefícios econômicos, sociais e culturais. Este sistema pode substituir com vantagens, as intervenções realizadas utilizando o sistema construtivo tradicional. Do ponto de vista econômico, por se tratar de um sistema leve, em geral, não necessita de reforços estruturais, apoiando-se diretamente nas bases existentes. Com isso, evita-se o gasto com preparo da estrutura. Ademais, o método construtivo permite uma obra muito mais rápida em relação ao tradicional, o que se constitui em grande vantagem econômica, quando para uso em edificações comerciais, por exemplo. Como benefício social, considerando que o LSF utiliza materiais industrializados, produzidos com precisão dimensional, o desperdício é mínimo, resultando em pouco resíduo de obra. Isso pode ser considerado uma grande vantagem ambiental, além de ser também econômica, pelo reduzido desperdício de materiais. Sob a ótica cultural, as intervenções em edificações do passado ficam facilitadas com o uso da laje do sistema LSF, tendo em conta, como já exposto, seu baixo peso. Além disso, esse sistema construtivo possibilita a reversibilidade remoção em intervenções futuras e a distinguibilidade clara diferenciação entre a parte antiga da edificação e a nova intervenção. Essas regras, em se tratando de edificações históricas, são seguidas desde o século XIX e se mantêm atuais. 9

10 6. Referências. BRASIL.Ministério das Cidades. Sistema Nacional de Avaliações Técnicas. Diretriz SINAT 003: Sistemas construtivos estruturados em perfis leves de aço zincado conformados a frio, com fechamentos em chapas delgadas (Sistemas leves tipo ligth steel framing). Rev. 2. Brasília, Programa Brasileiro de Qualidade e Produtividade do Habitat. CAMPOS, Patrícia Farrielo de. Light steel framing:uso em construções habitacionais empregando a modelagem virtual como processo de projeto e planejamento Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) Faculdade de Arquitetura e Urbanismo. Universidade de São Paulo, São Paulo. CONSUL STEEL. Manual de procedimiento: construcción con steel framing. [Buenos Aires], [2002]. Disponível em: < Acesso em: 2 ago CRASTO, Renata Cristina Moraes de. Arquitetura e tecnologia em sistemas construtivos industrializados: light steel framing Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Escola de Minas. Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto. CUNHA, Cláudia dos Reis e. A atualidade do pensamento de Cesare Brandi Disponível em: < Acesso em: 4 jan DICIONÁRIO TEMÁTICO DE ESTRUTURAS. Disponível em: < Acesso em 22 abr GOUVEIA, Lucas. Steel Frame: a construção inteligente Disponível em: < Acesso em: 14 dez LAJES ANHANGUERA. Disponível em: < Acesso em 4 maio LIMA, Rondinely Francisco de. Técnicas, métodos e processos de projeto e construção do sistema construtivo light steel frame Dissertação (Mestrado em Construção Civil) Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. LLOYD, Ana Luísa Lima. O uso do aço nas intervenções em edificações históricas: interfaces da arquitetura e da estrutura Dissertação (Mestrado em 10

11 Engenharia Civil). Escola de Minas. Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto. MEDEIROS, Jonas Silvestre. LSF: Soluções para fachadas. Arquitetura & Aço, [Rio de Janeiro]: CBCA, n. 47. p , set Entrevista concedida. MORAES, Carolina Albuquerque de. Intervenções metálicas em construções preexistentes: estudos de casos de interfaces Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Escola de Minas. Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto. RODRIGUES, Francisco Carlos; CALDAS, Rodrigo Barreto. Steel Framing: engenharia. 2. ed. Rio de Janeiro: CBCA SANTIAGO, Alexandre Kokke; FREITAS, Arlene Maria Sarmanho; CRASTO, Renata Cristina Morais de. Steel Framing: arquitetura. 2. ed. Rio de Janeiro: CBCA SCHMITT, Heinrich. Tratado de construcción. Tradução Jaime Freixa. 5. ed. rev. e aum. Barcelona: Gili (Tradução para o espanhol). VIVAN, André Luiz. Projetos para produção de residências unifamiliares em light steel framing Dissertação (Mestrado em Construção Civil) Universidade Federal de São Carlos, São Carlos. 11