Métodos de Construção

Segundo Santiago, Freitas e Crasto (2012), em suma, os principais métodos para a construção em Light Steel Framing são: o método “stick”, método por painéis, construção modular e, “Balloon Framing”/“Platform Framing”.

Para os autores, método stick é caracterizado pelo corte dos perfis assim como a montagem de painéis, lajes, colunas, contraventamentos e tesouras de telhados realizados no canteiro de obras, desta forma, o processo se torna mais lento e necessita de mão de obra mais especializada. É utilizado principalmente em locais onde não há possibilidade de pré- fabricação dos perfis.

No método por painéis os elementos estruturais e não-estruturais são pré- fabricados sendo necessário somente a conexão destes no local da obra, assim há um aumento da produtividade, e além disso, como os painéis são pré-fabricados nas indústrias eles

recebem maior controle na produção apresentando medidas mais precisas e maior qualidade final no produto (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012).

Ainda para os autores, a construção modular é conhecida por unidades completamente pré-fabricadas com ambientes prontos, incluindo acabamento interno e mobiliário fixos. Estes módulos podem ser estocados nas fábricas lado a lado ou um sobre o outro e sua movimentação é realizada por guindastes.

O “Balloom Framing” e “Platform Framing” são formas de montagem que podem ser realizadas a partir da estrutura obtida nos métodos stick e método por painéis. Na construção “Balloon”, os pisos são fixados nas laterais dos montantes e os painéis podem ser maiores que o comum podendo atingir a altura total da edificação, neste método a carga é distribuída de forma excêntrica para a laje intermediária. A forma “Platform Framing” é a mais utilizada atualmente e é a qual este trabalho se baseará para demonstrar as etapas e elementos constituintes do sistema, ela consiste em construir de forma sequencial pisos e paredes um pavimento de cada vez, as lajes dividem os painéis e apoiam suas vigas sobre os montantes dos painéis, desta forma a distribuição de cargas ocorre em relação a um eixo principal (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012).

Na Figura 7 é possível identificar a construção do tipo “Balloon”, ao lado esquerdo, onde existe um montante único para toda a altura da edificação, e, ao lado direito a forma de montagem por “Platform”, cuja a execução é feita em etapas.

Figura 7 - Esquema de Construção nos tipos "Balloon" e "Platform".

2.2.6 Fundações

Por se tratar de uma estrutura constituída de perfis leves de aço galvanizado o peso próprio é relativamente baixo se comparado às técnicas construtivas mais usuais, e, portanto, as fundações podem ser mais simples. Como a carga da estrutura é distribuída ao longo dos painéis estruturais que formam as paredes, as fundações contínuas são as mais apropriadas para receberem estes carregamentos (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012).

Ainda para Santiago, Freitas e Crasto (2012), dentre as soluções para fundações sob cargas contínuas pode-se destacar: o radier e a sapata corrida. A escolha do tipo adequado parte do estudo do solo através de sondagens, da topografia e do nível do lençol freático no terreno. As fundações são executadas da mesma forma dos outros sistemas construtivos convencionais e deve-se, assim como em qualquer outra fundação, ter cuidado com a impermeabilização tomando precauções para evitar futuras infiltrações e presença de umidade na estrutura.

Figura 8 - Corte Detalhado de uma Fundação Radier e Estrutura em LSF.

Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012, p.27).

2.2.6.1 Ancoragem

Os esforços horizontais gerados pela ação do vento podem causar movimentos de rotação e translação na estrutura uma vez que esta é considerada “leve” e, portanto, mais susceptível a esses movimentos, assim, se faz necessário empregar elementos para fixar os

painéis estruturais na fundação e impedir o deslocamento dos mesmos. Estes elementos são chamados de ancoragem (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012).

Existem vários tipos de ancoragem disponíveis e que podem ser aplicados em estruturas de LSF, os mais empregados são: ancoragem química com barra roscada (Figura 9) e a ancoragem expansível com Parabolts. Segundo o Construcción con Acero Liviano - Manual de Procedimiento ConsulSteel (2002 apud SANTIAGO; FREITAS e CRASTO, 2012, p.28), “A escolha da ancoragem mais eficiente depende do tipo de fundação e das solicitações que ocorrem na estrutura devido às cargas, condições climáticas e ocorrência de abalos sísmicos. ”

No processo de montagem dos painéis do térreo se utiliza uma ancoragem provisória através de pinos fixados na fundação utilizando uma pistola a pólvora, o objetivo da ancoragem provisória é facilitar a montagem mantendo os painéis no prumo, também é utilizada em painéis não estruturais para evitar deslocamentos indesejados (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012).

Figura 9 - Esquema de Laje Radier com Ancoragem Química.

Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012, p.28).

2.2.7 Painéis

De acordo com Santiago, Freitas e Crasto (2012), os painéis do sistema Light

Steel Framing podem desempenhar duas diferentes funções: quando painéis estruturais, além

edificação transferindo carga para a fundação, em outros casos não desempenham papel estrutural e tem função unicamente de elemento de vedação ou fechamento de áreas.

Para os autores, quando o painel exerce função estrutural, seu objetivo é transferir as cargas horizontais provenientes da força do vento ou sismos e cargas verticais provenientes do peso próprio dos elementos estruturais da edificação assim como sua carga de uso, para a fundação. Para evitar excentricidades das cargas os painéis de dois pavimentos diferentes devem ser dispostos de forma que seus montantes fiquem alinhados e a carga seja transferida verticalmente pelo contato entre a alma dos dois perfis, esse é o conceito de estrutural alinhada (Figura 10).

Figura 10 - Esquema de Transferência de Cargas à Fundação.

Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012, p.32).

Os painéis estruturais (Figura 11) são formados por perfis Ue dispostos na vertical chamados de montantes e por perfis U dispostos horizontalmente na base e no topo dos montantes denominados guias inferiores e superiores, respectivamente. A modulação é a distância em que são espaçados os montantes, podendo variar de 400 a 600 mm ou ainda, quando houver cargas atuantes muito elevadas, como caixas d’água, espaçados em 200 mm (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012).

Figura 11 - Painel Típico do Sistema LSF.

Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012, p.33).

Santiago, Freitas e Crasto (2012), dizem que enquanto a função dos montantes é transferir as cargas para a fundação, vigas ou outros painéis, as guias funcionam como elementos para fixar os montantes e formar os quadros/painéis, essa ligação entre perfis é realizada com parafusos auto perfurantes e auto atarraxantes dimensionados conforme projeto. As aberturas em painéis estruturais requerem a utilização vergas e ombreiras para redistribuir as cargas, uma vez que, a abertura irá interromper um ou mais montantes provenientes dos painéis (Figura 12). A verga pode apresentar várias composições dependendo do projeto, mas geralmente é composta por dois perfis Ue conectadas por uma peça parafusada nas extremidades e também nas ombreiras que servem como apoio e evitam o movimento de rotação (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012). Segundo Construcción con Acero Liviano - Manual de Procedimiento ConsulSteel (2002 apud SANTIAGO; FREITAS e CRASTO, 2012), a quantidade de ombreiras a ser colocada de cada lado da abertura será o número de montantes interrompidos pela verga dividido por 2.

Figura 12 - Esquema da Transferência de Cargas em um Painel Estrutural com Abertura.

Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012, p.34).

Os painéis não estruturais podem formar divisórias internas ou fechamento de alguma área externa, porém não desempenham função estrutural e devem resistir somente ao peso próprio. Para ambientes internos é possível utilizar paredes de gesso acartonado, já para áreas externas é recomendado utilizar os perfis de painel estrutural devido ao peso do fechamento com placas OSB ou cimentícias por exemplo (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012).

2.2.7.1 Estabilização da Estrutura

Os montantes, apesar de resistirem muito bem aos esforços verticais atuantes, quando isolados não são capazes de resistir aos esforços horizontais como os gerados pelo vento. Assim se faz necessário adotar elementos que aumentem a estabilidade e rigidez da estrutura e evite problemas causados por estes esforços como a deformação ou até colapso da estrutura em casos mais graves. Para Santiago, Freitas e Crasto (2012), as soluções mais utilizadas em estruturas de LSF são os contraventamentos ou o fechamento com função de diafragma rígido. Estas soluções serão descritas abaixo de acordo com as informações do manual elaborado por estes autores.

O contraventamento mais comum em LSF é aquele em formato de “X” (Figura 13), utilizando fitas metálicas de aço galvanizado fixadas em placas de aço Gusset que então são parafusadas em montantes duplos do painel, este deve estar ancorado a fim de absorver o esforço proveniente do contraventamento. Conforme ConsulSteel (2002 apud SANTIAGO, FREITAS e CRASTO, 2012, p.38) “Preferencialmente, para o melhor desempenho, a inclinação das diagonais deverá estar compreendida entre 30° e 60°. ”

Figura 13 - Contraventamento em "X" com Fita Metálica.

Fonte: http://www.imobiliariaemgramado.com.br/blog/conheca-os-metodos-de-construcao-a-seco-wood-frame- e-steel-frame/.

A limitação do contraventamento em X acontece principalmente em projetos com muitas aberturas ou aberturas muito grandes, onde o espaço livre para colocação das fitas fica muito limitado e a única possibilidade de instalação é aumentando o ângulo do posicionamento das fitas, em outros casos, é impossível o uso deste modelo de contraventamento. Uma solução adotada nestes casos é o modelo de contraventamento em “K”, onde no lugar de fitas metálica são utilizados perfis Ue fixados entre os montantes formando uma espécie de treliça na vertical.

O diafragma rígido utiliza o próprio material de fechamento para proporcionar rigidez na estrutura absorvendo os esforços horizontais atuantes. Um dos materiais utilizados para este propósito em edificações desde que não muito altas são as placas Oriented Strand Board (OSB), um painel formado por tiras de madeira unidas por resinas e prensadas em camadas onde em cada tira é orientada de forma perpendicular em relação à camada anterior. O painel é tratado para resistir a intempéries e ataque de insetos como cupins por exemplo.

Outra forma de aumentar a rigidez da estrutura e diminuir as deformações é a utilização de travamentos horizontais através de fitas metálicas ou perfis U e Ue, que são

dispostos na direção horizontal entre os montantes dos painéis, diminuindo a altura considerada na verificação de flambagem dos perfis.

2.2.8 Lajes

As lajes em LSF constituem elementos muito semelhantes aos painéis, são formadas por perfis de aço galvanizado de seção Ue, chamados de vigas de piso, espaçados conforme modulação do projeto a fim de que as cargas provenientes do carregamento e peso próprio da laje sejam transferidas para os painéis seguindo o conceito de estrutura alinhada.

Na Figura 14 é representada uma planta das lajes executadas em LSF, mostrando os perfis utilizados, vãos, balanços e travamento horizontal com fitas metálicas.

Figura 14 - Laje de Light Steel Framing em Planta.

Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012, p.54).

Sobre as vigas de piso é realizado o contrapiso da edificação. A forma de construção do contrapiso é que irá definir a tipologia da laje entre laje úmida ou laje seca.

A laje úmida (Figura 15) é caracterizada assim, segundo Santiago, Freitas e Crasto (2012, p.54), “quando se utiliza uma chapa metálica ondulada aparafusada às vigas e preenchida com concreto que serve de base para o contrapiso”. Para garantir conforto térmico

e acústico da edificação, uma camada de lã de vidro compacta é disposta entre a chapa metálica e o concreto. Como acabamento final, o contrapiso pode receber qualquer tipo de revestimento disponível e definido em projeto.

Figura 15- Desenho Esquemático da Laje Úmida.

Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012, p.55).

Já a laje seca (Figura 16), para os autores, é caracterizada pela não utilização de água em sua composição e por ser uma estrutura mais leve e rápida. Geralmente são utilizadas placas de OSB estruturais ou placas cimentícias dependendo do local de aplicação. A espessura das placas é definida pelo carregamento sobre a laje a fim de evitar deformações, e assim como na laje úmida, também são adotados elementos isolantes de efeitos térmico- acústicos, neste caso, é utilizado lã de vidro entre as vigas e uma manta de polietileno expandido entre o contrapiso e a estrutura.

Figura 16- Desenho Esquemático da Laje Seca.

Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (2012, p.56).

A estrutura de vigas de piso também recebe travamentos horizontais para enrijecer a estrutura evitando a flambagem e vibração das vigas. Este travamento pode ser realizado por bloqueadores ou fitas metálicas posicionadas horizontalmente nas vigas e fixados através de parafusos ou outros perfis que permitam esta junção (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012).

2.2.9 Coberturas

Quanto às possibilidades de projeto, o Light Steel Framing é versátil e pode constituir desde coberturas planas a telhados com diversas inclinações e encontro de águas. Conforme Santiago, Freitas e Crasto (2012, p.64), “A escolha depende de diversos fatores como tamanho do vão a cobrir, carregamentos, opções estética, econômicas, etc.”. Os autores ainda descrevem como são executados alguns tipos mais comuns conforme o texto a seguir.

As coberturas planas são construídas da mesma forma das lajes úmidas, porém com uma inclinação mínima para o escoamento da água. Conforme a distância entre apoios, é definido o tamanho ou composição de perfis do tipo U e Ue, caso os vãos a serem vencidos sejam muito grandes as vigas são substituídas por treliças formadas também através destes perfis.

As coberturas inclinadas são resolvidas da mesma forma que a construção convencional, através da utilização de vigas, terças, caibros e tesouras, porém, substituindo a madeira por perfis de aço. É importante que as almas dos perfis, tanto das tesouras como dos

caibros estejam alinhados com a dos montantes a fim de garantir a transferência somente de esforços axiais na estrutura.

Os telhados podem ser executados somente com caibros e vigas, economizando aço quando comparado a uma tesoura. Formados por perfis U e Ue ou ainda perfis duplos conforme vão e carregamento. Os caibros são apoiados no montante dos painéis estruturais e conforme inclinações projetadas encontram-se na cumeeira, caso necessário utiliza-se também vigas de teto, aumentando a rigidez e impedindo deformações nos painéis geradas pelo carregamento do telhado. Em coberturas também se deve realizar contraventamento através de perfis U e Ue ou fitas de aço galvanizado, tanto nos caibros como vigas de teto, ou ainda placas estruturais atuando como diafragma rígido.

Outra opção de construção é utilizando tesouras, estas podem apresentar diversos formatos e ser montadas no local ou adquiridas pré-moldadas facilitando a execução. Assim como as demais estruturas, são compostas por perfis U e Ue conectados formando os banzos superior e inferior, montantes, diagonais, enrijecedores e contraventamentos.

É possível a aplicação de qualquer tipo de telha em coberturas de LSF uma vez que se tenham os elementos necessários para aplicação. Telhas cerâmicas e shingle, por exemplo, necessitam de um elemento ou substrato de apoio, para as primeiras, são empregados perfis do tipo cartola que funcionam como ripas, já para o shingle utiliza-se placas de OSB devidamente impermeabilizadas (Figura 17). Telhas metálicas podem ser aplicadas somente com os caibros sem necessidade de outros elementos em cobertura de vigas e caibros, já em telhados com tesouras é fixada nos perfis de contraventamento lateral do banzo superior.

Figura 17 - Cobertura com Substrato em Oriented Strand Board (OSB).

2.2.10 Fechamento Vertical

Para Santiago, Freitas e Crasto (2012), fechamento são componentes posicionados e fixados na parte externa da estrutura, o conjunto dos painéis com o material de fechamento forma a vedação interna e externa da edificação. Outro fator importante abordado pelos autores é a possibilidade que o sistema em Light Steel Frame proporciona quanto à utilização de elementos de fechamento mais industrializados capazes de incorporar ainda mais o conceito de racionalização do sistema.

Segundo os autores, as placas comumente utilizadas como fechamento são as placas de OSB (Oriented Strand Board), as placas cimentícias e também o Drywall no caso de fechamentos internos.

• Oriented Strand Board (OSB)

As placas de OSB (Figura 18) possuem diversas aplicações no LSF como em pisos, forros, substrato para a cobertura do telhado e também neste caso, como fechamento de paredes externas e internas. Devido ao seu baixo peso próprio podem ser movimentadas manualmente facilitando o processo de montagem. A resistência mecânica, e resistência a impactos das placas permitem que elas sejam utilizadas com função estrutural, formando um diafragma rígido em pisos e painéis estruturais (SANTIAGO; FREITAS e CRASTO, 2012). Figura 18 - Fechamento Externo com Placas de OSB.

A espessura das placas de OSB varia conforme sua aplicação (Quadro 2), a fixação é realizada por meio de parafusos auto brocantes e auto atarraxantes que devem obedecer a um distanciamento mínimo para fixação que é definido em 15 mm quando fixados na extremidade das placas e 30 mm quando fixados no interior da placa no encontro dos montantes, também se deve deixar um espaçamento mínimo de 3 mm entre as placas devido a dilatação do material (SANTIAGO; FREITAS e CRASTO, 2012).

Quadro 2 - Dimensões, peso e aplicações das placas OSB.

Espessura (mm) Dimensão (mm) Peso por placa (Kg) Aplicação

9,5 1,20 x 2,40 17,5 Paredes e telhados com perfis espaçados, a no máximo, 40 cm. 9,5 1,20 x 3,00 21,9 Paredes e telhados com perfis espaçados, a no máximo, 40 cm. 11,1 1,20 x 2,40 20,4 Paredes e telhados com perfis espaçados, a no máximo, 60 cm. 11,1 1,20 x 3,00 25,6 Paredes e telhados com perfis espaçados, a no máximo, 60 cm. 15,1 1,20 x 2,40 27,8 _{espaçados a, no máximo, 80 cm. Pisos e lajes secas com perfis} Paredes com perfis espaçados, a no máximo, 60 cm. Telhados

espaçados, a no máximo, 40 cm.

18,3 1,20 x 2,40 33,7 Pisos e lajes secas com perfis espaçados, a no máximo, 60 cm. Fonte: Adaptado de Louisiana Pacific Corporation (LP) Brasil.

Apesar de apresentarem resistência contra umidade, as placas de OSB quando utilizadas em ambientes externos necessitam de um acabamento impermeável para proteção, uma solução, apresentada pelos autores, é aplicação de uma membrana de polietileno de alta densidade grampeada nas placas OSB capazes de garantir estanqueidade das paredes. Outro cuidado que se deve ter com os painéis é para que não haja contato direto destes com o solo ou fundação, devendo ser aplicada uma fita seladora em sua base.

• Placas Cimentícias

As placas cimentícias (Figura 19), conforme Santiago, Freitas e Crasto (2012) são compostas por cimento Portland, fibras de celulose ou sintéticas e agregados. Devido sua característica mais resistente à umidade sua aplicação é apropriada para áreas úmidas e que sofrem a ação de intempéries. Outras características incluem elevada resistência a impactos, incombustibilidade, baixo peso-próprio e possibilidade de uma execução de montagem rápida.

Figura 19 - Aplicação de Placa Cimentícia em Estrutura de LSF.

Fonte: http://www.cemear.com.br/produtos/steel-frame/.

De acordo com os autores, as placas são comercializadas com largura de 1,2 metros e a espessura varia de acordo com sua função e aplicação (Quadro 3), a montagem é realizada com parafusos auto atarraxantes próprios. A placa é compatível com diversos tipos de acabamentos e é recomendável a aplicação de uma demão de selador de base acrílica em paredes externas expostas às intempéries, além de prever um sistema de impermeabilização nas junções da parede com o piso em ambientes úmidos como cozinha e banheiros por exemplo. Assim como nas placas de OSB, também é necessário deixar o espaçamento mínimo de 3 mm entre as placas devido a dilatação térmica.

Quadro 3 - Dimensões, peso e aplicações das placas cimentícias.

Fonte: Catálogo Placa Cimentícia, Brasilit (2016). Disponível em: http://www.brasilit.com.br/produtos/placa- cimenticia.

• Placas de gesso acartonado

Outro material de fechamento muito utilizado em estruturas de Light Steel Frame é o Drywall ou placas de gesso acartonado, porém devido suas características é somente utilizado para fechamento de ambientes internos. São elementos leves e caso se utilize o sistema de Drywall sua aplicação é muito semelhante à estrutura em LSF, utilizando perfis U e Ue e parafusos.

No Brasil, são comercializados três tipos de placas de gesso acartonado: a Placa Standard (ST), destinada a utilização em áreas secas; a Placa Resistente a Umidade (RU), apropriada para ambientes expostos a umidade como banheiros por exemplo; e por último a Placa Resistente ao Fogo (RF) para utilização em locais secos que requerem este tipo de proteção (SANTIAGO; FREITAS e CRASTO, 2012).

• Isolamento Térmico-Acústico

Uma das principais vantagens do Light Steel Framing é o desempenho térmico- acústico proporcionado. “O isolamento termo-acústico é uma forma de controlar a qualidade do conforto dentro de um ambiente de modo que as condições externas não influenciem as internas, barrando a transmissão de sons e evitando as perdas ou ganhos de calor para meio externo ou contiguo” (SANTIAGO; FREITAS e CRASTO, 2012, p.89).

No LSF, as paredes são ocas formando um colchão de ar entre os perfis e placas de fechamento o que já garante um bom desempenho térmico-acústico, porém é possível aumentar o grau isolamento com a utilização de materiais isolantes dispostos entre estes espaços (CAMPOS, 2014). A lã de vidro é o isolante comumente utilizado em estruturas de LSF no mundo todo, é formada por um material fibroso com boa absorção acústica e, além disso, possui boa resistência térmica devido ao confinamento de ar em suas tramas