Sistemas Construtivos com o uso do Aço como Soluções Sustentáveis de baixo Impacto Ambiental

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XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis

XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015

Sistemas Construtivos com o uso do Aço como Soluções Sustentáveis

de baixo Impacto Ambiental

Cristiano Valmor Salamí

Mestrando em Design Uniritter lareiranachurrasqueira@gmail.com Luis Fernando Folle

Doutorado em Engenharia Metalúrgica e Materiais luis_folle@uniritter.edu.br

RESUMO: Tendo objetivo principal deste artigo uma abordagem de sistemas construtivos como o sistema LSF(Light Steel Frame). Sistema constituído de perfis leves de aço, e com características industriais, ou seja, de linha montagem, permitindo o posicionamento numerado para montagem tendo maior controle da empresa executora e qualidade final do produto. Outro sistema construtivo e o aproveitamento do uso de containers em novas construções de moradias familiares em que o uso do aço e seu reaproveitamento e parte de um novo ciclo sustentável. O processo de concepção e execução deste tipo de moradia vem se aproximando cada vez mais dos processos de Desenvolvimento de Produto e Produção em série, que são adotados em outros países como soluções econômicas e otimizadas para a sociedade. Nestes modelos de construções não utiliza água em sua montagem, exceto na etapa de aplicações de massas e na higienização dos montadores, que é de grande importância dadas as circunstâncias atuais de escassaz deste grande elemento. Desta forma, são ofertados no mercado, produtos, sistemas, módulos e edificações "prontas" que são apresentadas em projeto para o cliente modificando valores sociais e acrescentando novas concepções sustentáveis.

PALAVRAS-CHAVE: Sistemas Construtivos, Containers, Construções em Aço, Sistema LSF.

1 Introdução

Na construção civil, a industrialização com construções com aço é um processo consolidado em países como Estados Unidos, Inglaterra e Japão. Nesses países há um grande índice de industrialização, que abrange desde os insumos utilizados no canteiro de obras até os processos de concepção e execução da edificação, nestes países o percentual de obras em aço gira em torno de 50% a 65% do total de edificações construídas, enquanto no Brasil apenas 12% das obras adotam este sistema estrutural (IBS, 2011). O desenvolvimento de sistemas construtivos e ou de fechamento e acabamentos, modulados e padronizados, que são desenvolvidos para utilização em determinados segmentos podendo ser aplicados com tipologias diferenciadas. Além de diversos sistemas construtivos, tem por exemplo os banheiros prontos e os projetos de edificações

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residenciais vendidas em catálogos nos países como Japão, Estados Unidos e Austrália onde tem-se a possibilidade de desenvolvimento de projetos diferentes para cada demanda. No Brasil mostra-se bastante diferente, com a cultura do fazer artesanal referindo tanto aos materiais, quanto aos processos que envolvem a concepção e execução de uma edificação. O cenário nacional ainda é muito baixo de efetivas ações de implementação deste sistema construtivo. O presente trabalho propõe-se abordar processos construtivos que já tem eficiência e resultados em vários países, visando exemplificar modelos com resultados sustentáveis e de baixo impacto ambiental. A construção civil é uma atividade que reflete índices econômicos mundiais na construção civil geradora de empregos diretos ou indiretos, sendo um setor que mais causa grandes impactos ao meio ambiente. Nesse contexto o sistema brasileiro, vem sendo discutido pela falta de eficiência, alto consumo energético e dependência de mão de obra de baixa qualidade com grande geração de resíduos. A escassez de mão de obra qualificada e materiais de baixo desempenho, tem trazido a essas construções uma baixa qualidade. Segundo ABRELPE (Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais), no ano de 2012, no Brasil, foi de 35 milhões de toneladas.

O aço já vem sendo utilizado há centenas de anos em pontes, linhas férreas, automóveis, e até mesmo em nossos lares em objetos (GUIA do Construtor em Steel Framing, 2003) das vantagens da utilização do aço como sistema estrutural, cita-se a redução de trabalho na obra, maior organização e consequentemente maior segurança no ambiente de trabalho, precisão milimétrica, entre outros. O sistema LSF já é empregado em vários países com sucesso, porém, no Brasil falta esta cultura de construções otimizadas. O LSF é uma tecnologia que precisa ser divulgada no Brasil, para que todos seus benefícios possam ser colocados em prática, desde a racionalização do uso dos materiais, como a maior eficiência possível em seu uso, até a inclusão social de pessoa com mobilidade reduzida em canteiros de obra.

2 Fundamentação Teórica

Segundo TELLO (2012) considera que os impactos da construção são variados, difusos e de longo prazo, o que os torna difíceis de serem mensurados. Alguns efeitos significativos globais: a construção é responsável por 12% do consumo total de água; a produção de cimento é responsável por 5% do total da emissão de gases de efeito estufa e as atividades da construção geram 40% de todos os resíduos gerados pela sociedade. Contudo TELLO afirma que no Brasil, a construção tem grande impacto econômico, tendo sido responsável por uma produção total de aproximadamente R$ 300 bilhões no ano de 2010, o que equivale a 8,1% do Produto Interno Bruto brasileiro. Socialmente, um dos impactos citados por TELLO (2012) é o fato de atores informais e sem qualificação, atuando em não conformidade com as normas técnicas, fundamentais para processos construtivos

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seguros e eficientes, e para a alta qualidade e durabilidade dos produtos – serem responsáveis pelo alto índice de acidentes de trabalho no setor e a baixa durabilidade dos produtos.

Segundo Instituto Aço Brasil, o setor da Construção Civil é responsável por 33% do consumo de aço no Brasil, sendo das edificações construídas no país no ano de 2009, apenas 12% usaram estrutura de aço; enquanto nos Estados Unidos o percentual foi de 50% e na Inglaterra 70%. Além dos índices de utilização do material no setor serem baixos, é na Construção Civil que a aplicação do mesmo se dá com menor índice de industrialização, se comparado com outros setores como a indústria automobilística e de aviação. Os baixos índices de racionalização e industrialização na construção provêm de uma cultura onde os processos de produção empregam pouca inovação tecnológica e qualificação de mão-de-obra (HENRIQUES, 2005).

De acordo com Fialho (2004), o aço permite a adoção de sistemas estruturais variados, propiciando soluções viáveis, de linguagem plástica formal rica e variada. Permitindo a utilização de sistemas construtivos industrializados e viabiliza processos de menor impacto sobre o local, trazendo assim possibilidades diversas de soluções viáveis técnica e economicamente.

Sabbatini (1989), a "Construção Industrializada" norteia-se pelo uso intensivo de elementos produzidos em instalações fixas e acoplados no canteiro de obras, vinculados a fatores de organização, desempenho e incremento da produtividade.

Ressaltando a aplicação da coordenação modular na construção civil, é possível gerar uma metodologia que promova a integração entre e os materiais, componentes e sistemas de uma edificação a partir de uma malha modular que permita a coordenação de todas as informações do projeto (CRASTO, 2005).

Toda a indústria da construção adota padrões de modulação na produção de insumos e componentes, seja o aço, materiais de fechamento horizontal e vertical, acabamentos, coberturas entre outros (HENRIQUES, 2005).

De acordo com o Guia CBIC de Boas Práticas em Sustentabilidade na Indústria da Construção, lançado pela Câmara Brasileira da Indústria da Construção (CBIC) em 2012, falando em sustentabilidade na construção civil deve-se considerar que os impactos do setor começam antes mesmo da produção de qualquer material e se estendem até o fim da vida útil de todo o empreendimento.

Segundo TELLO (2012) considera que os impactos da construção são variados, difusos e de longo prazo, o que os torna difíceis de serem mensurados. Alguns efeitos significativos globais: a construção é responsável por 12% do consumo total de água; a produção de cimento é responsável por 5% do total da emissão de gases de efeito estufa e as atividades da construção geram 40% de todos os resíduos gerados pela sociedade. Contudo TELLO afirma que no Brasil, a construção tem grande impacto econômico, tendo

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sido responsável por uma produção total de aproximadamente R$ 300 bilhões no ano de 2010, o que equivale a 8,1% do Produto Interno Bruto brasileiro.

3 Aplicações do Aço em Sistemas Construtivos

A utilização do aço como sistema estrutural para este tipo de projeto, mostra-se como solução viável por ser o material que melhor se adapta à construção industrializada e por ter sua produtividade altamente otimizada por meio da utilização de elementos padronizados. A estrutura é produzida em fábrica e facilita as etapas de transporte e montagem, além de ser a melhor opção nos casos de canteiros de obra reduzidos. No caso de se produzir mais de uma edificação para um mesmo cliente, obtém-se um aumento de produtividade e redução de prazos e custos proporcional ao número de unidades a serem construídas. Nestes casos, torna-se possível o deslocamento de uma mesma equipe de mão-de-obra para racionalizar ainda mais os processos construtivos de cada uma das unidades.

Setores industrializados em países que já adotam estes sistemas vem tendo grandes mudanças e investimentos em pesquisa e aperfeiçoamento para obter maior qualidade e eficiência no produto final, a fim de torná-lo mais competitivo dentro do processo de globalização mundial. A padronização de elementos construtivos, para que atendam ao propósito da aplicação dos conceitos da Customização em Massa, deve proporcionar o máximo de flexibilidade na concepção e desenvolvimento do projeto arquitetônico. Além disso, deve permitir que em um mesmo projeto, exista a possibilidade de variações de materiais de fechamento e acabamentos e soluções diferenciadas de ventilação e iluminação. Desta forma, viabiliza-se a implantação de uma mesma solução em sítios com diferentes topografias, climas e culturas.

Na produção internacional de edificações em aço, além dos altos níveis de industrialização e racionalização da construção, observa-se a consolidada prática de desenvolvimento de projetos com o objetivo de serem ofertados no mercado como produtos.

O setor residencial unifamiliar é o que mais oferece opções de soluções prontas ou modulares no mercado da construção civil. Em muitos casos, a própria empresa que desenvolve produtos residenciais, oferece soluções para outros tipos de aplicação, aproveitando o mesmo sistema construtivo e modulação adotados nos kits residenciais. No Brasil este tipo de solução ainda é muito direcionada ao setor habitacional de baixo custo, onde tem-se a oferta de kits metálicos para casas populares e o setor de casas pré-fabricadas de madeira (HENRIQUES, 2005).

O sistema LSF (Light Steel Frame), tem historicamente seu nascimento nas habitações em madeira construídas no início do século XIX em território americano, onde para atender o crescimento populacional foi necessário o emprego de métodos mais rápidos e produtivos, e utilizando materiais disponíveis na região (madeira), adotaram o método que consistia em estrutura composta de peças de pequena seção transversal, método este

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conhecido como Balloon Framing. (FREITAS e CRASTO, 2010). Para o sistema Light Steel Framing (LSF), segundo Freitas e Crasto (2010), em suma, "a estrutura em LSF é composta de parede, pisos e cobertura. Reunidos, eles possibilitam a integridade estrutural da edificação, resistindo aos esforços que solicitam a estrutura." Onde neste sistema é possível perceber as diferenças entre este sistema e o sistema em concreto armado convencional, através da ausência de vigas e pilares.

Os elementos de uma estrutura em LSF servem para distribuir suas cargas até a fundação e também dar forma para a construção. Mas como outros sistemas construtivos, este também possui outros subsistemas além do estrutural, sendo os de fundação, de isolamento termo acústico, de fechamento interno e externo, e instalações elétricas e hidráulicas. (CONSUL STEEL, 2002 apud FREITAS e CRASTO, 2010).

As estruturas em aço apresentam muitas vantagens quando comparadas com o sistema construtivo convencional (concreto armado), de acordo com o Catálogo da CSN - Companhia Siderúrgica Nacional (2014), tais como:

Simplicidade e praticidade da construção, o que garante a otimização do uso de insumos e mão-de-obra;

Redução de prazos, uma vez que é possível estar trabalhando na fundação e, ao mesmo tempo, fabricar a estrutura;

Rapidez e organização durante a montagem;

Facilidade de se adaptar com outros materiais, permitindo variada utilização de produtos no fechamento, cobertura e acabamento da obra;

Maior organização do canteiro de obras e menor utilização de espaço disponível para a obra, uma vez que se têm painéis organizados e uma significativa redução de geração de resíduos;

Maior segurança devido à organização do canteiro, o que reduz os riscos de acidente;

Potencial de reciclabilidade acima de 90%, o que garante que os possíveis resíduos gerados poderão, quase a totalidade, serem reciclados, preservando assim o meio ambiente;

Fácil adaptação no caso de reformas e ampliações;

Maior flexibilidade no projeto, através da possibilidade de obtenção de espaços internos mais amplos sendo pelas propriedades mecânicas que possibilitam maiores vãos livres e também estruturas mais esbeltas;

Elevada resistência mecânica, o que permite estruturas mais leves e consequentemente reduz o custo de logística e de equipamentos de movimentação, além da redução de cargas na fundação;

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Retrabalho e desperdício reduzidos pelo uso de projetos mais elaborados que antecipam-se a possíveis problemas de sequência de montagem. Ou seja, por ser um processo mais industrializado do que o sistema convencional, tem-se economia nesses quesitos;

Apresenta precisão milimétrica, o que garante a precisão de níveis e prumos, facilitando a montagem de esquadrias;

Garantia de qualidade do material pelo rigoroso controle dentro da usina siderúrgica, qualidade essa que é repassada ao projeto e a obra.

As estruturas LSF são ainda ecologicamente corretas em diversos aspectos: há redução dos meios de transporte e por consequência do consumo de combustível; o peso lançado sobre os solos, especialmente no caso de encostas ou terrenos instáveis, é extremamente reduzido; em toda a obra a água é praticamente desnecessária. E mesmo depois de pronta existe grande poupança de energia devido ao bom isolamento do edifício.

Outro sistema construtivo e a utilização de containers que teve início em países de longa tradição portuária, onde a necessidade de reaproveitamento de contêineres evoluiu ao lado do experimentalismo da arquitetura. Na Holanda e Inglaterra, por exemplo, foram desenvolvidos diversos projetos que tiraram partido das características modulares e geométricas dos contêineres. Um exemplo é o projeto Container City, criado pela empresa inglesa Urban Space Management. O primeiro edifício da construtora foi executado em 2001, na antiga zona portuária de Docklands, em Londres. O edifício de três andares, feito com 80% de material reciclado, ficou pronto em cinco meses.

Em Amsterdã, na Holanda foi executado o maior complexo habitável de contêineres do mundo no ano de 2005. A empresa Tempohousing construiu uma residência de estudantes temporária com o aproveitamento de mil containers distribuídos em 12 edifícios que deveriam funcionar por apenas cinco anos. Cada unidade abriga um dormitório independente, com cozinha, banheiro e varanda. A solução foi tão bem aceita que sua desativação já foi adiada para 2016.

Em Londres, o hotel da rede Travelodge foi construído com contêineres em uma obra que durou apenas 20 dias para ser concluída com 86 módulos de aço trazidos da China que foram estruturados em um edifício de 120 quartos. Na construção também para reduzir o peso total da edificação foi usado drywall nas divisórias e nos revestimentos, o que possibilitou melhor aproveitamento e acabamento dos espaços, garantindo melhor isolamento acústico e térmico, que são fundamentais para o funcionamento do hotel. Atualmente no Brasil começam a ser inseridas soluções construtivas com a utilização de containers como módulos prontos. Algumas soluções destinam-se a moradias, como opções para residências unifamiliares ou edifícios modulares residenciais, outras para atender ao setor comercial. A montagem dos módulos deve ser pensada, a partir da utilização de uma estrutura principal em aço, de forma a possibilitar uma maior verticalização das soluções propostas. Desta forma, tem-se uma estrutura principal de

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encaixe e consequente travamento dos módulos que será ligada simultaneamente às soluções propostas para a circulação vertical e horizontal. Com a elaboração eficaz de métodos e sistemas construtivos resulta em maior racionalização, produtividade e qualidade final nas obras onde são utilizados. O mercado nacional está aderindo em soluções para substituir os métodos convencionais que vem sendo utilizados no país, evitando o desperdício recorrente nos canteiros de obra aumentando a produtividade e qualidade final das novas edificações. Observa-se questões de modulação e padronização de elementos que são fundamentais para o aumento da produtividade deste tipo de edificação de projeto e execução de edificações industrializadas

4 Aplicações

De acordo com a figura 1 é ilustrada com a imagem de uma residência em LSF.

Figura 1 - Estrutura de residência Light Steel Framing (LSF)

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De acordo com a figura 2 é ilustrada com residências de containers unifamiliares. Figura 2 - Estrutura de residências de containers

Fonte: Container S.A

5 Considerações Finais

Considerando o aço aplicado no sistema Light Steel Framing, a maioria das características apresentadas em bibliografias foram comprovadas na prática, e para seu uso efetivo no Brasil, no qual sua inserção no mercado está sendo gradualmente para atender novos clientes. No futuro, este tipo de construções será grande aliada das construções sustentáveis, pois a partir da aplicação destas técnicas e materiais será possível ainda chegar a uma obra com geração zero de resíduos. Nestes modelos de construções não utiliza água em sua montagem, exceto na etapa de aplicação de massa e na higienização dos montadores, que é de grande importância dadas as circunstâncias atuais de escassez deste importante elemento.

Promovendo para uma solução e maior conscientização nos profissionais da área a fazer o possível em suas atribuições para implantar soluções que proporcionam o equilíbrio ambiental aplicando novas possibilidades em obras otimizadas na construção civil.

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Quanto ao sistema construtivo de containers a sua própria reutilização já promove um grande passo sustentável e a sua modulação permite infinitas possibilidades de moradias residenciais e construções comerciais.

Contudo estamos percebendo crescente busca por parte dos consumidores por materiais que promovam o desenvolvimento sustentável e o respeito ao meio ambiente.

REFERÊNCIAS

ABRELPE. Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil 2012, São Paulo. Disponível em www.abrelpe.org.br/Panorama/panorama2012.pdf. Acesso em 21 de agosto de 2015. CRASTO, R. C. M. Arquitetura e Tecnologia em Sistemas Construtivos Industrializados: Light Steel Framing. 2005. 231 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2005.

CONSULSTEEL. Steel Framing: Manual de procedimento. Disponível em http://www.consulsteel.com. Acessado em 29/08/2015 às 23:15H.

FIALHO, A. de P. F. Passarelas Urbanas em estrutura de aço. 2004. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2004.

HENRIQUES, C. L. Condicionantes de Projeto para Unidades Escolares de Pequeno e Médio Porte Utilizando Sistema Construtivo em Perfis Formados a Frio. 2005. 202 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2005.

SABBATINI, F. H. Desenvolvimento de Métodos, Processos e Sistemas Construtivos – Formulação e Aplicação de Uma Metodologia. 1989. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo. 1989.

TELLO, Rafael. Guia CBIC de Boas Práticas em Sustentabilidade na Indústria

da Construção. Brasília: Câmara Brasileira da Indústria da Construção; Serviço Social

da Indústria; Nova Lima: Fundação Dom Cabral, 2012. Disponível em www.cbic.org.br/arquivos/Guia_de_Boas_Praticas_em_Sustentabilidade_CBIC_FDC.pd f. Acesso em 20 de agosto de 2015.