KALÉU FRACAROLI ALVES PEREIRA
PROJETO DE RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR EM LIGHT STEEL FRAME
BAURU 2022
PROJETO DE RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR EM LIGHT STEEL FRAME
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro de Ciências Exatas e Aplicadas do Centro Universitário Sagrado Coração, como parte dos requisitos para obtenção do título de bacharel em Arquitetura e Urbanismo.
Orientador: Prof. Me. Eraldo Francisco da Rocha
BAURU 2022
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) de acordo com ISBD
Pereira, Kaléu Fracaroli Alves P436p
Projeto de Residência Unifamiliar em Light Steel Frame / Kaléu Fracaroli Alves Pereira. -- 2022.
150f. : il.
Orientador: Prof. M.e Eraldo Francisco da Rocha
Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Arquitetura e Urbanismo) - Centro Universitário Sagrado Coração - UNISAGRADO - Bauru - SP
1. Light Steel Frame. 2. Sistema Construtivo. 3. Estrutura Metálica. 4. Sustentabilidade. 5. Construção Civil. I. Rocha, Eraldo Francisco da. II. Título.
Elaborado por Lidyane Silva Lima - CRB-8/9602
KALÉU FRACAROLI ALVES PEREIRA
PROJETO DE RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR EM LIGHT STEEL FRAME
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro de Ciências Exatas e Aplicadas do Centro Universitário Sagrado Coração, como parte dos requisitos para obtenção do título de bacharel em Arquitetura e Urbanismo.
Aprovado em: ___/___/___
Banca examinadora:
___________________________________________________
Prof. Me. Eraldo Francisco da Rocha (Orientador) UNISAGRADO
___________________________________________________
Prof. Me. Roberval Bráz Padovan (Avaliador) UNISAGRADO
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Arq. Hudson Guerrero Michelan (Convidado)
Dedico o presente trabalho a Deus, que me deu forças para chegar até aqui, e aos meus pais, que sempre me apoiaram e me ajudaram do início ao fim, em qualquer tomada de decisão.
Gostaria de agradecer primeiramente a Deus, por sempre me dar ótimas oportunidades na vida, muita sabedoria e muita força para poder seguir em frente, independente do desafio.
Gostaria de agradecer também ao meu pai, Everson Marcos Alves Pereira, e a minha mãe, Patrícia Regina Fracaroli, que me deram essa oportunidade maravilhosa de realizar uma graduação em uma ótima instituição, cobrindo todas as despesas do curso, me apoiando em qualquer tomada de decisão, me ensinando tudo que puderam e me ajudando nos momentos mais difíceis. Com certeza foram e sempre serão minha principal base.
Sou grato pelo meu irmão, Renan Fracaroli de Moraes, que apesar de sua pouca idade, é uma criança muito inteligente e sempre conseguiu me motivar, me dar apoio e um amor incondicional.
Sou grato também pela minha namorada, Alice Conte, uma pessoa muito importante e uma base enorme para que eu conseguisse chegar até onde cheguei, sempre esteve presente nos melhores e piores momentos, sempre acreditou em mim, cuidou de mim, me motivou e me ajudou de diversas maneiras.
Um agradecimento ao meu primo, Renato Fiorelli Fracaroli, que também sempre esteve presente e me motivou com longas e várias conversas sobre tomadas de decisão e me ajudou como pode.
Um agradecimento também para meus avós parternos, Orlando Alves Pereira e Odete Pereira e, em especial, para meu avô materno, Donizeti Antonio Fracaroli, que infelizmente nos deixou este ano, vítima do COVID-19.
Quero agradecer a todos os integrantes da minha família, que muitos não puderam estar sempre presentes, mas me apoiaram em qualquer situação.
Agradeço a todos meus colegas de classe que estiveram juntos comigo por todos esses cinco anos, principalmente aos meus amigos, Décio Sonagere Martinez, Flávio Bortolin e Jaqueline Buzaranho Vieira, que apesar de vários conflitos por conta de trabalhos e afazeres, sempre estivemos muito unidos e mantivemos uma amizade incrível, que pretendo levar para toda a vida.
Para finalizar, agradeço a todos os professores e mestres da UNISAGRADO que passaram pela minha vida, sempre passando todo tipo de conhecimento e dando o total apoio.
Em especial, agradeço meu orientador, Prof. M. Eraldo Francisco da Rocha, que me ensinou, me instruiu e me apoiou, não só na elaboração do TFG, mas durante todo o curso.
“Não desampares a sabedoria, e ela te guardará;
ama-a, e ela te protegerá”
Salomão
Atualmente o Brasil sofre com um enorme déficit habitacional. Como seu principal método construtivo, o sistema de alvenaria e concreto armado, é considerado ultrapassado, sujo e demorado, métodos alternativos, considerados mais limpos, rápidos e que também ofereçam maior segurança e liberdade para planejamento e construção devem ser introduzidos à população.
Por isso, foi realizada uma proposta projetual arquitetônica, baseada em uma pesquisa científica sobre o Light Steel Frame (LSF), um método construtivo considerado rápido, seguro, limpo e versátil.
O presente trabalho contém informações sobre as técnicas projetuais e construtivas de LSF, funcionamento da estrutura, materiais recomendados, liberdade de construção e obras correlatas ao projeto apresentado.
Palavras-chave: Light Steel Frame; Sistemas Construtivos; Estrutura Metálica;
Sustentabilidade; Construção Civil.
Brazil is a country with a huge housing deficit, and a country whose main constructive method is a system considered outdated, dirty, and time-consuming. There is a need for the population to learn a cleaner, faster and safer system that also offers total freedom for planning and construction.
Therefore, an architectural proposal was made, based on scientific research on the Light Steel Frame (LSF), a constructive method considered safer, cleaner and more flexible.
The present work contains information about the design and construction techniques of LSF, structure functioning, material recommendations, construction freedom and works related to the presented project.
Keywords: Light Steel Frame; Constructive System; Metal Structure; Sustainability;
Construction.
Figura 1 – Esquema de uma estrutura de light steel frame... 20
Figura 2 – Estrutura de light steel frame. ... 21
Figura 3 – Residência em light steel frame finalizada com projeção estrutural. ... 21
Figura 4 – Fechamento de painéis de aço em uma das primeiras construções de LSF do mundo. ... 26
Figura 5 – Fundação tipo radier... 27
Figura 6 – Esquema de fundação tipo sapata corrida. ... 28
Figura 7 – Radier liso. ... 29
Figura 8 – Radier com pedestal ou cogumelo. ... 29
Figura 9 – Radier nervurado. ... 29
Figura 10 – Radier em caixão. ... 30
Figura 11 – Sapata corrida para apoio da parede. ... 31
Figura 12 – Sapata corrida para apoio de pilares. ... 31
Figura 13 – Escavação de sapata corrida. ... 32
Figura 14 – Moldes de sapata corrida... 33
Figura 15 – Sapata corrida finalizada. ... 33
Figura 16 – Tipos de denominações dos perfis. ... 34
Figura 17 – Perfil tipo montante. ... 35
Figura 18 – Esquema perfil tipo guia U. ... 35
Figura 19 – Perfil tipo guia U. ... 36
Figura 20 – Esquema perfil tipo guia Ue. ... 36
Figura 21 – Perfil tipo guia Ue. ... 36
Figura 22 – Tipos de perfis de aços zincados formados a frio para uso em sistema construtivo de paredes, piso e cobertura. ... 37
Figura 23 – Painel típico do sistema Light Steel Frame. ... 38
Figura 24 – Desenho, descrição, especificação e aplicação de parafusos utilizados em perfis metálicos. ... 38
Figura 25 – Esquema do painel com as extremidades simples. ... 39
Figura 26 – Esquema do painel com uma extremidade dupla. ... 39
Figura 27 – Esquema do painel com ambas extremidades duplas. ... 40
Figura 28 – Conexão 01. ... 40
Figura 29 – Conexão 02. ... 41
Figura 30 – Conexão 03. ... 42
Figura 32 – Viga treliçada em LSF. ... 44
Figura 33 – Etapas do processo de galvanização. ... 45
Figura 34 – Formação típica das camadas no processo de galvanização. ... 46
Figura 35 – Aço no processo de galvanização. ... 47
Figura 36 – Perfis de aço para Light Steel Frame galvanizados. ... 47
Figura 37 – Escada viga caixa inclinada. ... 48
Figura 38 – Escada com painéis escalonados. ... 48
Figura 39 – Esquema de fechamento de uma parede completa de Light Steel Frame. ... 49
Figura 40 – Placa de madeira tipo OSB. ... 51
Figura 41 – Placas de OSB fixadas na estrutura de Light Steel Frame. ... 51
Figura 42 – Placa cimentícia lisa e placa cimentícia com textura. ... 52
Figura 43 – Placas cimentícias sendo fixadas diretamente sobre a estrutura metálica. ... 53
Figura 44 – Modelos e funções das placas de gesso acartonado. ... 54
Figura 45 – Tabela de cargas prováveis e tipos de fixadores. ... 55
Figura 46 – Placas de gesso acartonado sendo fixadas na estrutura metálica. ... 55
Figura 47 – Membranas hidrófugas aplicadas em residências de Light Steel Frame. ... 56
Figura 48 – Cortes na membrana hidrófuga em forma de X em aberturas de esquadrias. ... 57
Figura 49 – Instalações hidráulicas e elétricas dento da estrutura de Light Steel Frame. ... 58
Figura 50 – Esquema do sistema PEX no banheiro. ... 59
Figura 51 – Esquema do sistema PEX em um apartamento. ... 60
Figura 52 – Parede em estrutura de Light Steel Frame isolada com lã de vidro. ... 61
Figura 53 – Placas de OSB revestidas com foil de alumínio. ... 61
Figura 54 – Edificação revestida com os três formatos de SmartSide. ... 63
Figura 55 – Peças de Siding Vinílico e seus usos e informações. ... 64
Figura 56 – Placas do sistema EIFS sendo instaladas. ... 65
Figura 57 – Fachada com o sistema EIFS com pintura simples. ... 65
Figura 58 – Aplicação do Base Coat. ... 66
Figura 59 – Detalhe da distribuição de carga da laje... 67
Figura 60 – Esquema de montagem da laje seca. ... 68
Figura 61 – Fixação das placas de OSB na estrutura da laje. ... 69
Figura 62 – Esquema laje úmida (“steel deck”). ... 70
Figura 63 – Chapa metálica trapezoidal. ... 70
Figura 64 – Concretagem da laje úmida. ... 71
Figura 66 – Painel Wall. ... 73
Figura 67 – Placas de OSB fechando a estrutura metálica ... 74
Figura 68 – Esquema de ventilação de cobertura. ... 75
Figura 69 – Estrutura interna de cobertura com placas de OSB... 75
Figura 70 – Cobertura com telha shingle. ... 76
Figura 71 – Esquema da montagem da cobertura em LSF. ... 76
Figura 72 – Telhas cerâmicas aplicadas em perfis de aço leve. ... 77
Figura 73 – Telhas de fibrocimento aplicadas em perfis de aço leve. ... 78
Figura 74 – Telhas metálicas aplicadas em perfis de aço leve. ... 78
Figura 75 – Cobertura com telhas shingle. ... 79
Figura 76 – Telhas sanduíche. ... 79
Figura 77 – Telhado com telhas shingle curvo, inclinado e com mansardas ... 80
Figura 78 – Telhas shingle intercaladas da linha Supreme ... 81
Figura 79 – Telhas shingle sobrepostas da linha Duration ... 81
Figura 80 – Telhas shingle com cores diferentes. ... 82
Figura 81 – Esquema da composição da telha sanduíche. ... 83
Figura 82 – Malha modular de 40 x 40 cm ou 60 x 60 cm utilizada no projeto arquitetônico. ... 84
Figura 83 – Planta com a espessura das paredes de 15 cm respeitando as dimensões da malha modular. ... 85
Figura 84 – Corte com medidas do pé direitos, lajes e coberturas definidos. ... 86
Figura 85 – Planta de cobertura com os tipos da mesma definidos... 87
Figura 86 – Montagem dos painéis de aço. ... 88
Figura 87 – Painéis de aço e laje finalizados. ... 89
Figura 88 – Fachada com fechamento de placas cimentícias e placas de OSB. ... 89
Figura 89 – Fachada finalizada... 90
Figura 90 – Área de lazer com forro de madeira. ... 90
Figura 91 – Projeto estrutural em LSF. ... 91
Figura 92 – Aplicação da membrana hidrófuga e do revestimento. ... 92
Figura 93 – Fachada lateral finalizada... 93
Figura 94 – Fachada frontal finalizada. ... 93
Figura 95 – Montagem dos painéis de aço. ... 94
Figura 96 – Fechamento com placas de OSB. ... 95
Figura 98 – Aplicação do revestimento LAP, telhas shingle e início da pintura. ... 96
Figura 99 – Casas finalizadas. ... 97
Figura 100 – Anúncio da obra. ... 98
Figura 101 – Primeira proposta projetual da estrutura. ... 99
Figura 102 – Fundação tipo radier concretado. ... 100
Figura 103 – Perfis de aço leve galvanizados. ... 100
Figura 104 – Montagem dos painéis no canteiro de obras. ... 101
Figura 105 – Painéis montando dando forma a edificação. ... 101
Figura 106 – Escada de aço pesado. ... 102
Figura 107 – Escada de aço pesado revestida com piso de madeira. ... 103
Figura 108 – Instalação hidráulica com canos de PVC. ... 104
Figura 109 – Placas de OSB aplicas no exterior da residência. ... 104
Figura 110 – Gesso nas paredes internas e no teto. ... 105
Figura 111 – Pisos de madeira sendo assentados acima da laje concretada de maneira flutuante. ... 106
Figura 112 – Escritório da residência com piso de madeira. ... 107
Figura 113 – Porcelanatos sendo assentados na sala da residência. ... 108
Figura 114 – Porcelanatos assentados na parede, no balcão e no chão. ... 108
Figura 115 – Aplicação do Base Coat. ... 109
Figura 116 – Instalação do siding vinílico. ... 109
Figura 117 – Fachada da residência finalizada... 110
Figura 118 – Vista da cidade de Bauru/SP. ... 111
Figura 119 – Foto por satélite da área do terreno. ... 112
Figura 120 – Delimitação do lote, nome das ruas, metragem e curvas de nível. ... 113
Figura 121 – Mapa de visadas. ... 114
Figura 122 – Visada do terreno. ... 115
Figura 123 – Mapa de topografia e corte topográfico. ... 116
Figura 124 – Tabela de zoneamento da ZICS-C de Bauru/SP. ... 117
Figura 125 – Mapa de Zoneamento da área de intervenção. ... 117
Figura 126 – Mapa de principais vias e equipamentos urbanos ... 118
Figura 127 – Mapa de vias e fluxos. ... 119
Figura 128 – Mapa de cheios e vazios... 120
Figura 129 – Mapa de gabarito ... 121
Figura 131 – Mapa de vegetação. ... 123
Figura 132 – Fluxograma. ... 124
Figura 133 – Plano de massas. ... 125
Figura 134 – Implantação ... 126
Figura 135 – Programa de necessidades. ... 127
Figura 136 – Corte longitudinal A.A. ... 127
Figura 137 – Corte transversal B.B. ... 128
Figura 138 – Detalhamento do interior. ... 129
Figura 139 – Detalhamento exterior. ... 130
Figura 140 – Detalhamento laje externa. ... 130
Figura 141 – Vista frontal da volumetria. ... 131
Figura 142 – Vista lateral da volumetria. ... 131
Figura 143 – Vista superior da volumetria. ... 132
Figura 144 – Planta. ... 133
Figura 145 – Programa de necessidades. ... 133
Figura 146 – Corte esquemático. ... 134
Figura 147 – Vista frontal... 135
Figura 148 – Vista em 3D do radier, estrutura metálica e cobertura. ... 136
Figura 149 – Detalhamento projetual do sistema hidráulico PEX. ... 137
Figura 150 – Vista em 3D da instalação das placas de OSB. ... 137
Figura 151 – Detalhamento da fixação da placa de OSB, da membrana hidrófuga e do siding vinílico na estrutura. ... 139
Figura 152 – Detalhamento da fixação do gesso acartonado na estrutura. ... 140
Figura 153 – Vista frontal da residência finalizada. ... 141
Figura 154 – Vista lateral da residência finalizada. ... 141
Figura 155 – Imagem externa da residência finalizada. ... 142
Figura 156 – Imagem interna da sala da residência finalizada. ... 142
Figura 157 – Imagem interna do dormitório da residência finalizada... 143
Figura 158 – Imagem interna do lavabo da residência finalizada. ... 143
1 INTRODUÇÃO ... 16
1.1 JUSTIFICATIVA ... 16
1.2 OBJETIVO ... 17
1.2.1 Objetivo geral ... 17
1.2.2 Objetivo específico ... 17
1.3 METODOLOGIA ... 17
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA... 19
2.1 SISTEMAS CONSTRUTUIVOS ... 19
2.1.1 Light steel frame ... 19
2.1.2 Light steel frame e alvenaria ... 22
2.1.3 Light steel frame e wood frame ... 22
2.1.4 Light steel frame e dry-wall ... 22
2.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS ... 23
2.2.1 Vantagens ... 23
2.2.2 Desvantagens ... 24
2.3 PRECONCEITO ... 24
2.4 HISTÓRICO DO LIGHT STEEL FRAME ... 25
2.5 FUNDAÇÃO ... 27
2.5.1 Radier... 28
2.5.2 Sapata corrida ... 31
2.6 ESTRUTURA METÁLICA ... 34
2.6.1 Perfis de aço leve galvanizados ... 34
2.6.2 Painéis metálicos ... 37
2.6.2.1 Painéis portantes ... 42
2.6.2.2 Painéis não portantes ... 44
2.6.3 Galvanização ... 45
2.7 ESCADAS ... 47
2.8 FECHAMENTOS ... 49
2.8.1 Placa de OSB (Oriented Strand Board)... 49
2.8.2 Placa cimentícia ... 52
2.8.3 Gesso acartonado ... 53
2.8.4 Membrana hidrófuga ... 56
2.9 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS, HIDRÁULICAS E SANITÁRIAS ... 57
2.10 ISOLAMENTO TERMOACÚSTICO ... 60
2.11 REVESTIMENTO ... 62
2.11.1 Smartside ... 62
2.11.2 Siding vinílico ... 63
2.11.3 Sistema EIFS ... 64
2.11.4 Base coat ... 66
2.12 LAJE ... 66
2.12.1 Laje seca ... 67
2.12.2 Laje úmida ... 69
2.12.3 Laje mista ... 71
2.12.4 Painel wall... 72
2.13 COBERTURA ... 73
2.13.1 Telhas ... 77
2.13.1.1 Telha single ... 79
2.13.1.2 Telha sanduíche ... 82
2.14 METODOLOGIA DO PROJETO ARQUITETÔNICO... 83
2.15 OBRAS CORRELATAS ... 87
2.15.1 Residência de alto padrão em São Paulo -SP. ... 87
2.15.2 Residência em Porto União – SC. ... 91
2.15.3 Condomínio familiar em Florianópolis – SC. ... 94
3 VISITA TÉCNICA ... 98
4 A CIDADE DE BAURU... 111
5 PROPOSTA PROJETUAL ... 112
5.1 ANÁLISE DO ENTORNO E DO TERRENO ... 112
5.2 CONCEITO E PARTIDO ARQUITETÔNICO ... 123
5.3 ANTEPROJETO ... 124
5.3.1 Fluxograma e Plano de Massas ... 124
5.3.2 Implantação e Programa de Necessidades ... 125
5.3.3 Cortes ... 127
5.3.4 Detalhamento ... 129
5.3.5 Volumetria ... 131
5.4 PROJETO ... 132
5.4.1 Planta e programa de necessidades ... 132
5.4.3 Processo construtivo ... 135 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS... 144 REFERÊNCIAS ... 145
1 INTRODUÇÃO
A construção civil a seco, que é amplamente utilizada na América do Norte e na Europa, é uma opção mais rápida e sustentável que ainda é pouco utilizada no Brasil.
Neste trabalho, será apresentado um projeto utilizando o Light Steel Frame (LSF), que é um sistema construtivo a seco considerado sustentável e inteligente, que utiliza em sua estrutura metais leves galvanizados, fechados por diversos tipos de placas e revestimentos, como por exemplo a placa de Oriented Strand Board (OSB), muito utilizada nesse sistema.
O propósito do projeto é mostrar a viabilidade do LSF no Brasil e conscientizar a população que é um método construtivo extremamente confiável, que futuramente pode ser facilmente substituído pela alvenaria (nos dias de hoje o método construtivo mais utilizado no Brasil) e se tornar o principal sistema de construção civil do país.
O projeto também tem como finalidade mostrar a estrutura e todos os materiais recomendados para este tipo de construção e como eles funcionam, assim como as etapas de todo processo construtivo.
Esse trabalho também, por meio da pesquisa, irá discorrer sobre diversas informações do LSF, algumas delas: vantagens e desvantagens do LSF; histórico do Light Steel Frame;
comparação do LSF com outros métodos de construção civil; preconceito dos brasileiros com o sistema; funcionamento da estrutura de LSF; todos os materiais de vedação, fechamento, revestimento e como são utilizados; como são feitas as instalações; obras de Light Steel Frame;
visita técnica em uma residência de LSF.
1.1 JUSTIFICATIVA
A construção civil é um dos setores que causam mais impactos no meio ambiente. No Brasil, o sistema construtivo mais utilizado é o de alvenaria com concreto armado, que tem extrema segurança e possui suas vantagens, porém, esse método de construção é lento, possui muito desperdício de materiais que prejudicam a economia do investidor, gera muitos resíduos que poluem o meio ambiente e o desperdício de água é grande, pois nesse tipo de obra, vários componentes são fabricados a partir da água.
Com a população crescendo e necessitando de uma moradia, com o sonho da casa própria de muitos brasileiros, com a construção de comércios, com empreendedores investindo na construção civil e com diversos outros fatores, o número de edificações no Brasil deve aumentar, por isso, necessitamos de um sistema construtivo rápido para que atenda toda a demanda, sendo também seguro, limpo e sustentável, para que não prejudique o meio ambiente.
O Light Steel Frame é um sistema construtivo que pode substituir a construção em alvenaria no Brasil, ele atende todos esses requisitos citados acima e possui mais algumas vantagens.
Se realizado de maneira correta, ele é seguro, durável, rápido, limpo, sustentável, reciclável, versátil, de fácil manutenção e a utilização de água é baixíssima ou nula, por ser um sistema construtivo a seco, reduzindo o desperdício.
O projeto servirá como uma demonstração da possibilidade de trabalhar e construir com êxito uma edificação em LSF no Brasil, tendo total liberdade construtiva e podendo resolver problemas que as obras de alvenaria acarretam.
1.2 OBJETIVO
Visando proporcionar uma melhor compreensão de como a pesquisa e projeto foram superintendidos, abaixo, encontram-se os objetivos gerais e específicos.
1.2.1 Objetivo geral
Realização de um projeto arquitetônico de uma edificação utilizando o sistema construtivo Light Steel Frame.
1.2.2 Objetivo específico
• Elaboração de um projeto arquitetônico residencial unifamiliar utilizando o sistema construtivo Light Steel Frame a partir de uma pesquisa bibliográfica;
• Mostras as etapas construtivas do Light Steel Frame por meio de detalhamentos projetuais, principalmente em perspectiva, visando demonstrar a viabilidade e o funcionamento do sistema;
• Mostrar a viabilidade e conscientizar os brasileiros sobre as vantagens do sistema;
• Demonstrar o funcionamento da estrutura, dos materiais utilizados e onde são aplicados.
1.3 METODOLOGIA
Para o desenvolvimento do projeto, a pesquisa contou com uma revisão bibliográfica pautada no sistema construtivo Light Steel Frame (LSF), realizada por meio de artigos digitais, sites, revistas, normas, livros, catálogos e cursos. Primeiramente, os assuntos abordados foram a definição dos sistemas construtivos e do LSF, histórico do LSF, comparações com outros métodos de construção civil, as vantagens e desvantagens, preconceito com o sistema por parte
da população brasileira, todos os materiais utilizados e suas especificações e como projetar arquitetonicamente em Light Steel Frame.
Segundamente, foram pesquisadas por meio de sites, três obras correlatas de residências de Light Steel frame, com todas as análises, fotos e informações sobre elas.
O terceiro método foi por meio de uma visita técnica em uma residência construída com o sistema construtivo LSF, sendo acompanhado pelo arquiteto responsável pelo projeto arquitetônico e acompanhamento da obra e pelo proprietário do imóvel. Por meio de conversas, entrevista, fotos e análise in-loco, obtive várias informações importantes que deram repertório ao projeto.
Por fim, obtendo todas essas informações, foi dado início a um projeto de uma residência térrea utilizando o LSF, com intuito de explicar em todos os quesitos qual o funcionamento desse sistema construtivo.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 SISTEMAS CONSTRUTUIVOS
Os sistemas construtivos são os parâmetros, processos e propriedades que compõem uma edificação, definindo as matérias-primas utilizadas para construção de uma obra. Nesse sentido, definir antecipadamente os métodos construtivos é essencial para uma boa gestão.
(MAIS CONTROLE, 2022).
No Brasil, o sistema mais utilizado é o artesanal em alvenaria, entretanto, outros métodos construtivos estão aparecendo e sendo utilizados, como paredes de concreto, wood frame e o Light Steel Frame, que será abordado nesse trabalho. (ESCOLA ENGENHARIA, 2018).
2.1.1 Light steel frame
De acordo com o Swedish Steel Structure Institute (SBI), pode ser definido como Light Steel Frame (LSF), um método construtivo que utiliza perfis de aço leve galvanizados, produzidos por processos a frio, para fins estruturais, suportando cargas do edifício, também dispostos como base para elementos de fechamento. A origem do termo vem do inglês e pode ser traduzida literalmente como estrutura de aço leve. O “steel”, ou aço, define a principal matéria-prima utilizada no sistema. O “light”, que se traduz em leve, advém das principais características deste sistema estrutural, nomeadamente leveza e flexibilidade, devido à utilização de perfis de aço leves obtidos a partir de chapas de aço desbastadas. Por fim, o termo pórtico refere-se a um "esqueleto estrutural" formado por outros elementos estruturais e/ou de vedação que trabalham em conjunto para suportar o esforço mecânico do empreendimento a ser executado. (BORTOLLO, 2015).
É um sistema construtivo aberto que permite a utilização de diferentes materiais. É flexível, não impõe grandes restrições aos projetos e otimiza racionalmente a utilização de recursos e a gestão de perdas. É personalizável e, além de durável e reciclável, oferece controle total sobre as despesas da fase de projeto. Possui excelente resistência a incendidos por ser revestido com placa de gesso, material com alta resistência ao fogo. (IBDA FÓRUM DA CONSTRUÇÃO, 2022).
Figura 1 – Esquema de uma estrutura de light steel frame.
Fonte: Manual da Arquitetura (2012, p. 14).
A figura 1 mostra um desenho esquemático de uma estrutura em light steel frame, identificando todo os perfis metálicos que formam os painéis, que constituem toda parte estrutural do sistema, sendo as paredes, lajes e coberturas.
Figura 2 – Estrutura de light steel frame.
Fonte: Engenharia 360 (2015).
A imagem acima mostra toda a estrutura de aço leve pronta para receber os fechamentos, as instalações hidráulicas e elétricas, a proteção acústica e o restante das etapas da obra.
Figura 3 – Residência em light steel frame finalizada com projeção estrutural.
Fonte: Engenharia 360 (2015)
A figura 3 mostra uma residência em LSF finalizada com todos as instalações, fechamentos, cobertura e esquadrias e, ao lado, uma projeção de como essa casa funciona estruturalmente.
2.1.2 Light steel frame e alvenaria
A alvenaria é um sistema construtivo tradicional no Brasil, construído de estruturas de vigas e colunas de concreto. Para dar forma a essas vigas e pilares, são utilizadas peças de madeira, onde é inserido o concreto. Após a finalização, a madeira é retirada e descartada.
(ESPAÇO SMART, 2022).
Nas obras de alvenaria são utilizados também areia, pedra, ferro e água, sendo que muito desses componentes são desperdiçados e descartados, gerando uma degradação o meio ambiente e perdas financeiras para o empreendedor. (STEEL FRAME BRASIL, 2018).
Já no LSF, o único material estrutural é o aço, ou seja, ao invés de construir pilares e vigas de concreto, a estrutura é planejada e montada com aço galvanizado. Na parte de fechamentos de paredes, ao invés de tijolos e argamassa, o light steel frame permite a utilizações de soluções mais eficientes, que garantem a vedação e o isolamento térmico e acústico e menos desperdícios de materiais. (STEEL FRAME BRASIL, 2018).
2.1.3 Light steel frame e wood frame
O Wood Frame é um sistema construtivo que utiliza uma estrutura de madeiras de reflorestamento, com a proteção de autoclave contra umidade e cupins, e são combinadas com placas de OSB. (AMPLUS CONSTRUTORA, 2021).
O Light Steel Frame é composto por uma estrutura de perfis de aço galvanizado, combinadas com placas que podem ser de OSB, cimentícias, gesso acartonado, painéis de alumínio, entre outros. (AMPLUS CONSTRUTORA, 2021).
2.1.4 Light steel frame e dry-wall
O LSF e o Dry-wall possuem uma aparência muito semelhante, porém, com características e funções bem distintas. (IBDA FÓRUM DA CONSTRUÇÃO, 2022).
O light steel frame é a conformação do esqueleto estrutural composto por painéis em perfis leves em aço galvanizado, projetados para suportar todas as cargas da edificação. (IBDA FÓRUM DA CONSTRUÇÃO, 2022).
Já o Dry-Wall é um sistema de vedação, não estrutural, que utilizado aço galvanizado em sua sustentação, como um revestimento de zinco menor que do LSF, que necessita de uma estrutura externa ao sistema para suportar as cargas da edificação. (IBDA FÓRUM DA CONSTRUÇÃO, 2022).
2.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS
2.2.1 Vantagens
Muitos empreendedores escolhem utilizar o Light Steel Frame em suas construções por conta de vantagens que, não só beneficiam o investidor, mas também o consumidor e o meio ambiente. (MICTECH, 2013).
Algumas empresas vendem os painéis de aço do sistema construtivo já preparados para a montagem. Se o profissional da obra for responsável, seguir corretamente o projeto estrutural e o método de montagem dos painéis e de outros materiais correspondentes ao sistema, fazer as ligações hidráulicas e elétricas de maneira correta e manter o canteiro de obras limpo e organizado, terá uma rapidez considerável na entrega da edificação em comparação ao sistema tradicional de alvenaria. (MICTECH, 2013).
Manutenções também são feitas de maneiras rápidas, mais limpas e mais baratas se forem realizadas da maneira correta. Por exemplo, se alguma parte do sistema hidráulico tiver problemas de vazamento, no sistema de alvenaria teria que quebrar toda a parede ou chão para encontrar o cano específico para realizar a manutenção. Já, no LSF, como é um sistema composto por fechamento de placas, é recomendado tirar uma placa que está acima do local do problema, fazer a manutenção e reaproveitar o material, realizando novamente o fechado com ele próprio. (MICTECH, 2013).
O espaço interno também é mais aproveitado no LSF, sendo que as paredes construídas em alvenaria são normalmente mais grossas que os painéis de aço leve e seus fechamentos, porém, isso também irá depender do fabricante dos materiais e da montagem de maneira correta.
(MICTECH, 2013).
No LSF, existem materiais específicos que atuam no desempenho acústico e térmico da edificação. Lãs minerais, lãs de rocha, lãs de vidro, lãs de pet, EPS, poliuretano, aplicadas dentro dos painéis metálicos, atuam no conforto acústico, enquanto o foil de alumínio, por exemplo, reflete até 97% da radiação solar, sendo um ótimo isolador térmico. Lembrando que, existem diversas formas e diversos materiais para se construir em LSF, para se obter realmente esses benefícios de isolamento, terão que ser aplicados os materiais corretos, nos locais corretos e de maneira correta. (MICTECH, 2013).
O aço é um dos materiais com melhor desempenho em sua estrutura, por conta de sua precisão dimensional, além de ter maior resistência e controle de sua condição, sendo que passam por um rigoroso processo de controle de qualidade. Mais uma vez, não só o aço, mas todos os materiais do sistema construtivo, se forem utilizados de forma correta e passarem por
manutenções preventivas de acordo com as recomendações de fábrica, garantem um longo tempo de duração, além da resistência a cupins e outros insetos. (90TI, 2020).
O meio ambiente também é beneficiado se o sistema construtivo for utilizado corretamente. Como os materiais são pré-planejados e o projeto detalhado com todo manual de instrução, se o profissional responsável pela montagem for organizado, ajuizado e seguir corretamente as instruções, a obra fica limpa e não produz entulhos como nas construções de alvenaria, por exemplo. (MICTECH, 2013).
Á água é necessária somente na fundação, por ser um sistema de construção a seco, não é preciso utilizá-la no restante da obra, economizando esse recurso natural. (MICTECH, 2013).
O aço pode ser reciclável e reduzir em até 90% o uso de matérias primas naturais, isso dependerá do processo de produção da empresa responsável pela produção e fornecimento do metal. (MICTECH, 2013).
2.2.2 Desvantagens
O light steel frame também apresenta algumas desvantagens, o sistema, por exemplo, pode ser construído com uma altura de até cinco pavimentos, por conta da leveza do material, ele pode apresentar fragilidade em um cenário de uma edificação com mais de cinco andares.
(MAIS CONTROLE, 2022).
Este sistema também precisa ser minuciosamente calculado e planejado, para que não aconteçam erros e desperdícios de materiais. Como o sistema ainda é inovador no Brasil e o manuseio de montagem é diferente das obras comuns de alvenaria, faltam profissionais capacitados para realizar serviços de light steel frame no país, gerando uma escassez de trabalhadores neste ramo. (MAIS CONTROLE, 2022).
Os preconceitos e a barreira cultural do brasileiro, contra a substituição do modelo construtivo tradicional em concreto armado e alvenaria, ainda impedem que o LSF cresça no país. Grande parte da negação de um sistema construtivo diferente vem da ignorância de parte da população brasileira, que desconhece as vantagens, o conforto e a segurança que uma edificação em light steel frame pode trazer para o consumidor. (MAIS CONTROLE, 2022).
2.3 PRECONCEITO
Apesar de exemplos completos de construções a seco serem encontrados em diversos países, principalmente naqueles onde intempéries obrigaram investimentos pesados e o uso de alta tecnologia para salvar vidas mediante terremotos, profissionais da construção civil no Brasil caminham na contramão dessa realidade que, por desconhecimento, desqualificam
métodos construtivos como o light steel frame, fazendo com que investidores e consumidores também criem um preconceito com o sistema. (CBCA, 2018).
Sem conhecimento, a maioria da população brasileira que olham para o LSF na hora da montagem, julgam o sistema como frágeis e sem resistência, imaginando que podem cair a qualquer momento, tendo em mente que o sistema não traz segurando como construções em alvenaria e concreto armado. Porém, o LSF foi testado em laboratórios, nas mesmas condições dos testes feitos em alvenaria, sendo aprovado em todos os quesitos, em resistência estrutural, temo acústica e apresentando menos problemas de manutenção. (ANGULLAR, 2022).
Além de ser um sistema construtivo mais sustentável e ter todas suas vantagens, o LSF também pode salvar vidas em enchentes, terremotos e outras intempéries. Caso aconteça algum acidente na edificação de light steel frame, por ser um sistema versátil e oito vezes mais leve que o de alvenaria, pode reduzir os danos e evitar mortes. Mesmo assim, muitas pessoas no Brasil deixam de utilizar esse sistema por conta do preconceito, criado pelo desconhecimento.
(ONE WAY BRASIL, 2018).
Esse preconceito pode ser vencido com pessoas que procuram um método construtivo diferenciado e com profissionais da construção civil explicando e dando o suporte necessário do LSF para seu cliente. Segundo o website “Future Eng”, os construtores deverão concentrar esforços em pessoas que procuram uma alternativa à construção convencional. (FUTURE ENG, 2022).
2.4 HISTÓRICO DO LIGHT STEEL FRAME
Apesar do light steel frame no Brasil ser considerado um método construtivo inovador, o sistema já existe desde o início do século XIX, tendo uma alta no século XX, após a Segunda Guerra Mundial, com um grande crescimento da economia estadunidense e da produção de aço no país. (DECORLIT SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS, 2019).
Historicamente, esse modelo de construção começou com casas de madeira, construídas por moradores do território americano; quando nos Estados Unidos começou a conquista desta área e a migração chegou às margens do Oceano Pacífico. Nessa época, com o rápido crescimento da população, foi necessário buscar métodos mais rápidos e produtivos para a construção de casas, utilizando materiais regionais (madeira). A partir de então, as estruturas de madeira, conhecidas como Wood Frame, tornaram-se o programa habitacional mais comum nos EUA. (DECORLIT SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS, 2019).
Após a Segunda Guerra, com o crescimento da produção de aço no país Norte Americano, estruturas de aço substituíram o uso da madeira, pois também eram mais resistentes
a eventos climáticos. Nos anos 90, uma grande instabilidade nos preços e na qualidade da madeira fez com que o aço ganhasse mais força nas construções residenciais, com quase 25%
das casas construídas em LSF ao final dessa época. (DECORLIT SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS, 2019).
No Japão também ocorreu uma grande alta neste método construtivo após a Segunda Guerra Mundial, sendo que o país asiático precisou reconstruir milhões de casas destruídas nos bombardeios que o conflito causou. Como as casas eram de madeira antes de serem destruídas, o material contribuiu para o alastramento das chamas e destruição em massa, com isso, o governo japonês restringiu o uso da matéria-prima, utilizando apenas o aço para construções residenciais. Hoje em dia, o país tem uma indústria altamente desenvolvida na fabricação de perfis de aço leve galvanizados para construção civil. (DECORLIT SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS, 2019).
O LSF é utilizado há mais de 30 anos, principalmente em países como Estados Unidos, Inglaterra, Canadá, Austrália e Japão. Porém, no Brasil, o sistema só começou a ser empregado a partir do ano de 1998 em obras de médio e alto padrão. Hoje em dia, este método construtivo é visado para conjuntos habitacionais e residências em grande escala, devido à sua industrialização, que gera alta produtividade e racionalização dos processos. (DECORLIT SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS, 2019).
Figura 4 – Fechamento de painéis de aço em uma das primeiras construções de LSF do mundo.
Fonte: Zárya (2022)
2.5 FUNDAÇÃO
Toda obra começa pela fundação, ela tem a função de receber as cargas que agem na estrutura, como por exemplo o peso da edificação e o vento, e transmiti-las de forma adequada ao solo. (CASA DO CONSTRUTOR, 2018).
Existem dois tipos de fundação, a superficial, que também pode ser chamada de rasa ou direta, e a profunda, que pode ser chamada também de indireta. (ESCOLA ENGENHARIA, 2017).
As fundações superficiais (rasas ou diretas), são aquelas em que a carga é transmitida ao solo por meio de elementos superficiais, sem a necessidade de grandes equipamentos para a cravação ou escavação. Elas são executadas nas primeiras camadas do solo, geralmente a uma profundidade de até duas vezes a sua menor dimensão em planta ou no máximo 3 metros de altura. (ESCOLA ENGENHARIA, 2017).
As fundações profundas (indiretas) são aquelas executadas nas camadas mais profundas do solo, com auxílio de um equipamento de escavação ou cravação. (ESCOLA ENGENHARIA, 2017).
Por ser um sistema construtivo leve, as fundações recomendadas para serem utilizadas no sistema Light Steel Frame são as superficiais, sendo os mais propícios o radier, que é um tipo de fundação constituída por uma laje de concreto, que absorve todas as cargas e as distribui uniformemente sobre o solo, e a sapata corrida, que é constituída por vigas, que absorve as cargas e as distribui linearmente ao solo. (LP BUILDING PRODUCTS, 2013).
Figura 5 – Fundação tipo radier.
Fonte: Portal Construção (2019)
Figura 6 – Esquema de fundação tipo sapata corrida.
Fonte: Ebanataw (2004)
O tipo de fundação pode ser alterado dependendo da topografia, sondagem e aterro do terreno, que podem ser resolvidos e decididos por cálculos estruturais. (MICTECH, 2013).
2.5.1 Radier
Segundo a norma brasileira de projetos e execuções de fundações (ABNT NBR 6122/2019), radier é um elemento de fundação superficial que abrange todos os pilares da obra ou carregamentos distribuídos.
Segundo a norma do Instituto Americano de Concreto (ACI 360R-92/1997), o radier é uma laje continuamente suportada pelo solo, com carga total, quando uniformemente distribuída menor ou igual a 50% da capacidade de suporte admissível do solo. A laje pode ser uniforme ou de espessura variável, e pode conter elementos de enrijecimento como nervuras ou vigas. A laje pode ser de concreto simples, concreto reforçado ou concreto protendido. O reforço de aço é utilizado para os efeitos de retração e temperatura ou carregamento estrutural.
Os radiers podem ser projetados geometricamente diferentes, eles se classificam como lisos, com pedestais, nervurados e caixão:
• Radier liso (figura 3): grande facilidade de execução.
Figura 7 – Radier liso.
Fonte: Luís Eduardo Santos Dória (2007, p. 22)
• Radier com pedestal ou cogumelo (figura 4): aumenta a espessura sob os pilares e melhora a resistência a flexão e ao esforço cortante. Os pedestais podem ser superiores ou inferiores, tendo este último a vantagem de ser feita na escavação e deixar a superfície do piso plana.
Figura 8 – Radier com pedestal ou cogumelo.
Fonte: Luís Eduardo Santos Dória (2007, p. 22)
• Radier nervurado (figura 5): executa-se com nervuras secundárias e nervuras principais, colocadas sob os pilares, podendo ser inferiores ou superiores.
Figura 9 – Radier nervurado.
Fonte: Luís Eduardo Santos Dória (2007, p. 23)
• Radier em caixão (figura 6): utiliza-se com a finalidade de ter uma grande rigidez e pode ser executado com vários pisos.
Figura 10 – Radier em caixão.
Fonte: Luís Eduardo Santos Dória (2007, p. 23)
Todos os tipos de radiers citados acima estão em ordem crescente de rigidez. São feitos com espessuras que variam de 0,15 m a 2,00 m. (Luís Eduardo Santos Dória, 2007).
As etapas para a fabricação de um radier começa pela preparação do terreno, que será feita a análise que definirá se o terreno poderá suportar uma fundação desse tipo. Quando o solo for muito frágil, não é recomendado o radier, pois esse tipo de solo necessitará de sapatas.
(PORTAL CONSTRUÇÃO, 2019).
Na segunda etapa é feita a compactação e impermeabilização. Após o recorte e compactação da área a ser construída, o terreno deverá ser impermeabilizado com manta plástica ou asfáltica, assim evitando que a umidade chegue até o concreto e as ferragens, além de evitar que o concreto perca água durante o processo de cura. (PORTAL CONSTRUÇÃO, 2019).
As instalações são feitas na terceira etapa, que serão executadas cada uma pelos seus respectivos profissionais, no entanto, é necessário o aferimento e cobrança para que tudo seja realizado conforme o projeto. (PORTAL CONSTRUÇÃO, 2019).
Logo após a implantação da manta impermeabilizante, as armações de aço podem ser alocadas. Tanto as armações simples, quanto as protendidas, precisarão estar fixadas nas colunas de aço de arranque. Nenhuma peça de aço deve ter contato com o terreno. (PORTAL DA CONSTRUÇÃO, 2019).
É etapa final é o despejamento do concreto, que pode ser usinado, que garante uma homogeneidade melhor e qualidade nas tensões de cura, como também poderá ser feito no canteiro de obras, em caso de obras de menor porte. (PORTAL DA CONSTRUÇÃO, 2019).
2.5.2 Sapata corrida
De acordo com a norma brasileira de projetos e execuções de fundações (ABNT NBR 6122/2019), a sapata corrida é a fundação sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente ou de pilares ao longo de um mesmo alinhamento.
É um tipo de fundação contínua que recebe a carga das paredes e apoia-se diretamente sobre o terreno. Têm formato de viga, pode ser feita de concreto simples ou armado, canaletas e solocimento. É construída sobre uma camada de concreto magro, a sapata corrida com blocos de concreto tem dimensões que dependem do porte da obra. (MAPA DA OBRA, 2018).
As sapatas corridas são comuns em construções de pequeno porte ou com materiais leves, como o Light Steel Frame. Constituem uma solução economicamente muito viável quando o solo apresenta a necessária capacidade de suporte em baixa. (BASTOS; PAULO, 2019).
Figura 11 – Sapata corrida para apoio da parede.
Fonte: Prof. Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos (2019, p.6).
A figura 11 ilustra um esquema de dois modelos de sapatas corridas que são utilizadas para apoio de paredes.
Figura 12 – Sapata corrida para apoio de pilares.
Fonte: Prof. Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos (2019, p.6).
A figura 12 ilustra um esquema de sapatas corridas que são utilizadas para apoio de pilares.
As etapas para uma execução correta da sapata corrida, se inicia com a escavação do solo, onde sua largura não pode ter menos de 20 centímetros, tampouco ter dimensões maiores
a 1 metro. Em caso de terrenos inclinados, cortar a vala em degraus com 10% de inclinação, amassar o fundo da escavação para garantir uma superfície uniforme e compacta. Após, aplicar uma boa camada de concreto armado e, em paralelo, montar a armadura. Nessa etapa, os estribos devem ser bem posicionados, sendo amarrados com arame recozido e em barras horizontais, no espaço projetado pelo profissional responsável. As fôrmas da sapata também devem ser devidamente preparadas, utilizando sarrafos, tábuas e desmoldante. (CHALÉ DE MADEIRA, 2020).
Figura 13 – Escavação de sapata corrida.
Fonte: Chalé de Madeira (2020).
Assim que a armadura é colocada na vala, pode-se dar início ao processo de concretagem. O concreto precisa ser bem adensado com a barra de aço, o processo de cura úmida pode durar até três dias. É indicado molhar o local com um pouco de água duas vezes por dia, principalmente se o clima estiver muito seco e quente. (CHALÉ DE MADEIRA, 2020).
Figura 14 – Moldes de sapata corrida.
Fonte: Chalé de Madeira (2020).
Após 24 horas da concretagem, começar a executar a alvenaria de embasamento. Nesta fase, será preciso assentar sobre a sapata corrida os blocos de concreto, usando a argamassa de assentamento. Após três dias, as fôrmas podem ser retiradas, sendo possível executar uma cinta de amarração na última fiada da alvenaria e, para finalizar, é muito importante a impermeabilização de todo o baldrame. (CHALÉ DE MADEIRA, 2020).
Figura 15 – Sapata corrida finalizada.
Fonte: Chalé de Madeira (2020).
2.6 ESTRUTURA METÁLICA
2.6.1 Perfis de aço leve galvanizados
A estrutura do Light Steel Frame é composta por perfis de aço formados a frio, (normatizado pela ABNT NBR 6355/2012) obtidos a partir do dobramento ou perfilagem de tiras de aço galvanizado (aço revestido com zinco ou liga alumínio-zinco), cortadas de bobinas laminadas ou chapas. A estrutura é normatizada pela ABNT NBR 15253/2014. (MICTECH, 2013).
Esses perfis de aço galvanizado podem ter a formação de seções variadas na sua forma ou dimensão, também são extremamente leves, facilitando a utilização. (MICTECH, 2013).
No Brasil, os perfis são comercializados principalmente nas seguintes dimensões: 90, 140. 200 mm, podendo ter algumas mudanças de medidas dependendo do fabricante. Os perfis mais usuais são denominados “guias” (Perfis U simples (U)) e “montantes” (perfis U enrijecidos (Ue)). Devem ter a galvanização mínima de Z-275. (LP BUILDING PRODUCTS, 2013).
Figura 16 – Tipos de denominações dos perfis.
Fonte: ABNT NBR 15253 (2014, p. 10).
As “guias” (perfil U simples) e os “montantes” (perfil U enrijecido) formam os painéis, que constituem as paredes desse sistema. (MICTECH, 2013).
Montantes são perfis tipo U enrijecidos (Ue) galvanizados, cuja medida da alma e espessura da chapa serão determinadas através do cálculo estrutural. O tamanho mínimo da alma será de 90 mm, são dispostos verticalmente, de forma que a alma do perfil fique perpendicular as guias inferiores e superiores do painel. São perfis estruturais, as cargas são transmitidas através deles. (BARBIERI, 2022).
Figura 17 – Perfil tipo montante.
Fonte: ABNT NBR 15253 (2014, p. 10).
Guias são perfis tipo U simples (U) galvanizados cuja medida da alma e espessura da chapa serão determinadas através do cálculo estrutural para os montantes. São colocados nas extremidades superior e inferior dos painéis, perpendicularmente aos montantes, que impedem seu deslocamento. Seu comprimento depende do tamanho do painel, não são considerados estruturais, entretanto, não devem transmitir cargas, sua função é apenas fixar a posição dos montantes. (BARBIERI, 2022).
Também existe o perfil de guia tipo Ue, sendo utilizado para bloqueador, enrijecedor de alma, montante, verga, viga e terça.
Figura 18 – Esquema perfil tipo guia U.
Fonte: ABNT NBR 15253 (2014, p. 10).
Figura 19 – Perfil tipo guia U.
Fonte: Barbieri (2022).
Figura 20 – Esquema perfil tipo guia Ue.
Fonte: ABNT NBR 15253 (2014, p. 10).
Figura 21 – Perfil tipo guia Ue.
Fonte: Barbieri (2022).
Além dos perfis tipo U e Ue, também temos os perfis tipo cartola, que são utilizados em ripas, e cantoneira de abas desiguais, que são feitas cantoneiras, como ilustra a figura 22.
Figura 22 – Tipos de perfis de aços zincados formados a frio para uso em sistema construtivo de paredes, piso e cobertura.
Fonte: ABNT NBR 15253 (2014).
2.6.2 Painéis metálicos
Os painéis são basicamente os perfis montantes emoldurados pela guia superior e inferior, separados a cada 400 a 600 mm, determinados exatamente através do cálculo estrutural, como mostra a figura 19. (MICTECH, 2013).
Figura 23 – Painel típico do sistema Light Steel Frame.
Fonte: Manual Steel Framing: Arquitetura (p.33, 2012).
A figura 23 ilustra um esquema de um painel de parede típico do sistema LSF, indicando as guias, os montantes, os parafusos de fixação e a perfuração para passagens de instalações elétricas e hidráulicas.
Chumbadores fazem a fixação dos painéis na fundação, entretanto, muitas vezes são utilizados pinos de pólvora para uma fixação provisória, porém, não fornecem ancoragem suficiente, sendo indispensável o uso dos chumbadores para garantir a transferência das cargas da edificação para a fundação e dessa para o terreno. (SALLES IMÓVEIS, 2022).
Parafusos galvanizados autoperfurantes são utilizados para unir os perfis que compõe os painéis. (MICTECH, 2013).
Figura 24 – Desenho, descrição, especificação e aplicação de parafusos utilizados em perfis metálicos.
Fonte: Manual CES – LP Building Products (2014, p. 20).
A figura 24 mostra os parafusos que são utilizados para fixar os perfis de aço entre si, sendo o parafuso cabeça flangeada ponta broca e o parafuso cabeça chata estriada ponta broca.
Mostra também a especificação deles e onde são aplicados.
Existem três possibilidades de conexão entre os painéis, eles podem ter nas suas extremidades perfis duplos ou s simples, que serão determinados pelo cálculo estrutural. As
figuras 25, 26, 27, 28, 29 e 30 irão esclarecer as conexões de cada tipo de painel e em que podem ser utilizados. (MICTECH, 2013).
Figura 25 – Esquema do painel com as extremidades simples.
Fonte: Projetar e Construir em Light Steel Frame – Mictech (2013, p. 7).
O painel ilustrado na figura 25, apresenta o acabamento simples em ambas as extremidades com apenas um perfil metálico fazendo o fechamento do painel, assim permitindo a conexão com outros painéis, tanto na colocação lado a lado, como perpendicularmente.
(MICTECH, 2013).
Figura 26 – Esquema do painel com uma extremidade dupla.
Fonte: Projetar e Construir em Light Steel Frame – Mictech (2013, p. 7).
O painel ilustrado na figura 26 apresenta acabamento simples em uma extremidade, e duplo em outra extremidade. Deste modo, permite diferentes conexões com outros painéis, sendo utilizado em diferentes situações. (MICTECH, 2013).
Figura 27: Esquema do painel com ambas extremidades duplas
Figura 27 – Esquema do painel com ambas extremidades duplas.
Fonte: Projetar e Construir em Light Steel Frame – Mictech (2013, p. 7).
O painel ilustrado na figura 27 apresenta acabamento duplo em ambas as extremidades, o que propicia o encaixe perpendicular com outros painéis. É utilizado, na maioria das vezes, para fechamento externo de um ambiente. (MICTECH, 2013).
Para permitir a variedade de encaixes citados acima, foram criadas as seguintes conexões:
Figura 28 – Conexão 01.
Fonte: Projetar e Construir em Light Steel Frame – Mictech (2013, p. 7).
(Figura 28): Encaixe lateral entre duas extremidades simples, sendo utilizada entre painéis de acabamentos simples e duplos. (MICTECH, 2013).
Figura 29 – Conexão 02.
Fonte: Projetar e Construir em Light Steel Frame – Mictech (2013, p. 7).
Na Figura 29 podemos observar o encaixe perpendicular entre duas extremidades, uma simples e uma dupla. Utilizada em “quinas” e pode ocorrer entre os três tipos de painéis descritos. (MICTECH, 2013).
Figura 30 – Conexão 03.
Fonte: Projetar e Construir em Light Steel Frame – Mictech (2013, p. 7).
Já na Figura 30 temos o encaixe perpendicular entre três extremidades. Amplamente utilizada quando houver encontro perpendicular entre duas paredes, sem que elas formem uma
“quina” como no caso anterior. Esta conexão acontecerá entre uma extremidade dupla e duas simples. (MICTECH, 2013).
A estrutura inferior deve ser alinhada com a superior, deve também haver uma coincidência com a estrutura de cobertura e vigas de mezanino, para evitar a excentricidade.
Isso é definido como estrutura alinhada, ou IN-LINE FRAMING. (BARBIERI, 2022).
2.6.2.1 Painéis portantes
Quando o alinhamento não ocorre, que acontece principalmente com aberturas ou vãos de esquadrias, a transmissão de cargas deve ser resolvida aplicando vergas ou vigas de
distribuição, que irão transmitir as cargas verticais para os montantes localizados abaixo.
(BARBIERI, 2022).
De acordo com Oliveira (2012), os painéis em que serão inseridas as esquadrias, se faz necessário a utilização de reforços que deverão atuar de forma a transmitir os esforços dos perfis descontinuados até os elementos de fundação. Estes reforços quando utilizados acima do vão são denominadas vergas, e quando utilizados na parte inferior do vão são chamados de e contra- vergas. As vergas e contra-vergas trabalham como vigas bi-apoiadas sendo ligadas a peças verticais chamadas ombreiras que impedem os movimentos de torção da verga e contra-verga em torno do seu próprio eixo evitando o colapso da abertura além de suportando as cargas desviadas das aberturas. Para os pequenos vãos as peças de reforços podem ser formadas através da união de dois perfis “Ue” resultando em uma viga caixa ou então através da utilização de dois perfis “U” unidos pela alma formando um perfil I. Já grandes vãos, o ideal é que seja utilizado uma viga treliçada.
Figura 31 – Esquema de painel portante em Light Steel Frame com peças de reforço.
Fonte: Castro (2006, p.47).
Figura 32 – Viga treliçada em LSF.
Fonte: Construtora SanLucas (2016).
2.6.2.2 Painéis não portantes
Os painéis não portantes suportam apenas seu próprio peso e o das placas que o cobrem, não suportam cargas de cobertura ou do mezanino. Serão montados com os mesmo montantes e guias dos painéis portantes, sendo que o peso do fechamento externo e as solicitações de pressão e sucção do vento o exigem. (BARBIERI, 2022).
Se houver alguma abertura, não são necessárias peças de reforços, apenas são colocados os montantes que permitem colocação das esquadrias, e as guias para formar o parapeito e a verga. (BARBIERI, 2022).
Caso o painel não portante fazer parte de uma parede interior, pode ser resolvido com perfis de construção a seco Drywall. (BARBIERI, 2022).
Os painéis em conjunto com as placas estruturais, são capazes de resistir às cargas verticais (telhados e pavimentos), perpendiculares (ventos) e de corte (sismos). (LP BUILDING PRODUCTS, 2013).
2.6.3 Galvanização
A galvanização por imersão a quente é um processo de revestimento em zinco de peças de aço ou ferro fundido de qualquer tamanho, peso, forma ou complexidade. Seu objetivo é proteger o aço contra corrosão e oxidação, assim aumentando a vida útil do aço e diminuindo o número de manutenções futuras. (ARMCO STACO, 2014).
O processo da galvanização se inicia com a limpeza da peça por decapagem; em seguida, a estrutura em aço é imersa no zinco fundido (450ºC). É formada uma série de camadas intermetálicas entre o ferro e o zinco, consequentes de reação metalúrgica. A imersão dura em torno de quatro a cinco minutos, podendo ser mais extensa para peças que possuem alta inércia térmica ou quando o zinco deve alcançar áreas internas. (ARMCO STACO, 2014).
Figura 33 – Etapas do processo de galvanização.
Fonte: Galvanização – Armco Staco (2014, p. 6).
A figura 33 mostra todas as etapas da galvanização, sendo consecutivamente:
desengraxe (NaOH), lavagem (água), decapagem (HCI), lavagem (água), fluxagem, secagem, banho em zinco fundido (450º C), passivação ou resfriamento (não recomendado quando for pintar).
Figura 34 – Formação típica das camadas no processo de galvanização.
Fonte: Galvanização – Armco Staco (2014, p. 7).
Na figura 34, observando a micrografia do revestimento, pode-se analisar todas as camadas Fe-Zn formadas durante o processo de galvanização. A primeira camada é a GAMA, que vem logo após o aço, que possui de 21 a 28% de ferro. A segunda camada é a ZETA, possuindo de 5,8% a 6,8% de ferro. A terceira camada é a DELTA, que contém de 7% a 12%
de ferro. Para finalizar, a última camada é a ETA, que é praticamente formada por zinco puro.
(ICZ, 2016).
O acabamento das peças faz parte da última etapa da galvanização, ele pode ser feito através da metalização, que são depósitos de zinco por aspersão térmica, ou com tinta de alto teor de zinco, maior do que 85%. (ARMCO STACO, 2014).
Figura 35 – Aço no processo de galvanização.
Fonte: Tubonasa Aços (2022).
Figura 36 – Perfis de aço para Light Steel Frame galvanizados.
Fonte: Isoeste Metálica (2022).
2.7 ESCADAS
As escadas são montadas com perfis guias e montantes, podendo variar de acordo com a arquitetura e material a ser utilizado como acabamento. (MICTECH, 2013).
Os modelos mais utilizados de escadas são:
• Viga Caixa Inclinada: escadas abertas, onde a guia dobrada (guia degrau) e aparafusada formam o apoio do contrapiso. (MICTECH, 2013).
• Painel com Inclinação: escadas fechadas, onde a guia dobrada (guia degrau) e aparafusada é unida a um painel com inclinação e formam o apoio do contrapiso. (MICTECH, 2013).
• Painéis Escalonados + Painél de Degrau: escadas fechadas, painéis horizontais apoiam em painéis verticais escalonados para formação dos degraus. Único contrapiso utilizado para piso úmido. (MICTECH, 2013).
Figura 37 – Escada viga caixa inclinada.
Fonte: Projetar e Construir em Light Steel Frame – Mictech (2013, p. 17).
Figura 38 – Escada com painéis escalonados.
Fonte: Projetar e Construir em Light Steel Frame – Mictech (2013, p. 16).
2.8 FECHAMENTOS
Os painéis metálicos do sistema LSF, em geral, são internamente revestidos com gesso acartonado e externamente com placas ou painéis de diversos materiais, que podem ser de madeira tipo OSB, metálicos, cimentícios, vinílicos, etc. (MICTECH, 2013).
Figura 39 – Esquema de fechamento de uma parede completa de Light Steel Frame.
Fonte: Viva Decora (2021).
A figura 39 mostra um esquema de uma parede de LSF com todos os fechamentos.
Sendo internamente com placa de OSB e gesso acartonado e, externamente, com placa de OSB, seguido pela manta hidrófuga, que impermeabiliza os materiais, finalizada com a placa cimentícia, que deixa a estrutura mais rígida e também serve como revestimento. Dentro da estrutura metálica, há um isolamento termoacústico, que tem a opção de ser feito com diversos materiais.
2.8.1 Placa de OSB (Oriented Strand Board)
OSB é a sigla para Oriented Strand Board, que traduzindo para o português seria Painel de tiras de madeira orientada. É uma placa composta por tiras de madeira de reflorestamento
organizadas na mesma direção, é resistente, versátil e estável, podendo ser utilizadas no Steel Frame, no Wood Frame e de diversas outras maneiras. (HOMETEKA, 2016).
Para fabricar a placa de OSB, as tiras de madeira são colocadas em uma direção, laminadas perpendicularmente umas às outras e coladas com resina sob alta temperatura e pressão. Isso o torna muito duro, estável e resistente a choques físicos e umidade, no entanto, o material não é à prova d'água. (HOMETEKA, 2016).
Na fabricação das chapas de OSB, e aproveitado 90% de tronco de uma árvore, que é considerado um bom aproveitamento. (HOMETEKA, 2016).
No LSF, as placas ou chapas de madeira tipo OSB são fixadas sobre a estrutura metálica e podem ser posicionados tanto na horizontal quanto na vertical. (MICTECH, 2013).
As principais funções das placas de OSB são de vedar e contraventar a estrutura de paredes, entrepisos e telhados. Com elas, toda a estrutura funciona de forma monolítica, proporcionando rigidez a edificação, dispensando o uso de fitas e barras de resistência a esforços de abalos sísmicos e ventos. (LP BUILDING PRODUCTS, 2013).
Chapas de OSB são utilizadas principalmente na parte externa da estrutura, porém, podem também ser utilizadas em paredes internas, junto ao gesso acartonado, trazendo mais rigidez a parede e resistindo a esforços de elementos que podem ser fixados, como por exemplo, armários, quadros, bancadas etc. (LP BUILING PRODUCTS, 2013).
As placas de OSB são leves e simples de serem montadas. Elas dever ser fixadas diretamente sobre a estrutura de aço com as quatro bordas apoiadas, quando precisarem ser cortadas, deve-se selar bem as bordas com tinta a base de solvente para evitar infiltração de água. (LP BUILDING PRODUCTS, 2013).
Devem ser assentadas com juntas desencontradas para um maior travamento e com um espaço entre elas de no mínimo 3 mm por conta da dilatação que as placas podem apresentar.
(LP BUILDING PRODUCTS, 2013).
Para a fixação, recomenda-se pregos anelados ou parafusos galvanizados autobrocantes cabeça trombeta. Esses pregos e parafusos devem ter um comprimento de 3 a 4 vezes maior a espessura da placa. (LP BUILDING PRODUCTS, 2013).
Figura 40 – Placa de madeira tipo OSB.
Fonte: Toca Obra (2022).
Figura 41 – Placas de OSB fixadas na estrutura de Light Steel Frame.
Fonte: Sulmódulos (2022).
2.8.2 Placa cimentícia
Placas cimentícias são compostas com uma mistura de cimento portland, fibras de celulose ou sintética e agradados, reforçadas com fios, fibras ou telas. Elas formam a vedação externa e possuem as características de serem resistentes a impactos, resistentes a umidade, são cortadas com facilidade, são compatíveis com a maiorias dos acabamentos, podem ser curvadas e tem rápida execução. (MICTECH, 2013).
Elas podem ser aplicadas sobre a estrutura metálica, mas também podem ser aplicas acima das chapas de OSB. Recomenda-se espaçamento de juntas para dilatação, sistema de barreira e vapor e acessórios para vedação em aberturas/janelas. (MICTECH, 2013).
Todos os componentes de instalação das placas cimentícias, tais como; fitas, parafusos, massas, juntas de dilatação etc. Devem estar devidamente especificados com respaldo do fabricante. (MICTECH, 2013).
Como as placas cimentícias também servem como um revestimento, elas oferecem alguns modelos texturizados e de diversos modelos, ampliando possibilidades de criação.
(ETERNIT, 2013).
Figura 42 – Placa cimentícia lisa e placa cimentícia com textura.
Fonte: Eternit (2013).
