UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
LILLIAN GRAZIELY DA SILVA COSTA
ANÁLISE COMPARATIVA TÉCNICO-FINANCEIRA ENTRE
CONSTRUÇÃO EM ALVENARIA CONVENCIONAL E SISTEMA DE
FORMAS ISOLANTES DE EPS
SINOP-MT
2019/2
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
LILLIAN GRAZIELY DA SILVA COSTA
ANÁLISE COMPARATIVA TÉCNICO-FINANCEIRA ENTRE
CONSTRUÇÃO EM ALVENARIA CONVENCIONAL E SISTEMA DE
FORMAS ISOLANTES DE EPS
Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Prof. Orientador: Dr-Ing Marlon Leão
Sinop-MT
2019/2
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Transmitância térmica de paredes externas ... 33
Tabela 2 – Capacidade térmica de paredes externas ... 33
Tabela 3 - Valores mínimos da diferença padronizada de nível ponderada, DnT,w entre ambientes ... 33
Tabela 4 – Níveis de iluminância geral para iluminação natural ... 34
Tabela 5 – Aberturas para ventilação ... 43
Tabela 6 – Diretrizes construtivas para a zona bioclimática 5 ... 43
Tabela 7 - Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico para parede e telha cerâmica ... 44
Tabela 8- Absortância para radiação solar ... 47
Tabela 9 - Massa específica aparente, condutividade térmica, e calor específico de materiais ... 47
Tabela 10 – Energia Embutida em materiais de construção brasileiros ... 49
Tabela 11 - Consumo primário de energia por fontes em materiais de construção (%MJ) ... 50
LISTA DE EQUAÇÕES
(Equação 1) ... 44 (Equação 2) ... 45 (Equação 3) ... 45 (Equação 4) ... 45 (Equação 5) ... 45 (Equação 6) ... 46 (Equação 7) ... 46 (Equação 8) ... 46 (Equação 9) ... 46 (Equação 10) ... 46 (Equação 11) ... 47 (Equação 12) ... 51 (Equação 13) ... 51LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Bloco cerâmico de vedação com furos na horizontal. ... 13
Figura 2 – Bloco cerâmico de vedação com furos na vertical. ... 13
Figura 3 – Seção de uma parede de ICF ... 20
Figura 4 – Processos de reciclagem do EPS ... 23
Figura 5 – Sistema ICF wall flat ... 24
Figura 6 – Sistema ICF waffle-grid ... 24
Figura 7 – Sistema ICF grade de tela ... 25
Figura 8 – Detalhe formas de EPS ... 25
Figura 9 - Fundação em radier com esperas de aço ... 28
Figura 10 – Primeira fiada de formas em ICF já concretadas ... 29
Figura 11 – Instalações elétricas e hidráulicas ... 30
Figura 12 – Paredes sem acabamento/ parede com chapisco/ parede com reboco . 30 Figura 13 – Lajes e forros ... 31
Figura 14 – Sistema convencional de cobertura ... 31
Figura 15 - Zonas Bioclimáticas Brasileiras ... 32
Figura 16 - Zoneamento bioclimático segundo NBR 15220 para o estado de Mato Grosso ... 40
Figura 17 - Planta baixa do modelo padrão de casas populares estabelecido pela CAIXA ... 40
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas;
ABRAPEX – Associação Brasileira de Poliestireno Expandido; BDI – Benefícios e Custos Indiretos;
CTF - Conduction Transfer Function; CUB – Custo Unitário Básico;
EE – Energia Embutida;
EMPD - Effective Moisture Penetration Depth; EPS – Poliestireno Expandido;
EPW - EnergyPlus Weather File;
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística; ICF – Insulating Concrete Forms;
ICFA - Insulating Concrete Forms Association; INMET - Instituto Nacional de Meteorologia;
IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo; LSF - Light Steel Framing;
MB - Normas de Método de Ensaio; MTF - MoistureTransfer Function;
PATH - Partnership for Advancing Technology in Housing; PCA - Portland Cement Association;
SINAPI - Sistema Nacional de Preços e Índices para a Construção Civil; SINDUSCON-MG - Sindicato Da Indústria Da Construção Civil No Estado De Minas Gerais;
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Análise comparativa técnico-financeira entre construção em alvenaria
convencional e sistema de formas isolantes de EPS.
2. Tema: 30101000 – Construção Civil.
3. Delimitação do Tema: Desempenho térmico. 4. Proponente(s): Lillian Graziely da Silva Costa. 5. Orientador(a): Dr-Ing. Marlon Leão.
6. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso –
UNEMAT.
7. Público Alvo: Acadêmicos, Pesquisadores, Professores e profissionais das
áreas de Engenharia Civil e Arquitetura.
8. Localização: Avenida Francisco de Aquino Correa; S/n; Bairro Aquarela das
Artes; Sinop-MT.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 8 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 9 3 JUSTIFICATIVA... 10 4 OBJETIVOS ... 11 4.1 OBJETIVO GERAL ... 11 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 11 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 125.1 SISTEMAS DE VEDAÇÕES VERTICAIS ... 12
5.2 SISTEMA DE VEDAÇÃO CONVENCIONAL ... 12
5.2.1 Características ... 14
5.2.2 Processo Executivo... 15
5.2.2.1 Fundação ... 15
5.2.2.2 Estrutura de Concreto Armado ... 15
5.2.2.3 Alvenaria ... 16
5.2.2.4 Instalações ... 16
5.2.2.5 Revestimentos ... 17
5.2.2.6 Cobertura ... 17
5.2.3 Desempenho dos Blocos cerâmicos ... 17
5.2.3.1 Desempenho térmico ... 18
5.2.3.2 Desempenho acústico... 18
5.2.3.3 Resistência ao fogo... 19
5.2.3.4 Durabilidade ... 19
5.3 SISTEMA INSULATED CONCRETE FORMS – ICF ... 19
5.3.1 Características do Sistema ICF ... 21
5.3.2 Propriedades ... 25 5.3.2.1 Propriedades Estruturais ... 26 5.3.2.2 Resistência ao Fogo ... 26 5.3.2.3 Durabilidade ... 26 5.3.2.4 Isolamento Acústico ... 27 5.3.2.5 Isolamento Térmico... 27 5.3.3 Processo Executivo... 27 5.3.3.1 Fundação ... 28 5.3.3.2 Estrutura e Vedação ... 28 5.3.3.3 Instalações ... 29
5.3.3.4 Revestimento das Paredes ... 30
5.3.3.6 Cobertura ... 31 5.4 NORMA DE DESEMPENHO ... 31 5.5 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL ... 34 5.6 SUSTENTABILIDADE ... 35 5.7 ORÇAMENTO ... 36 5.8 ESTADO DA ARTE ... 37 6 METODOLOGIA ... 39 6.1 ÁREA DE ESTUDO... 39 6.2 OBJETO DE ESTUDO ... 40
6.3 PARTE 01 – ÁNALISE DO DESEMPENHO TÉRMICO ... 42
6.4 PARTE 02 – CÁLCULO DE CUSTOS ... 47
6.5 PARTE 03 – CÁLCULO DA EMISSÃO DE CO2... 49
7 CRONOGRAMA ... 52
1 INTRODUÇÃO
O mundo vem passando por constantes mudanças tecnológicas, e é cada vez mais comum o surgimento de novas técnicas de produção, que se atualizam com maior frequência e alteram constantemente a forma de utilização de outros métodos e produtos que já são utilizados. O surgimento dessas novas tecnologias, acarretou também em um aumento considerável na população mundial, o que imediatamente proporciona o crescimento do setor da construção civil e consequentemente aumenta a economia local (SOUSA; MARQUES; ARAUJO, 2019).
No entanto, houve também um aumento na utilização de recursos naturais, principalmente pela indústria da construção civil, fator esse que associado com o grande volume de resíduos gerados e com o alto índice de desperdício durante a fase de execução das obras, em torno de 35% a 40% do material empregado na obra, acaba gerando bastante discussão por parte da sociedade (BASTOS JUNIOR, 2018).
Por isso o tema sustentabilidade tem sido assunto muito frequente na indústria da construção civil, com surgimento de métodos que visam diminuir o desperdício de recursos naturais e melhorar a eficiência das edificações, desse modo os sistemas construtivos do tipo modular são uma alternativa altamente vantajosa, já que os mesmos apresentam os requisitos de rapidez, qualidade, sustentabilidade, conforto térmico, acústico e impermeabilidade (REIS et al.,2015).
O sistema construtivo Insulating Concrete Forms - ICF, método de construção modular que utiliza formas de Poliestireno Expandido – EPS, é uma das alternativas usadas para amenizar o problema de desperdício e melhorar o conforto térmico das edificações. O EPS por sua vez, ganhou uma posição estável na construção civil pelo fato de ser um material leve, com alta resistência, fácil de ser manusear e de baixo custo (ABRAPEX, 2019), além de ser um bom isolante térmico permitindo uma redução na potência de refrigeração dos sistemas de condicionamento de ar, trazendo maior conforto e economia nos gastos de energia elétrica. (TESSARI, 2006).
2 PROBLEMATIZAÇÃO
O estado de Mato Grosso está em constante desenvolvimento, e o número crescente de habitantes mostra isso. Segundo os dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE de 2019, a população estimada para o estado do Mato Grosso é de aproximadamente 3.484.466 habitantes, por volta de 14% a mais que em 2010, onde a população era de 3.035.122 de habitantes, sendo que entre as 20 cidades mais populosas do estado, 9 estão localizadas na região norte do estado, uma das que mais cresceram no estado.
Esse crescimento regional provoca um aumento no setor da construção civil, pois as novas habitações são justamente para suprir a falta de moradias para os novos habitantes, e dessa maneira a utilização de recursos naturais aumenta, que associado com o número de resíduos e desperdícios gerados durante a fase de execução da obra, acaba por tornar a mesma mais cara e demorada.
Outro fator a se considerar são as temperaturas elevadas em quase metade do ano na região norte do estado. É comum que haja grandes períodos de chuvas constantes, seguidos por longos meses de estiagem onde as temperaturas são elevadas, podendo ser maiores até que 40°C. Sendo assim as construções executadas com alvenaria convencional, podem não ser suficientemente isoladas para que haja um conforto térmico para os usuários dessas edifícios, principalmente nos períodos onde há escassez de chuva e o calor excessivo faz com que o uso de ar condicionado seja elevado, provocando maior consumo de energia elétrica e, consequentemente, aumenta a conta de energia.
Desse modo, a busca por métodos construtivos mais sustentáveis e eficientes se torna cada vez mais constante. Neste cenário, o sistema construtivo
Insulated Concrete Forms – ICF, apresenta um grande potencial para
construções futuras, pois o mesmo possui baixa condutividade térmica, além reduzir os prazos de execução das obras, ao eliminar grande parte dos desperdícios causados, com melhor aproveitamento da mão-de-obra (BASTOS JUNIOR, 2019).
3 JUSTIFICATIVA
O sistema ICF é bastante difundido em países da América do Norte e Europa. Nesses lugares o conhecimento a respeito das inúmeras vantagens do sistema é muito amplo, como por exemplo a sua eficácia contra as baixas temperaturas durante o inverno (BASTOS JUNIOR, 2018) motivo pelo qual é bastante utilizado. Por ser feito de EPS, um material com boas propriedades de isolamento térmico (ABRAPEX, 2019) o sistema ICF também é muito eficiente no isolamento de locais onde há predominância de altas temperaturas, e por isso já é utilizado na construção de edificações na cidade de Sinop, município localizado ao norte do estado de Mato Grosso, que possui temperaturas elevadas em épocas de estiagem.
No entanto, o conhecimento sobre as diversas vantagens deste método ainda é limitado nessa região, optando-se assim pela utilização do método convencional de alvenarias de tijolos cerâmicos. Dessa forma, é necessário que haja maior conhecimento da sociedade acerca deste método construtivo e sua eficácia voltada para a diminuição do desperdício de recursos e geração de resíduos provenientes da construção, além de seus inúmeros benefícios contra as altas temperaturas e a diminuição de prazos e custos durante o processo executivo da mesma.
4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GERAL
Realizar um estudo comparativo técnico financeiro entre a construção de alvenarias convencionais e o sistema Insulated Concrete Forms que utiliza formas de EPS para a execução de vedações.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Comparar o nível de desempenho térmico entre uma edificação feita de alvenaria convencional e uma feita pelo sistema ICF por meio de simulação;
Comparar o orçamento total de uma obra executada pelo sistema de alvenaria convencional com uma feita pelo sistema ICF;
Comparar parâmetros de sustentabilidade através das emissões de CO2 na atmosfera entre o sistema construtivo convencional e o sistema ICF.
5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
5.1 SISTEMAS DE VEDAÇÕES VERTICAIS
A correta execução da vedação em uma obra é de suma importância para o edifício ou empreendimento que está sendo construído. A principal função da alvenaria de vedação é a de proteção contra agentes externos, tais como sol, chuva, frio, calor, vento, ruídos provenientes de outros cômodos ou de áreas externas da edificação, entre outras situações que podem causar desconforto ao usuário. Segundo Santos ainda, a alvenaria também serve de suporte para a instalação de outros componentes fundamentais de uma edificação, como sistemas elétricos e hidráulico que geralmente são embutidos na parede (SANTOS, 2014).
Atualmente o principal método de vedação empregado no Brasil é o de alvenaria em blocos cerâmicos, entretanto outros sistemas construtivos começam aos poucos a ganhar espaço no mercado, como por exemplo aqueles que possuem características modulares, como é o caso do sistema construtivo ICF, que utiliza formas de EPS para a execução de alvenarias. Além da rapidez, este sistema acaba por utilizar menos mão de obra se comparado com o método convencional (BASTOS JUNIOR, 2018).
Além disso, há também o fator sustentabilidade, pois as construções em alvenarias convencionais geram muito mais desperdício e entulhos do que as modulares, além de consumir muito mais recursos e tempo, devido ao fato das mesmas serem executadas in loco e em muitos casos sem mão de obra qualificada.
5.2 SISTEMA DE VEDAÇÃO CONVENCIONAL
Apesar de ser um método construtivo antigo e demorado, a alvenaria de vedação convencional ainda é amplamente utilizada em nosso país. As obras executadas com esse tipo de alvenaria são constituídas basicamente pelas unidades de alvenaria (tijolo ou blocos cerâmicos) e pelas juntas de argamassa, sendo que as caraterísticas resultantes da parede se dá pela iteração entre esses dois componentes (SILVA, 2003), além da necessidade de utilização direta de elementos estruturais como vigas e pilares.
De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnica - ABNT NBR 15.270-1, o bloco cerâmico é produzido para ser utilizado especificamente com furos na horizontal (Figura 1), porém pode ser produzido para a utilização com furos na vertical (Figura 2), fator que depende muito da espessura da parede ou até mesmo da especificação do projetista. Além disso, o tipo e número de furos podem sofrer variações, de acordo com as dimensões do bloco.
A argamassa segundo Camacho (2006), é o componente utilizado para fazer a ligação entre os blocos, evitando pontos de concentração de tensões. Segundo o autor ainda, ela é composta de cimento, agregado miúdo, água e cal, e em alguns casos são realizadas adições para melhorar determinadas propriedades.
Figura 1 – Bloco cerâmico de vedação com furos na horizontal. Fonte: NBR 15270-1
Figura 2 – Bloco cerâmico de vedação com furos na vertical. Fonte: NBR 15270-1
Os blocos cerâmicos para vedação constituem as alvenarias externas ou internas sem função estrutural, ou seja, não resistem a outras cargas verticais, além do peso da alvenaria da qual faz parte (ABNT NBR 15.270-1), no entanto
as alvenarias de vedação também podem dar suporte a outros elementos importantes de uma edificação, como esquadrias, tubulações, quadros de luz, elementos decorativos, dentre outros (SILVA, 2003). Geralmente ao se fazer o implemento destes elementos, sobretudo ao passar as tubulações hidráulicas e conduítes elétricos, é preciso quebrar parte da parede já executada, causando a produção de entulho e desperdício de material.
5.2.1 Características
O sistema construtivo convencional se caracteriza principalmente pela necessidade da execução de vigas e pilares como elementos estruturais, sendo estes os responsáveis por absorver e transmitir para a fundação as cargas provenientes das lajes e de outros pavimentos, enquanto os blocos cerâmicos são utilizados somente para preencher os vãos (SOUZA, 2013).
De acordo com a ABNT NBR 6118, as estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que atendam as especificações de utilização descritas em projeto, obedecendo aos requisitos de segurança, estabilidade e bom desempenho em serviço. Isso se aplica, não somente as estruturas de concreto armado, mas também a qualquer outro tipo de estrutura ou elemento que irá compor uma obra. Sendo assim, o sistema de alvenaria convencional deve atender a esses requisitos básicos, dando ênfase para o bom desempenho em serviço.
Como principais propriedades a serem analisadas para que esse bom desempenho em serviço ocorra, a ABNT NBR 15.270-3 determina uma série de características geométricas, físicas e mecânicas que os blocos cerâmicos devem apresentar. Para as características geométricas a norma cita a determinação da medida das faces (dimensões efetivas), da espessura dos septos e paredes externas dos blocos, do desvio em relação ao esquadro, da regularidade das faces, da área bruta e da área líquida. Como características físicas, cita a determinação da massa seca e do índice de absorção de água. Por fim, como características mecânicas, traz a determinação da resistência dos blocos e do índice de absorção inicial.
Uma vantagem de construir com alvenarias cerâmicas é que, por ser um método difundido em todo o país, há facilidade de encontrar mão de e por um
preço relativamente baixo, uma vez que a maioria dos trabalhadores não possui capacitação para tal função fazendo com que os salários sejam menores, o que por outro lado nos traz uma grande desvantagem, pois como não há especialização por parte dos funcionários as chances de erros são muito maiores, podendo trazer dessa maneira maiores prejuízos a construção.
5.2.2 Processo Executivo
O processo de execução das construções em alvenarias convencionais segue as seguintes etapas:
Fundação;
Estrutura de concreto armado; Alvenaria;
Instalações; Revestimento; Cobertura. 5.2.2.1 Fundação
A escolha do tipo de fundação é de suma importância para a obra, pois suporta todas as cargas provenientes da edificação, e a mesma depende de inúmeros fatores, como tipo de solo, altura do lençol freático, quantidade de carga solicitada, tipo de empreendimento que se está construindo, entre outros. De acordo com Domarascki e Fagiani (2009), para a construção de fundações em obras de pequeno porte geralmente se opta por executar bases de concreto ou radier, pois essas são os tipos mais simples e econômicas, no entanto existem projetos em que as mesmas se tornam inviáveis em função da solicitação de cargas ser muito alta, optando-se por outros tipos de fundações.
5.2.2.2 Estrutura de Concreto Armado
As estruturas de concreto armado, compreendem todos os elementos da superestrutura que tem função de absorver e transmitir as cargas para a fundação, como lajes, vigas e pilares, e devem atender aos requisitos mínimos de qualidade descritos na ABNT NBR 6118, bem como as condições especificados pelo autor do projeto.
A execução correta das estruturas é de suma importância para a funcionalidade e durabilidade da edificação, por isso é preciso se atentar para que todas as especificações estabelecidas pela norma sejam atendidas, seguindo à risca todos os parâmetros exigidos, como classe de agressividade ambiental, cobrimento mínimo e taxas de armaduras obtidas durante a fase de cálculo estrutural, verificando sempre se a execução da mesma está conforme projetada, permitindo uma melhor interação entre os elementos estruturais e de vedação.
5.2.2.3 Alvenaria
O assentamento da primeira fiada de blocos, começa logo após a execução das superestruturas, sendo que nos casos em que as alvenarias se encontrarem em pavimentos superiores, deve-se aguardar um período mínimo de 28 dias para a retirada das escoras e só então iniciar o processo de assentamento, que deve ser feito de forma simultânea para todas as paredes, evitando assim a sobrecarga em determinados pontos da estrutura (THOMAZ et al., 2009).
De acordo com o Código de Práticas n°1, antes de começar a assentar as alvenarias, deve-se fazer a locação das mesmas, levando em consideração os locais onde se encontrarão as esquadrias, verificar o posicionamento de outros elementos como eletrodutos, tubos de água, arranque de pilares, entre outros, com cuidado para que a parede permaneça nivelada.
Após a elevação das alvenarias, é necessário fazer o encunhamento da mesma com os demais elementos estruturais, realizada com tijolos maciços ou argamassas aditivadas com expansor para preencher as lacunas e evitar o surgimento de fissuras devido a transmissão de esforços (TRES, 2017).
5.2.2.4 Instalações
As instalações elétricas, hidráulicas e sanitárias geralmente são executadas após o levantamento das alvenarias, pois alguns componentes das mesmas precisam ser embutidos na parede, no entanto o Código de Práticas n°1 recomenda que para casos em que os blocos tiverem seus furos dispostos na vertical (Figura 02), elas sejam executadas durante o processo de
assentamento das paredes, caso contrário, vai ser necessário quebrar a parede para que possa ser feita a implementação das mesmas.
5.2.2.5 Revestimentos
Depois da alvenaria finalizada, é executado o revestimento com aplicação de chapisco e reboco, com argamassa de cimento, cal e areia, trabalho este que na maioria das vezes é totalmente artesanal (DOMARASCKI; FAGIANI, 2009). Existem diversos tipos de revestimentos que podem ser aplicados as paredes, como texturas, tintas, cerâmicas e gesso, mas é preciso se atentar quanto ao local de aplicação, se é em área interna ou externa, pois as condições ambientais serão diferentes para ambos os casos, e é preciso escolher o tipo especifico de produto para cada condição (DOMARASCKI; FAGIANI, 2009).
5.2.2.6 Cobertura
A cobertura, assim como as alvenarias é o elemento que irá proteger a edificação contra a ação de agentes externos, além de fazer parte do sistema de capitação de águas pluviais (OLIVEIRA, 1997). Segundo Oliveira, uma estrutura de telhado pode ser composta por: tesouras, arcos, terças, caibros, ripas, contraventamentos e mão-francesa, além dos elementos para a captação das águas pluviais, como calhas e rufos.
5.2.3 Desempenho dos Blocos cerâmicos
O desempenho do sistema de vedação de blocos cerâmicos é de suma importância para a durabilidade e funcionalidade de uma edificação. Os blocos cerâmicos devem ser caracterizados de acordo com a sua fabricação, pois um mesmo componente pode apresentar desempenho diferente se produzido com materiais de propriedades diferentes dos outros (PAULUZZI BLOCOS CERÂMICOS, 2017).
Algumas propriedades devem ser levadas em consideração para que haja um bom desempenho da edificação sendo as principais: desempenho térmico, desempenho acústico, controle da passagem de ar, proteção e resistência contra a ação do fogo, controle de iluminação tanto natural como artificial e durabilidade (MARQUES, 2013).
Todas essas propriedades e muitas outras, podem ser determinadas a partir da ABNT NBR 15.575, norma brasileira de desempenho em edificações habitacionais, que traz todos os requisitos que devem ser analisados e seguidos para que o usuário se sinta confortável em uma edificação, mostrando ainda todos os procedimentos que devem ser realizados para que cada componente da edificação obtenha o desempenho mínimo.
5.2.3.1 Desempenho térmico
Essa provavelmente é uma das propriedades mais importantes em uma edificação, pois o conforto térmico do usuário é um dos requisitos para o bom desempenho da edificação. Alguns fatores que podem influenciar no desempenho térmico das alvenarias em blocos cerâmicos são a densidade da argila utilizada na fabricação e densidade da argamassa de assentamento das paredes, além da geometria do bloco que podem ter diferentes dimensões e direção dos furos (horizontal ou vertical). O tipo de revestimento aplicado e sua espessura também influenciam no desempenho térmico, pois os mesmos podem apresentar propriedades que ajudam a melhorar as características das paredes de blocos cerâmicos (PAULUZZI BLOCOS CERÂMICOS, 2017).
5.2.3.2 Desempenho acústico
O desempenho acústico dos ambientes, é determinado a partir do conjunto total de sistemas construtivos que delimitam o ambiente (PAULUZZI BLOCOS CERÂMICOS, 2017). No entanto, os sistemas individualmente devem atender o desempenho mínimo estabelecido por norma, e o desempenho total dependerá dos resultados individuais de cada um dos componentes do conjunto, principalmente dos blocos cerâmicos. Sendo assim, a responsabilidade de especificar os determinados níveis de desempenho acústico dos blocos é do fabricante, que podem ser obtidos através de ensaios em laboratório (PAULUZZI BLOCOS CERÂMICOS, 2017).
De acordo com a Pauluzzi Blocos Cerâmicos (2017), alguns fatores que podem influenciar o desempenho acústico são: geometria dos blocos, massa da parede, as propriedades da argila (densidade), as propriedades da argamassa
de assentamento, tipo e espessura do revestimento utilizado bem como suas propriedades, o encunhamento da alvenaria de vedação com a viga, entre outros.
5.2.3.3 Resistência ao fogo
Os sistemas de vedações devem atender a ABNT NBR 14.432, visando controlar a propagação do fogo e preservar a estabilidade estrutural da edificação afetada pelo incêndio (PAULUZZI BLOCOS CERÂMICOS, 2017). Pela norma, as edificações de ocupação residencial devem resistir a um tempo mínimo de 30 minutos.
Entre os fatores que podem influenciar na segurança contra as chamas, pode-se considerar a geometria dos blocos, a densidade da argila, a qualidade da queima dos blocos, preenchimento das juntas, além do acabamento que será realizado na parede, pois existem inúmeros materiais de revestimento e tintas com propriedades capazes de retardar a propagação das chamas em caso de incêndios (PAULUZZI BLOCOS CERÂMICOS, 2017).
5.2.3.4 Durabilidade
A durabilidade das paredes cerâmicas depende de inúmeros fatores, como a manutenção adequada e rotineira, que devem ser descritas no manual de uso da edificação, sendo este elaborado para que a edificação continue com um bom desempenho durante toda a vida útil da mesma (PAULUZZI BLOCOS CERÂMICOS, 2017).
5.3 SISTEMA INSULATED CONCRETE FORMS – ICF
O sistema ICF é um método de construção que utiliza formas de EPS preenchidas com concreto armado, formando paredes estruturais e de vedação ao mesmo tempo em uma edificação. Dessa forma o concreto armado fica isolado entre duas camadas de EPS, que é comprovado ser um material com propriedades isolantes, sendo bastante utilizado por países do hemisfério norte,
que constroem de modo atualizado e econômico, visando a economia de energia (ABRAPEX, 2019).
A Figura 3, mostra o interior de uma parede em ICF, mostrando a colocação de aço na vertical e horizontal, alternando seu posicionamento entre os vergalhões que estão na vertical, além dos painéis em EPS nas laterais que são preenchidos com concreto.
Figura 3 – Seção de uma parede de ICF
Fonte: Buildblock Building Systems – ICF Installation and Technical Manual, 2015.
O sistema Insulated Concrete Forms - ICF, surgiu em meados de 1940, quando teve sua primeira patente registrada pelos suíços August Schnell e Alex Bosshard. Eles utilizavam resíduos de madeira cerrada misturado com cimento para a confecção dos blocos que, por apresentarem boas características isolantes, começaram a ser utilizados para a construção de alvenarias, com reforço de aço e concreto em seu núcleo fornecendo assim valores estruturais (NASVIK, 2001). A primeira patente de uma ICF de poliestireno veio a surgir somente em 1966 no Canadá e dois anos depois em 1968 nos Estados Unidos, ambas patenteadas por Werner Gregori. (ICF Builder Magazine, 2011).
No começo dos anos 90, quando o preço da madeira nos Estados Unidos aumentou de forma significativa, o ICF começou a se tornar um método alternativo de construção, o que deixou o mercado mais competitivo. Em 1995 a Associação de Concreto Portland (Portland Cement Association – PCA) dos Estados Unidos ajudou a criar a Associação de Formas de Concreto Isolantes
(Insulating Concrete Forms Association – ICFA), o que acabou impulsionando as construções residenciais em ICF (NASVIK, 2001).
O sistema ICF foi trazido para o Brasil no final da década de 1990, e desde então o mesmo vem se disseminando e aos poucos tem ganhado notoriedade, podendo ser usado em obras de pequeno, médio e grande porte (JESUS; BARRETO, 2018), no entanto sua utilização ainda é pouco conhecida, bem como seus benefícios.
5.3.1 Características do Sistema ICF
O sistema ICF, se destaca dos demais sistemas modulares por ser um sistema de construção tecnicamente avançado e altamente sustentável. De acordo com a ICF Construtora Inteligente, como ele não é um sistema pré-fabricado e por possuir menos processos executivos, permite-se que se tenha uma poupança considerável com os custos totais da obra. Alguns fatores que contribuem para essa economia são citados a seguir:
1) Por ser um sistema que dispensa a execução de vigas e pilares, a utilização de formas para a concretagem das mesmas não é necessária, e o uso de madeira se torna menor do que em outras construções, provocando uma diminuição de gastos, pois suas alvenarias desempenham tanto a função de paredes de vedação como a de paredes estruturais simultaneamente;
2) Por ser uma estrutura mais leve que a de bloco cerâmicos, chega a se ter uma redução de aproximadamente 45% do seu peso próprio em comparação com a alvenaria estrutural convencional, trazendo dessa maneira um alivio de cargas para a fundação, e consequentemente menores gastos com a mesma;
3) Por ser um material de fácil manuseio e montagem rápida, as formas de EPS fazem com que a construção se torne ágil e de fácil execução, diminuindo o tempo de obra, o que pode ser favorável
caso esteja se construindo um empreendimento com fins lucrativos.
Para a confecção das formas utilizadas nesse sistema, utiliza-se como principal elemento o poliestireno expandido – EPS, comumente conhecido como Isopor®. O EPS, comprovado material isolante, é um plástico celular derivado do petróleo, que no estado compacto, é um material rígido, incolor e transparente, sendo aplicado na construção civil visando economia energética (SANTOS et al, 2013). Quando na forma de espuma plástica com micro células fechadas, é composto basicamente de 2% de poliestireno e 98% de vazios contendo ar, na cor branca, não poluente, fisicamente estável, onde sua qualidade isolante é melhor quando o material está em temperaturas que variam de -70°C a 80°C (ABRAPEX, 2019).
De acordo com a Associação Brasileira de Poliestireno Expandido – ABRAPEX, o EPS não é um material biodegradável, isto é, não pode ser decomposto pelo meio ambiente e por isso permanece sem contaminar o solo mesmo quando descartado de maneira incorreta, no entanto ele é 100% reciclável, podendo ser reutilizado de várias maneiras como mostra a figura 4, sendo dessa forma um material sustentável.
Figura 4 – Processos de reciclagem do EPS Fonte: ABRAPEX, 2019
Segundo PATH (Partnership for Advancing Technology in Housing) (2002), o sistema ICF pode ser separado em três categorias, de acordo com a forma em que o concreto fica disposto dentro da parede. São elas:
Sistema ICF de paredes planas (wall flat): parede de concreto sólido
com espessura uniforme, moldadas dentro de formas de EPS produzidas para o sistema ICF (Figura 5).
Figura 5 – Sistema ICF wall flat Fonte: PATH, 2002
Sistema ICF de paredes grade de Waffle (waffle-grid): parede de
concreto sólida, com teia de concreto entre os elementos da forma em ICF e o núcleo horizontal e vertical também de concreto (Figura 6). O nome é dado devido ao fato dos núcleos verticais e horizontais de concreto serem mais espessos e as teias de concreto mais finas, criando o aspecto de um waffle.
Figura 6 – Sistema ICF waffle-grid Fonte: PATH, 2002
Sistema ICF de paredes grade de tela (screen-grid): parede com
núcleos de concreto bem espaçados na vertical e horizontal, que possui espaços vazios entre o concreto e os elementos da forma de ICF (Figura 7).
Figura 7 – Sistema ICF grade de tela Fonte: PATH, 2002
De acordo com Bastos Junior (2018), boa parte das empresas brasileiras costumam trabalhar com formas isolantes das categorias de parede plana e parede grade de tela. A empresa ICF Construtora Inteligente, situada na cidade de Sinop – MT, trabalha com a categoria de parede grade de tela, e suas formas seguem as especificações da Figura 8.
Figura 8 – Detalhe formas de EPS Fonte: ICF Construtora Inteligente, 2019
5.3.2 Propriedades
Por ser uma tecnologia relativamente nova, não existe uma norma especifica a se respaldar, e que traga algumas informações sobre as
propriedades de desempenho das edificações construídas pelo método ICF. Pensando nisso, foram realizados alguns estudos de avaliação pela PATH dos Estados Unidos, com a intenção de padronizar alguns conceitos sobre o sistema construtivo ICF, podendo citar algumas delas como sendo propriedades estruturais, isolamento térmico, resistência ao fogo, durabilidade e isolamento acústico.
5.3.2.1 Propriedades Estruturais
Apesar de serem leves, as formas em EPS utilizadas para a execução do sistema ICF também desempenham função estrutural na edificação. A estrutura da alvenaria em si, é bastante parecida com a de paredes pré-moldadas, no entanto os blocos de EPS em que as paredes são moldadas, são utilizadas como o elemento que faz a vedação, sendo essas deixadas no local (LEWIS, 2000).
5.3.2.2 Resistência ao Fogo
O sistema ICF apresenta boa resistência ao fogo, pois as formas utilizadas para a execução da mesma são constituídas de um material anti-chamas, que é testado e aprovado pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo – IPT, atendendo ainda os critérios de avaliação estabelecidos pela Norma de Método de Ensaio MB-1192/77, que determina o grau de resistência a chamas para diversos componentes construtivos (ISOCRET-ICF, 2019).
O EPS apresenta ainda, diferentes classificações de acordo com algumas características técnicas. Para o sistema ICF, são utilizados blocos com classificação EPS-F que possuem melhor capacidade de resistir e retardar o fogo (ISOFORM, 2019). Além disso, os blocos são revestidos por outros materiais não inflamáveis e pouco prováveis de causarem a propagação de chamas caso ocorra algum incêndio, como argamassas, cerâmicas, rebocos, entre outros.
5.3.2.3 Durabilidade
O EPS apresenta diversas propriedades que se mantem inalteradas durante o longo tempo de vida do material, que por sua vez é inerte e não se degrada conforme o passar dos anos, por isso ele é resistente ao envelhecimento. Uma característica importante é que a parede de concreto armado permanece confinada dentro da forma de EPS, ficando dessa maneira
isenta de fissuras, trincas e rachaduras, trazendo assim, maior vida útil ao empreendimento (ICF CONSTRUTORA INTELIGENTE, 2019).
5.3.2.4 Isolamento Acústico
O EPS é uma opção eficaz e barata para os problemas relacionados à acústica. Quando os ruídos passam pelas paredes, uma das soluções geralmente utilizadas é aumentar a espessura da mesma, no entanto essa é uma solução economicamente inviável, e por isso as paredes feitas com blocos de EPS são uma solução viável e eficaz, uma vez que elas atenuam os ruídos vindos de outros ambientes, sem precisar aumentar a espessura da parede e sem maiores gastos (TESSARI, 2006).
5.3.2.5 Isolamento Térmico
O material a ser utilizado como isolante térmico deve ser escolhido não somente por suas qualidades, mas também por seu custo final, e nesse aspecto o EPS está bem situado, sendo um dos mais utilizados para essa finalidade (TESSARI, 2006). A autora diz ainda, que o EPS possui fácil manipulação e corte, além de uma estrutura resistente e impermeável que associado com o baixo coeficiente de condutividade térmico trazem inúmeras vantagens e dão mais conforto ao usuário.
5.3.3 Processo Executivo
O processo de execução é relativamente simples, e consiste nas seguintes etapas, apresentados de acordo com a empresa ICF Construtora Inteligente:
Fundação;
Estrutura e Vedação; Instalações
Revestimento das Paredes; Lajes e Forro;
5.3.3.1 Fundação
O terreno em que será executada a construção deverá estar limpo, compactado e nivelado, antes dos trabalhos de escavação das fundações, sendo que a determinação da mesma que deverá ser especificada pelo projetista. Por se tratar de um sistema com estruturas mais leves, não é necessário a execução de fundações profundas, optando-se geralmente pela execução de vigas baldrames e bases ou radier. De acordo com a ICF Construtora Inteligente, em qualquer uma das escolhas de fundação, deve-se deixar esperas de aço CA-50 de bitola a ser determinada de acordo com o cálculo estrutural, com comprimento de 60 centímetros a partir do radier ou baldrame, para que se possa direcionar a primeira fiada de blocos (Figura 8).
Figura 9 - Fundação em radier com esperas de aço Fonte: ICF Construtora Inteligente, 2019
5.3.3.2 Estrutura e Vedação
Deve-se iniciar por um ponto fixo, de preferência a esquina de uma parede para começar a fazer a demarcação das futuras alvenarias, e a medida que se começa a assentar a primeira fiada e se vai avançando por todo perímetro das paredes, coloca-se uma guia de madeira do lado interior e exterior das paredes para se certificar que a mesma está alinhada (IFORMS, 2019).
Após a verificação de que a primeira fiada está devidamente fixa e alinhada, inicia-se o processo de montagem dos blocos de EPS. A armadura vertical é fixada logo após a colocação da primeira fiada, com bitola e
espaçamentos de acordo com o cálculo estrutural realizado, enquanto a armadura horizontal é fixada a cada três blocos, iniciando a partir do fim da primeira fiada (Figura 10).
A concretagem das formas pode ser realizada por etapas ou em uma só operação. É importante a colocação de suportes de madeira nas paredes antes da concretagem, para evitar o desalinhamento das formas até a colocação do concreto, que pode ser feito de forma manual ou por meio de bombas. Quando a concretagem é feita por etapas, é recomendado que se cubra os encaixes superiores das formas com perfis U galvanizados ou médias canas de PVC para evitar que restos de concreto fiquem presos entre esses encaixes, facilitando assim a montagem das formas posteriores (IFORMS, 2019).
Figura 10 – Primeira fiada de formas em ICF já concretadas Fonte: ICF Construtora Inteligente
5.3.3.3 Instalações
Segundo a ICF Construtora Inteligente, para a instalação dos eletrodutos e tubulações de até 35 mm de diâmetro, os recortes são feitos diretamente nas formas de EPS, sem que haja necessidade de furar o concreto. Para instalações de tubos com diâmetros maiores, as mesmas devem ser colocadas dentro da parede antes da concretagem, evitando o corte do concreto (Figura 11).
Figura 11 – Instalações eletricas e hidráulicas Fonte: Iforms, 2019
5.3.3.4 Revestimento das Paredes
Para o revestimento, é utilizada uma argamassa de cimento colante com uma resina própria para aderência em superfícies de EPS. Após o tempo de cura que é de aproximadamente 72 horas, aplica-se o reboco, com espessura entre 15 a 20 mm (Figura 12) (ICF CONSTRUTORA INTELIGENTE, 2019).
Figura 12 – Paredes sem acabamento/ parede com chapisco/ parede com reboco Fonte: ICF Construtora Inteligente, 2019.
5.3.3.5 Lajes e Forro
Dependendo do projeto a ser executado, os forros e lajes poderão ser executadas com diferentes materiais, como lajes de painéis e lajotas em EPS ou cerâmicas, além de treliças unidirecionais. Ao terminar o assentamento das paredes estruturais, são deixados arranques com a função de negativar as treliças das lajes pré-moldadas, para que posteriormente seja feito o recobrimento da superfície com concreto, com armação em tela de aço ou malha
similar. Outra opção é fazer o uso de lajes protendidas (Figura 13) (ICF CONSTRUTORA INTELIGENTE, 2019).
Figura 13 – Lajes e forros Fonte: ICF Construtora Inteligente, 2019.
5.3.3.6 Cobertura
Para a cobertura, o sistema ICF utiliza o método tradicional, formado por estruturas convencionais, com seções padronizadas, podendo utilizar qualquer tipo de material, seja de madeira ou metal. Os elementos do telhado, como tesouras, terças, calhas, entre outros, deverão ser apropriados para cada projeto especifico, com alta resistência à compressão e de boa qualidade (Figura 14) (ICF CONSTRUTORA INTELIGENTE, 2019).
Figura 14 – Sistema convencional de cobertura Fonte: ICF Construtora Inteligente, 2019.
5.4 NORMA DE DESEMPENHO
A norma brasileira que traz todos os parâmetros a respeito do desempenho exigido para as edificações habitacionais é a ABNT NBR 15.575,
em vigor desde 2013. A norma traz as exigências mínimas que devem ser atendidas para garantir o conforto dos usuários, com tópicos a respeito do desempenho térmico, desempenho acústico e desempenho luminoso, mostrando ainda os procedimentos a serem seguidos para avaliação de habitações.
Com relação ao desempenho térmico, a norma determina uma série de exigências a respeito das temperaturas máximas e mínimas diárias aceitas para o interior das edificações, tabelas com valores mínimos admissíveis para capacidade e transmitância térmica de paredes externas (Tabela 1 e Tabela 2), bem como seus métodos de avaliação, além de um mapa com todas as zonas bioclimáticas brasileiras a serem consideradas para realizar os procedimentos (Figura 15).
Figura 15 - Zonas Bioclimáticas Brasileiras Fonte: ABNT NBR 15.575, 2013
Tabela 1 – Transmitancia térmica de paredes externas Fonte: ABNT NBR 15.575, 2013
Tabela 2 – Capacidade térmica de paredes externas Fonte: ABNT NBR 15.575, 2013
Para o desempenho acústico a NBR 15.575 apresenta os valores de desempenho mínimo de Diferença Padronizada de Nível Ponderada (DnT, w), que os sistemas de vedações verticais internas devem apresentar (Tabela 3), ou seja, os níveis de isolamento de ruídos aéreos entre os ambientes.
Tabela 3 - Valores mínimos da diferença padronizada de nível ponderada, DnT,w entre ambientes
Fonte: ABNT NBR 15.575, 2013
Sobre o desempenho luminoso, a norma mostra os níveis de iluminância a serem considerados no geral para a iluminação natural, podendo estes serem verificados por meio de simulação (Tabela 4).
Tabela 4 – Níveis de iluminância geral para iluminação natural Fonte: ABNT NBR 15.575, 2013
5.5 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Existem vários softwares para a realização de simulações de desempenho térmico, no entanto o software mais utilizado para realizar as simulações é Energy Plus, distribuído pelo departamento dos Estados Unidos, recomendado inclusive pela ABNT NBR 15.575. O programa foi desenvolvido especificamente para simulação de carga térmica e análise energética de edificações com diferentes sistemas, além de possibilitar o cálculo da infiltração de ar para as diferentes zonas climáticas, calcular os índices de conforto térmico e também possui capacidade integração com outros sistemas (Melo; Westphal; Matos, 2009).
No entanto, o Energy Plus possui uma interface de modelação não muito amigável, utilizando-se assim o auxílio do programa Design Builder, para suprir essa necessidade existente. O Design Builder disponibiliza um enorme banco de dados com diversos tipos de materiais e construções que podem ser utilizados para aproximar o modelo de simulação ao máximo possível com o modelo real (Bremenkamp et al., 2016).
O Design Builder dispõe de três algoritmos de simulação, sendo eles o MTF (MoistureTransfer Function - Função de transferência por umidade) que considera a absorção de vapor na edificação, o EMPD (Effective Moisture
Penetration Depth - Umidade efetiva na profundidade de penetração) que apesar
de considerar a difusão de calor sensível e o armazenamento de umidade nas superfícies internas, precisa de informações adicionais das características de umidade dos materiais, e o CTF (Conduction Transfer Function - Função de
transferência por condução), que não leva em consideração o armazenamento ou difusão de umidade nos elementos de construção, considerando apenas o calor sensível (MORAES, 2017).
5.6 SUSTENTABILIDADE
A sustentabilidade é um tema discutido com frequência no ramo da construção civil, já que a mesma é uma das que mais utilizam de recursos naturais, se tornando um ramo altamente insustentável (BASTOS JUNIOR, 2018). De acordo com Cunha (2013), a construção sustentável é um modelo que utiliza materiais ecológicos e soluções tecnológicas inteligentes com intuito de promover a redução da poluição, ocasionando a economia de recursos para os usuários. Pode-se dizer que a principal característica é a de promover intervenções sobre o meio ambiente sem esgotar os recursos naturais, preservando-os para as gerações futuras (CUNHA, 2013).
Essas medidas de sustentabilidade devem ser aplicadas desde a fabricação dos materiais a serem utilizados na obra, até o final de sua vida útil, pois a indústria da construção civil é uma das maiores causadoras da emissão dos gases de efeito estufa, como CO2, responsável por 30% das emissões de carbono (JALALI; TARGAL, 2010).
Os blocos cerâmicos passam por um processo de queima durante sua fabricação, sendo essa a parte mais importante, pois é nesta fase que produto sofre as reações e transformações químicas e físicas necessárias para que ele alcance as propriedades requeridas (BASTOS, 2003). Segundo Bastos ainda, a queima é feita com materiais combustíveis como carvão, serragem ou lenha, gerando gases de combustão que são altamente nocivos ao meio ambiente e causadores do efeito estufa.
O EPS por sua vez, é um material derivado do petróleo, recurso não renovável, considerado de alto impacto ambiental devido a sua origem e a difícil extração (FORLIN, 2014). No entanto, seu processo de fabricação e utilização podem ser considerados ecológicos, pois o mesmo utiliza de processos que não causam tantos impactos ambientais.
Para ambos os métodos construtivos, no entanto devem ser considerados os demais materiais utilizados, como aço, concreto, tintas, madeira, entre outros,
analisando sempre os impactos que esses produtos vão ocasionar para o meio ambiente, bem como a possibilidade de reutilização das mesmas.
5.7 ORÇAMENTO
A parte mais importante de um empreendimento para a maioria dos clientes é definitivamente a avaliação de custos, pois é isso que vai definir a viabilidade da obra. De acordo com Tisaka (2006), o orçamento deve ser o mais fiel possível com a realidade de cada empreendimento, no entanto muitas vezes são tomados como referência valores convencionais de acordo com a caraterística da obra ou serviço prestado.
Existem inúmeros ferramentas para orçamentação, sendo algumas delas o Custo Unitário Básico - CUB/m², Sistema Nacional de Preços e Índices para a Construção Civil - SINAPI e as Tabelas de Composição de Preços para Orçamento – TCPO, entre outros.
O CUB/m² é a ferramenta que possibilita a primeira referência de custos dos mais diversos empreendimentos, e permite também o acompanhamento da evolução desses custos ao longo do tempo (SINDUSCON MG, 2007). No entanto, o CUB/m², leva em consideração como o próprio nome já diz, o custo do metro quadrado da edificação de acordo com a classe social do empreendimento, excluindo cálculos de custos adicionais como fundações, equipamento e instalações, obras e serviços complementares, além de taxas, impostos e projetos (SINDUSCON-MG, 2007).
O SINAPI, por sua vez, é utilizado principalmente na elaboração de orçamentos para contratação de obras públicas que utilizam de recursos da União, e o mesmo dispõe de um banco com dados referentes a insumos, composições de serviços e orçamentos de referência, atualizados e publicados mensalmente para consulta pública via internet (CAIXA, 2018). Por ser utilizado geralmente para orçar obras públicas, ele não leva em consideração certos tipos de sistemas construtivos.
Temos ainda a TCPO, onde podem ser encontrados os parâmetros de quantitativos e horas necessárias para a execução dos principais serviços utilizados na construção civil, como taxas horárias de pessoal e equipamentos, trazendo uma ideia bastante próxima da realidade. (TISAKA, 2006).
A primeira parte a ser considerada ao fazer um orçamento são os custos diretos, que é a somatória dos custos unitários de todas as despesas diretamente ligadas a parte de execução da obra, constituído por materiais, mão de obra, equipamentos e toda a infraestrutura de apoio necessária para a execução dos serviços envolvidos na produção da obra (TISAKA, 2006). O autor ainda destaca que para fazer o cálculo dos custos unitários é preciso conhecer os parâmetros de consumo da TCPO, ou seja, quanto de material vai ser utilizado, o número de horas gastas pela mão de obra e pessoal qualificado e número de horas para utilização de cada equipamento por unidade desses serviços, e então multiplicar pelo preço horário e unitário de cada um desses componentes.
A segunda parte, é o cálculo do BDI – Benefícios e Custos Indiretos, que são os custos ligados a administração da obra, tais como despesas de viagem e alimentação de funcionários bem como seus salários, assim como contas relacionadas a obra, transporte de materiais, taxas e impostos, seguros, entre outros, e por fim acrescenta-se o lucro (TISAKI, 2006).
Portanto o orçamento total da obra se dá pela soma do custo direto, BDI mais o lucro.
5.8 ESTADO DA ARTE
Vários estudos foram realizados e publicados em diferentes partes do país com intuito de comparar sistemas construtivos.
Estudos realizados por Penteado e Marinho (2011) na cidade de Curitiba – PR para comparar custos de diferentes sistemas de alvenaria, mostram que a alvenaria estrutural e a alvenaria com blocos de solo-cimento são mais baratas se comparadas com o sistema convencional, utilizando como ferramenta para quantificação de custos, os relatórios do SINAPI e a (TCPO).
Bastos Junior (2018), realizou na região nordeste do país um estudo de viabilidade para o sistema ICF, e ao comparar os custos da implantação do mesmo com o sistema convencional obteve um valor que ficou 55% mais caro. No entanto como a pesquisa foi realizada para a cidade de Mossoró no Rio Grande do Norte, teriam que ser arcadas as despesas com o frete dos materiais, que seriam transportados da cidade Sinop no Mato Grosso, local que abriga uma empresa especializada na utilização do sistema ICF.
Em contrapartida, um estudo realizado na cidade Cuiabá no Mato Grosso, mostrou que a construção com ICF ficou 12,84% mais barata do que com alvenarias convencionais (JESUS; BARRETO, 2018). As autoras utilizaram as tabelas do SINAPI para quantificar os orçamentos para alvenaria convencional, enquanto para o sistema ICF os dados foram fornecidos por uma empresa local, já que não existe um órgão que disponibilize dados detalhados para a obtenção de custos.
Jesus e Barreto (2018) realizaram ainda, estudos para comparar o desempenho térmico da edificação de alvenaria convencional com o sistema ICF, utilizando o método simplificado especificado na NBR 15.575-4. Desse modo, obteve-se que o sistema ICF proporcionou melhor desempenho, já que o mesmo apresentou menor transmitância térmica em relação ao bloco cerâmico.
Ainda em termos de desempenho térmico, temos um estudo realizado por Madruga (2016) no município de Porto Alegre no Rio Grande do Sul, utilizando de simulação computacional com o programa Energy Plus para realizar as simulações. O objetivo era comparar o desempenho térmico de edificações em
Light Steel Framing – LSF com as edificações de blocos cerâmicos, que por sua
vez obteve melhor resultado em dias de verão, enquanto as construções com LSF tiveram melhor desempenho nos dias típicos de inverno.
Partindo agora para trabalhos referentes à sustentabilidade, pode-se citar o trabalho de Tavares (2006), que realizou estudos em sua tese de doutorado a respeito do ciclo de vida das edificações brasileiras, tendo como um dos objetivos determinar um parâmetro de sustentabilidade através de CO2 para cinco modelos de edificações estudadas, que no caso eram habitações para moradores de diferentes classes sociais. Os modelos 01 e 02 foram avaliados como tendo sido executados respectivamente com blocos cerâmicos e blocos de concreto. Para calcular a quantidade de CO2 embutido, autor utilizou ainda de dados referentes a quantidade de energia que cada um dos materiais utilizados consome em fontes primárias e seus respectivos fatores de geração do CO2. Os resultados obtidos foram que para o modelo 01, houve uma geração de 1,036 toneladas de CO2 por metro quadrado, enquanto para o modelo 02 esse valor foi de 0,883 toneladas de CO2 por metro quadrado, sendo que grande parte dessas emissões ocorrem durante a queima de combustíveis para geração de energia.
6 METODOLOGIA
O presente trabalho tem como principal objetivo realizar um estudo comparativo entre os sistemas de vedação em alvenaria convencional e o sistema ICF para a cidade de Sinop-MT. Dessa forma, a metodologia será dividida em três partes:
Parte 01: análise do desempenho térmico; Parte 02: análise de custos;
Parte 03: análise da emissão de CO2.
6.1 ÁREA DE ESTUDO
O estado de Mato Grosso está localizado na região Centro-Oeste do Brasil, sendo que a cidade de Sinop se encontra ao norte do mesmo, com uma população estimada de 142.996 habitantes (IBGE, 2019). De acordo com dados do Portal Mato Grosso (2017), a cidade de Sinop possui clima equatorial, quente e úmido, sendo que os três meses mais secos vão de junho a agosto e os três meses mais chuvosos vão de janeiro a março. A NBR 15.220-3, mostra que o estado abriga 5 zonas bioclimáticas das 8 existentes no país, sendo que a cidade de Sinop está inserida na zona 8, no entanto, grande parte dos trabalhos classificam a cidade como inserida zona 5, e esta será utilizada como referência para este trabalho.
Figura 16 - Zoneamento bioclimático segundo NBR 15220 para o estado de Mato Grosso Fonte: Adaptado de Sanches, 2011
6.2 OBJETO DE ESTUDO
Todas as comparações serão realizadas seguindo o modelo padrão de casas populares estabelecido pela CAIXA no ano de 2006. O modelo apresentado possui área total construída de 36,84m2 contendo sala, cozinha, dois quartos e banheiro (Figura 17).
Figura 17 - Planta baixa do modelo padrão de casas populares estabelecido pela CAIXA Fonte: Cadernos CAIXA, 2006
A seguir, temos os fluxogramas das três partes que serão seguidas para a metodologia.
6.3 PARTE 01 – ÁNALISE DO DESEMPENHO TÉRMICO
Para analisar o desempenho térmico da edificação, será utilizado de simulações computacionais feitas no software Energy Plus, tendo como referência o uso da NBR 15.220-3, que contém todas as diretrizes construtivas para a adequação da edificação ao clima de cada zona bioclimática. A modelagem será realizada para o projeto padrão de casas populares mostrado na figura 17, utilizando o programa Design Builder para construir os modelos com as propriedades dos dois materiais de vedações a serem comparados.
O algoritmo escolhido para a elaboração desta pesquisa será o CTF, conforme já descrito anteriormente. Os dados climáticos utilizados serão referentes ao ano de 2019. Esses dados são coletados anualmente e fornecidos
pelo Instituto Nacional de Meteorologia – INMET para diversas cidades do país e disponibilizados como arquivos climáticos no formato EPW (EnergyPlus
Weather File), e os mesmos serão utilizados para a realização das simulações
com o auxílio do programa Energy Plus.
Como os períodos mais chuvosos para a cidade de Sinop vão de janeiro a março, e os mais secos vão de junho a agosto, esses serão os meses escolhidos para as simulações. Os horários a serem considerados para a realização das simulações serão durante os horários de maior permanência de pessoas dentro das residências, que no caso é durante o período do almoço, das 11:00 horas às 13:00 horas, e durante o período da noite e de madrugada, das 20:00 horas da noite às 5:00 horas da manhã.
A NBR 15.220-3 sugere, conforme mostrado abaixo, as aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona bioclimática 5, zona levada em consideração para a cidade de Sinop.
Aberturas para ventilação A (em % da área de piso) Médias 15% < A < 25%
Tabela 5 – Aberturas para ventilação Fonte: Adaptado NBR 15.220-3
A norma indica ainda que as vedações externas devem ser leves e refletoras, e as coberturas leves e isoladas, sendo assim os parâmetros admissíveis para as mesmas conforma a norma são mostradas a seguir:
Vedações Externas Transmitância Térmica - U W/m².K Atraso Térmico - ϕ Horas
Fator Solar - FSo %
Paredes leves
refletoras U ≤ 3,60 ϕ ≤ 4,3 FSo ≤ 4,0
Coberturas
leves isoladas U ≤ 2,00 ϕ ≤ 3,3 FSo ≤ 6,5 Tabela 6 – Diretrizes construtivas para a zona bioclimática 5
Fonte: adaptado da NBR 15.220-3
Desse modo é possível fazer a escolha do tipo de bloco cerâmico a ser utilizado como parâmetro de entrada para a simulação, que também é
apresentado na norma, assim como a telha cerâmica, sendo utilizada a mais próxima possível do modelo sugerido pela CAIXA para as casas padrões.
Descrição Transmitância Térmica - U W/m².K Atraso Térmico - ϕ Horas Capacidade térmica - CT (KJ/m².K) Parede de tijolos de 6 furos
circulares, assentados na menor dimensão Dimensões do tijolo: 10,0x15,0x20,0 cm Espessura da argamassa de assentamento: 1,0 cm Espessura da argamassa de emboço: 2,5 cm Espessura total da parede:
15,0 cm
2,28 3,7 168
Cobertura de telha de fibrocimento com forro de madeira Espessura da telha: 0,7 cm Espessura da madeira: 1,0 cm
2,00 1,3 25
Tabela 7 - Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico para parede e telha cerâmica
Fonte: adaptado da NBR 15.220-3
Para a parede de EPS do sistema ICF, vai ser necessário realizar os cálculos para encontrar os valores de fator solar, transmitância, atraso e capacidade térmica, conforme descrito na NBR 15.220-2, pois o mesmo não apresenta valores já calculados pela norma.
Inicialmente é preciso definir a resistência térmica da parede, calculando separadamente as resistências dos materiais que compõem a mesma. Isso pode ser feito através da seguinte fórmula:
R = 𝑒 𝜆⁄ (Equação 1)
Onde:
R= resistência térmica de um determinado material ((m².K)/W); e= espessura de uma camada (m);
Depois faz-se o somatório das áreas das seções de cada material da superfície da parede:
𝐴𝑇 = ∑ 𝐴𝑛1 𝑛 (Equação 2)
Onde:
AT= Somátorio total das áreas (m²);
An= área correspondente a superficie de um determinado material (m²).
Logo, a resistência térmica total de uma parede se dá por:
𝑅
𝑇=
𝐴𝑇 ∑𝐴𝑛𝑅
(Equação 3)
Onde:
RT = resistência térmica total da parede ((m².K)/W);
AT = somátorio das área totais das superfucies de diferentes materiais da parede (m²)
An = área correspondente a superficie de um determinado material (m²). R = resistência térmica de um determinado material ((m².K)/W)
A partir do valor da resistência térmica, é possível efetuar o cálculo da transmitância térmica da parede, dada por:
U = 1 R⁄ T (Equação 4)
Onde:
U=transmitância térmica de um componente (W/(m².K)); RT= resistência térmica total da parede ((m².K)/W);
Para determinar a capacidade térmica da parede, calcula-se separadamente as capacidades dos componentes que a formam, que pode ser determinada a partir da seguinte fórmula:
𝐶 = ∑
𝑛𝑖=1𝜆
𝑖∗ 𝑅
𝑖∗ 𝑐
𝑖∗ 𝜌
𝑖 (Equação 5) Onde:C= capacidade térmica dos componentes (kJ/(m².K));
𝜆𝑖= condutividade térmica do material da camada i (W/(m.K)); 𝑅𝑖= resistência térmica da camada i ((m².K)/W);
𝜌𝑖= densidade de massa aparente do material da camada (kg/m³)
A capacidade térmica de um componente plano, perpendiculares ao fluxo de calor pode ser calculada conforme mostrado abaixo:
𝐶
𝑇=
𝐴𝑇 ∑𝐴𝑛𝐶
(
Equação 6) Onde:CT = capacidade térmica total (kJ/(m².K));
AT = somátorio das área totais das superfucies de diferentes materiais da parede (m²)
An = área correspondente a superficie de um determinado material (m²). C = capacidade térmica dos componentes (kJ/(m².K));
O atraso térmico para elementos heterogêneos pode ser calculado através da seguinte expressão:
𝜑 = 1,382 ∗ 𝑅 ∗ √𝐵1+ 𝐵2 (Equação 7) Onde:
𝜑= atraso térmico (horas);
R= resistencia termica da superficie ((m².K)/W); B1= dado pela equação 8;
B2= dado pela equação 10
Calculamos B1, conforme a seguir:
𝐵1 = 0,226 ∗𝐵0
𝑅 (Equação 8)
Sendo que B0 é dado por:
𝐵0 = 𝐶𝑇− 𝐶𝑇𝑒𝑥𝑡 (Equação 9)
B2 é calculado conforme mostrado abaixo:
𝐵2 = 0,205 ∗ ((𝜆∗𝜌∗𝑐)𝑒𝑥𝑡
𝑅 ) ∗ (𝑅𝑒𝑥𝑡− 𝑅−𝑅𝑒𝑥𝑡
10 ) (Equação 10) Onde:
Cext= capacidade térmica da camada externa do componente (kJ/(m².K)); Rext= resistência térmica externa da superficie ((m².K)/W)
Por último, precisa-se calcular o fator solar da parede, dada por:
𝐹𝑆𝑂 = 4 ∗ 𝑈 ∗ 𝛼 (Equação 11)
Onde:
FSo= fator solar (%);
U = transmitância térmica W/(m².K);
𝛼= absortância à radiação solar em função da cor
A NBR 15.220-2 mostra ainda as recomendações de valores a serem admitidos para absortância, massa específica aparente, condutividade térmica, e calor específico de materiais, conforme a seguinte tabela:
Cores Absortância (𝛼)
Branca 0,20
Preta 0,97
Tabela 8- Absortancia para radiação solar Fonte: adaptado da NBR 15.220-2
Material ρ (kg/m³) λ (W/(m.K)) c (kJ/(kg.K))
Argamassa 1800-2100 1,15 1,00
Concreto 2200-2400 1,75 1,00
Poliestireno expandido 15-35 0,04 1,42
Tabela 9 - massa específica aparente, condutividade térmica, e calor específico de materiais Fonte: adaptado NBR 15.220-2
Uma vez determinados os valores de fator solar, transmitância, atraso e capacidade térmica para a parede de ICF, os mesmos podem ser utilizados como parâmetros para a realização da simulação no DesignBuilder.
6.4 PARTE 02 – CÁLCULO DE CUSTOS
Para a quantificação do orçamento total da obra, é necessário considerar todos os custos diretos e indiretos que compõem a execução do projeto. A CAIXA, responsável pela elaboração do modelo de casa padrão estudado, costuma utilizar as tabelas do SINAPI para a construção da planilha orçamentaria, no entanto ela só considera os custos diretos da obra, que para
esse projeto de casa padrão especifico são: serviços preliminares, fundações, alvenarias, esquadrias, instalações elétricas e instalações hidráulicas (CADERNOS CAIXA, 2006).
Esse orçamento, no entanto, deixa de fora os gastos relacionados a contratação de mão de obra, equipamentos necessários para a execução das atividades e outros serviços específicos como pintura, assentamento de pisos e colocação de forro, além de não considerar os custos indiretos. Por isso os custos totais para os dois sistemas construtivos serão determinados utilizando a TCPO, considerando todos esses fatores para a realização dos cálculos orçamentais.
A CAIXA disponibiliza, além dos modelos de planta baixa, todos os outros projetos complementares para a execução das residências, por isso não será necessário recalcular as quantidades de materiais utilizados para a execução das instalações elétricas, instalações hidráulicas, esquadrias e cobertura.
No entanto, a CAIXA utiliza em seus projetos blocos de concreto para as alvenarias, que precisará ser substituído por blocos cerâmicos e pelas vedações de EPS do sistema construtivo ICF. Para ambos os modelos, o projeto estrutural será refeito para recalcular as novas quantidades de concreto e aço a serem utilizadas na mesma, tudo isso com o auxílio do programa Eberick, um software desenvolvido pela Alto QI para o dimensionamento de peças estruturais.
Os preços unitários de todos os materiais que serão utilizados na execução da residência pelo método construtivo convencional, assim como as quantidades de concreto e aço, serão obtidos através de uma pesquisa de mercado com várias empresas da região, sendo que o preço a ser utilizado será o valor médio entre elas.
Para o sistema ICF, só existem duas empresas no estado de Mato Grosso que trabalham com esse tipo de sistema construtivo, sendo que uma delas é apenas uma representante, dessa forma será vista a possibilidade de pesquisar preços em empresas de outros estados com intuito de se obter um resultado mais preciso.
Os custos relacionados a contratação de mão de obra especializada e aluguel de equipamentos, bem como os custos indiretos, também serão considerados para determinar o orçamento total, para que dessa forma ele seja o mais próximo possível da realidade. Por fim, será feito uma análise entre
