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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTUDO COMPARATIVO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS INDUSTRIALIZADOS: PAREDES DE
CONCRETO, STEEL FRAME E WOOD FRAME
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
AUGUSTO SENDTKO FERREIRA
Santa Maria, RS, Brasil
2014
2
ESTUDO COMPARATIVO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS INDUSTRIALIZADOS: PAREDES DE
CONCRETO, STEEL FRAME E WOOD FRAME
Augusto Sendtko Ferreira
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro
Civil
ORIENTADOR: Prof. Dr. ROGÉRIO CATTELAN ANTOCHEVES DE LIMA
Santa Maria, RS, Brasil
2014
3
Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Civil
A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de Conclusão de Curso
ESTUDO COMPARATIVO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS INDUSTRIALIZADOS: PAREDES DE
CONCRETO, STEEL FRAME E WOOD FRAME
elaborado por Augusto Sendtko Ferreira
Como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil
COMISSÃO EXAMINADORA:
Rogerio Cattelan Antocheves de Lima, Dr. (Presidente/Orientador)
Gustavo da Costa Borowski, Me. (UFSM)
Carlos José Kummel Félix, Dr. (UFSM)
Santa Maria, 23 de Setembro de 2014
4
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais, pelo amor, incentivo e apoio incondicional.
Aos meus familiares, dos mais próximos aos mais distantes, que participaram
da minha formação pessoal e profissional.
Ao meu orientador, Professor Doutor Rogério Cattelan Antocheves de Lima,
pela orientação e paciência durante a elaboração deste trabalho.
Por meio deste agradeço a todos os professores, não apenas pelo
conhecimento transmitido, mas por todo o acompanhamento de minha formação
profissional.
Aos meus amigos e colegas de faculdade, os quais foram essenciais na
minha formação, sem vocês, seguramente este momento não chegaria.
5
“É muito melhor arriscar coisas grandiosas, alcançar triunfo e glória, mesmo expondo-se à
derrota, do que formar fila com os pobres de espírito, que não gozam muito e nem sofrem
muito, porque vivem na penumbra cinzenta que não conhece nem vitória nem derrota.”
―Theodore Roosevelt
6
RESUMO
Trabalho de Conclusão de Curso
Curso de Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Maria
ESTUDO COMPARATIVO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS INDUSTRIALIZADOS: PAREDES DE
CONCRETO, STEEL FRAME E WOOD FRAME
AUTOR: AUGUSTO SENDTKO FERREIRA
ORIENTADOR: ROGÉRIO CATTELAN ANTOCHEVES DE LIMA
Data e local de defesa: Santa Maria, 23 de Setembro de 2014.
Os altos investimentos em habitação e a entrada de empresas estrangeiras
no setor impulsionam o setor nacional a buscar novas tecnologias de melhor
competitividade, podendo assim construir com maior velocidade, menores custos e
desperdícios. Dentro deste cenário, o trabalho apresenta um histórico da
industrialização com foco no setor da construção civil. Também são abordados três
sistemas construtivos industrializados: paredes de concreto, steel-frame e wood-
frame, assim como faz uma comparação quanto ao desempenho destes realizada
baseada em recursos bibliográficos e apresentada em forma de notas de 1 (um) a 4
(quatro). Comparados aos sistemas tradicionais, como a construção em alvenaria,
as vantagens dos sistemas construtivos industrializados são muitas, porém devido a
diversos motivos, os investimentos tecnológicos para que o setor avance quanto a
industrialização ainda são poucos.
Palavras chave: Construção civil. Industrializado. Steel-Frame. Paredes de Concreto.
Wood-Frame.
7
ABSTRACT
Course Conclusion Paper
Civil Engineering School
Federal University of Santa Maria
ESTUDO COMPARATIVO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS INDUSTRIALIZADOS: PAREDES DE
CONCRETO, STEEL FRAME E WOOD FRAME
AUTHOR: AUGUSTO SENDTKO FERREIRA
ADVISER: ROGÉRIO CATTELAN ANTOCHEVES DE LIMA
Date and place of the presentation: Santa Maria, September 23, 2014.
The high investments at housing and the incoming of international companies
at the sector stimulate the national companies to seek new technologies with better
competitive edge, thus being able to construct faster, with less expenses and wastes.
At this scenario, the paper presents a history of the industrialization focusing in the
civil construction sector. There's also three industrial construction systems
addressed: concrete walls, steel-frame and wood-frame, as a parallel between their
performance based on references and presented as scores between 1 (one) and 4
(four) . Compared to the traditional systems, the advantages of the industrial
construction systems are many, but due to several reasons, the technological
investments in order that the sector advance industrially are still short.
Key words: Civil Construction. Industrial. Steel-Frame. Concrete Walls. Wood-Frame.
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Condominio Terra Nova Pelotas/RS ......................................................... 23
Figura 2 - Operários realizando diferentes etapas do sistema .................................. 24
Figura 3 - Comparação de acabamentos .................................................................. 25
Figura 4 - Procedimento de concretagem ................................................................. 27
Figura 5 - Tela Soldada ............................................................................................. 28
Figura 6 - Fôrma de Alumínio .................................................................................... 29
Figura 7 - Fôrma Mista .............................................................................................. 29
Figura 8 - Fôrma Plástica .......................................................................................... 30
Figura 9 - Radier ....................................................................................................... 30
Figura 10 - Linhas de Parede .................................................................................... 31
Figura 11 - Montagem de armaduras e Redes .......................................................... 31
Figura 12 - Encaixe das Fôrmas ............................................................................... 32
Figura 13 - Escoramentos ......................................................................................... 32
Figura 14 - Conforto Térmico .................................................................................... 33
Figura 15 - Conforto Acústico .................................................................................... 33
Figura 16 - Conjunto habitacional (Chile) .................................................................. 37
Figura 17 - Estrutura Steel Frame ............................................................................. 37
Figura 18 - Subestruturas .......................................................................................... 39
Figura 19 - Fechamento ............................................................................................ 40
Figura 20 - Placas Cimentícias .................................................................................. 40
Figura 21 - Placas OSB ............................................................................................. 41
Figura 22 - Orchard Hotel .......................................................................................... 43
Figura 23 - Mill Lane .................................................................................................. 43
Figura 24 - Estrutura Wood Frame ............................................................................ 44
Figura 25 - Revestimento siding ................................................................................ 46
Figura 26 - Instalações Embutidas ............................................................................ 47
Figura 27 - Telhado ................................................................................................... 48
9
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Tipos de concreto ..................................................................................... 26
Tabela 2 - Avaliação dos sistemas construtivos industrializados (Visão Geral) ........ 56
Tabela 3 - Avaliação dos sistemas construtivos industrilizadosОшибка! Закладка не определена.
10
SUMARIO
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 12
1.1 Objetivos ............................................................................................................. 13
1.1.1 Objetivo geral .................................................................................................. 13
1.1.2 Objetivos específicos........................................................................................ 13
1.2 Justificativa .......................................................................................................... 14
1.3 Estrutura do Trabalho .......................................................................................... 15
2 INDUSTRIALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO CIVIL .................................................. 16
2.1 Histórico da Industrialização ................................................................................ 16
2.2 Industrialização de Ciclo Fechado ....................................................................... 17
2.3 Industrialização de Ciclo Aberto .......................................................................... 19
2.4 Industrialização de Ciclo Flexibilizado ................................................................. 21
3 SISTEMAS CONSTRUTIVOS INDUSTRIALIZADOS ............................................ 22
3.1 Sistema Paredes de Concreto ............................................................................. 23
3.1.1 Materiais ........................................................................................................... 25
3.1.1.1 Concreto ........................................................................................................ 25
3.1.1.2 Aço ................................................................................................................ 27
3.1.1.3 Fôrmas .......................................................................................................... 28
3.1.2 Conforto ............................................................................................................ 33
3.1.3 Vantagens e Desvantagens ............................................................................. 34
3.1.4 Normatização do Sistema Paredes em Concreto ............................................. 35
3.2 Steel Frame ......................................................................................................... 36
3.2.1 Vantagens e Desvantagens ............................................................................. 42
3.2.2 Estrutura ........................................................................................................... 38
3.2.3 Fundações ........................................................................................................ 39
3.2.4 Fechamento ..................................................................................................... 39
3.2.5 Impermeabilização ........................................................................................... 41
3.3 Wood Frame ........................................................................................................ 43
3.3.1 Vantagens e Desvantagens ............................................................................. 48
3.3.2 Fundações ........................................................................................................ 45
3.3.3 Paredes Estruturais .......................................................................................... 45
3.3.4 Revestimento ................................................................................................... 46
11
7.3.5 Instalações Elétricas e Hidráulicas ................................................................... 47
3.3.6 Cobertura e Telhados ....................................................................................... 47
3.3.7 Madeira ............................................................................................................ 48
4 ESTUDO COMPARATIVO ENTRE SISTEMAS ..................................................... 50
5 CONCLUSÃO ......................................................................................................... 57
12
1 INTRODUÇÃO
Desde a revolução industrial, diversos setores produtivos vêem se
aprimorando no sentido da industrialização dos seus processos. Na Europa pós-
guerra, houve um cenário de instabilidade econômica e política, seguido por um
crescimento causado por um grande contingente migratório, o qual ocasionou um
aumento na demanda por habitações. A solução para o problema foi industrializar a
construção civil, aonde foi empregada pela primeira vez, o que tornou o setor mais
eficiente, além de possibilitar um maior controle da expansão urbana por meio da
padronização dos métodos de construção.
A evolução da indústria da construção civil ocorreu em diversas fases, cada
qual caracterizada por uma diversidade de métodos e tecnologias. Entretanto, no
Brasil, diferente da maioria dos setores, a construção civil não se industrializou de
forma notável, tem-se uma grande variabilidade tecnológica em um cenário aonde
coexistem processos construtivos dos mais tradicionais aos mais modernos.
Atualmente o que impulsiona a industrialização do setor no Brasil é a
internacionalização da economia, com a participação no mercado de
empreendedores estrangeiros já habituados à utilização de pré-fabricados para a
realização de obras rápidas.
Assim, entende-se que há mercado para a industrialização da construção
civil, porém, devido a empecilhos como falta de mão-de-obra qualificada e até
mesmo o preconceito do consumidor final, o Brasil se encontra atrasado quando se
trata desta "evolução" do setor.
Estes empecilhos estão sendo combatidos da única forma possível, com o
avanço gradual da industrialização, tornando o consumidor mais habituado com o
tipo de edificação resultado do uso dos sistemas industrializados, e fazendo com
que o operário do setor adquira experiência para a execução de obras nestes
sistemas.
São inúmeras as vantagens da industrialização do setor de construção civil,
tem-se uma maior rapidez na conclusão da obra, elimina-se custos indiretos de difícil
contabilização, maior qualidade de material, substituição de mão de obra manual por
mecanizada, rastreabilidade de processos, canteiro de obras mais limpo e
organizado.
13
Dentre os sistemas construtivos industrializados usados no Brasil está o
sistema de Paredes de Concreto, podendo ser visto em diversas obras com alta
repitibilidade, como por exemplo em residência unifamiliares do programa Minha
Casa Minha Vida da Caixa Econômica Federal.
Apesar de ser mundialmente utilizada como matéria-prima na construção civil,
a madeira ainda é pouco empregada no setor brasileiro. Uma das opções para o uso
desta matéria prima é o sistema Wood-Frame, que consiste na produção das peças
em fábricas para posterior montagem no canteiro de obras.
O Steel-Frame é um sistema construtivo mais custoso, portanto é mais
comumente utilizado quando é necessário que o tempo de construção seja bastante
reduzido. É bastante utilizado para obras como galpões, supermercados, bancos e
outros edifícios comerciais.
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo geral
O presente trabalho tem por finalidade fazer um estudo comparativo de
três sistemas construtivos industrializados, steel Frame, wood Frame e
paredes de Concreto.
1.1.2 Objetivos específicos
Apresentar uma abordagem geral sobre industrialização na construção civil,
incluindo uma cronologia sobre o tema;
Correlacionar o tema industrialização na construção civil com os sistemas
construtivos em paredes de concreto, steel frame e wood frame;
Detalhar tecnicamente os processos executivos inerentes a cada sistema analisado;
Comparar qualitativamente o desempenho dos sistemas construtivos em paredes de
concreto, steel frame e wood frame.
14
1.2 Justificativa
Segundo a Fundação João Pinheiro, o déficit habitacional brasileiro em 2010
foi de 6,490 milhões de moradias, sendo a região sudeste a campeã na demanda
nacional, com necessidades estimadas de 2,674 milhões de unidades habitacionais,
38% do total (DÉFICIT HABITACIONAL MUNICIPAL NO BRASIL, 2010).
Na tentativa de minimizar o déficit habitacional e aquecer a economia, o
Governo Brasileiro criou o Programa Minha Casa Minha Vida, porém mesmo com
altos investimentos, a produtividade ainda não atingiu níveis suficientes para atender
a demanda da população (PROGRAMA MINHA CASA MINHA VIDA, 2014).
Vive-se, pois, um cenário semelhante ao da Europa pós-guerra, com a
necessidade da construção de diversas unidades habitacionais em um espaço
mínimo de tempo. Neste sentido, uma maior industrialização da construção civil
traria benefícios sociais com a redução no tempo para se atingir as metas no setor
de habitação, e econômicas, visto que a industrialização de qualquer setor, implica
em maior rentabilidade e produtividade.
A escolha do tema foi feita devido ao rumo que a construção civil está
tomando no país, sendo de suma importância o conhecimento técnico e das normas
que abrangem os sistemas construtivos industriais em utilização e expansão.
Experiências profissionais como estagiário também pesaram para a escolha
deste tema, pois viu-se o processo construtivo do sistema de Paredes de Concreto
durante o estágio supervisionado final.
15
1.3 Estrutura do Trabalho
A estrutura do trabalho é dividida em cinco etapas distintas, primeiro tem-se
uma contextualização do assunto, contemplando assim a introdução, objetivos,
justificativa e a estrutura do trabalho.
Na segunda etapa do trabalho foi realizado um histórico da industrialização,
abordando as diversas fases, tipos e conceitos referentes a esta. A abordagem é
feita em partes com caráter geral e em outras com ênfase na construção civil.
Em seguida são apresentados os três sistemas construtivos a serem
estudados, mostrando suas vantagens e desvantagens, bem como o processo
constritivo referente a cada um deles.
Após obtenção das informações necessárias, apresentadas na terceira etapa,
a quarta etapa é destinada a uma comparação quanto ao desempenho dos sistemas
construtivos industrializados estudados.
Por fim, a quinta etapa destina-se a conclusão da pesquisa.
16
2 INDUSTRIALIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO CIVIL
Industrialização da construção é o emprego de forma racional e mecanizada
de materiais, meios de transporte e técnicas construtivas para conseguir uma maior
produtividade (BRUNA, 1976).
A construção civil no Brasil é um setor considerado atrasado nos meios
industriais, porém com a expansão de empreendimentos voltados ao segmento
econômico aonde a margem de lucro sobre unidade é muito pequena, o negocio
apenas se viabiliza economicamente com a produção em massa, assim implicando
na industrialização do setor de elementos estruturais e vedações até elementos
menores como instalações elétricas e hidráulicas (FARIA, 2008).
Em contra partida Colombo e Bazzo (2009) defende que a indústria da
construção civil ainda possui como obstáculo para sua expansão agressiva as
singularidades do setor, principalmente tratando-se de edificações. Entre as
características que atrasam a industrialização do setor, destacam-se a: dependência
de fatores climáticos; períodos longos de construção; caráter não seriado de
produção no caso de edificações; complexa rede de interferência humana (usuários,
clientes, projetistas, financiadores, construtores); parcelamento de responsabilidade
por subcontratações.
2.1 Histórico da Industrialização
Segundo Bruna (1976), a industrialização é associada aos conceitos de
organização e produção em série, os quais devem ser compreendidos por uma
ampla analise entre relações de produção e mecanização dos meios de produção.
A história da industrialização se divide em três grandes fases, uma primeira
com o nascimento de maquinas polivalentes, podendo ser reguladas pelo operário
para realizar diferentes tipos de tarefas. Em uma segunda fase os mecanismos
passam a ser ajustados para a realização de uma tarefa específica, aonde o
operário é treinado para repetir determinados movimentos (estudo de método) no
menor tempo possível (estudo de tempo) tendo como objetivo obter melhores
17
resultados qualitativos e econômicos. Assim passa-se de uma idéia de unidade
artesanal para a idéia de multiplicidade industrial. Sucessivamente tem-se a
integração entre a produção e transporte do material e produto, assim resultando na
linha de montagem. A terceira fase, conhecida como segunda revolução industrial,
iniciou nos anos 50, na qual tem-se uma substituição gradual da mão-de-obra
exercida com ou sobre a maquina por sistemas automatizados. Essa mudança se
mostra uma possibilidade interessante para a construção civil pois assim pode-se
adequar a produção realizadas pelas maquinas para exigências especificas de cada
obra. Um exemplo são as centrais automáticas de produção de concreto que podem
produzir concretos de diferentes traços.
Na construção civil, o inicio do processo industrial se deu pela utilização de
peças de concreto pré-fabricadas, o que promoveu um salto de qualidade nos
canteiros de obras, pois através de uma produção mais controlada, materiais de
melhor qualidade e mão-de-obra treinada, as obras se tornaram mais organizadas e
seguras (BAPTISTA, 2005).
2.2 Industrialização de Ciclo Fechado
Segundo Bruna (1976), após o período de pós-guerra na França, devido a
necessidade de uma rápida reconstrução do país, foram utilizados em grande escala
os elementos pré-fabricados de concreto armado, com dimensões aproximadas de
0,60 a 0,90 x 2,50 x 0,20 m, pesando cerca de uma tonelada montados em uma
estrutura portante convencional. Porém, os tamanhos reduzidos dos painéis
geravam diversas juntas verticais, de difícil execução, sendo necessária a utilização
de painéis de maiores medidas, reduzindo assim o numero de juntas. Estes
elementos cresceram ao ponto de atingirem o tamanho de um vão completo, como
resultado, as juntas passaram a existir apenas entre elementos transversais e
longitudinais, as quais são ligações de maior facilidade na execução.
Conforme Ferreira (2003 apud PIGOZZO, 2005), os sistemas pré-fabricados
de ciclo fechado representaram a tecnologia dominante na construção civil, sendo
adotados os mesmos conceitos de outros setores em busca da produção em série
com alto índice de repetibilidade dos elementos pré-moldados.
18
Desta forma, os edifícios, principalmente os residenciais, passaram a ser
subdivididos em grandes elementos, em geral, painéis-parede, que eram fabricados
em usinas fixas ou móveis ao pé do canteiro e montados por gruas, com equipes
reduzidas de operários (BRUNA, 1976).
Segundo Baptista (2005), o maior problema do sistema Industrial de Ciclo
Fechado de grande série é que os sistemas mais difundidos sofrem com grandes
limitações no âmbito inventivo e mal orientados do ponto de vista cultural, pois
procuram uma solução do problema tecnológico e não de um ponto de vista global.
Outra dificuldade encontrada estava relacionada aos custos da mão-de-obra
da produção, pois para diminuir tais custos, houve um incremento na mecanização,
assim concentrando as operações em usinas moveis ou fixas, gerando um
acréscimo nos custos dos equipamentos e conseqüentemente na parcela de
amortização. Para rebater este aumento de custos, houve a necessidade de se
produzir séries maiores de elementos, porém com os mesmo equipamentos, para
que o acréscimo fosse dividido de forma uniforme. Novamente o setor se deparou
com um aumento de gastos, pois era preciso se produzir de forma mais
racionalizada e com maior precisão. Desta forma, aumentaram-se as despesas com
programação e projeto, e assim novamente o tamanho das séries cresceu (BRUNA,
1976)
A logística de transporte de elementos também gerou um problema. Haviam
três possíveis casos, um primeiro quando considerada a existência de uma usina
móvel capaz de suprir a necessidade do canteiro de obras, como segundo caso
havia a possibilidade da inexistência de usina, inviabilizando o processo, e um
terceiro possível cenário aonde o canteiro de obras estaria situado no raio limite de
atuação de uma usina fixa. O maior problema do terceiro caso não era a distancia
de transporte, mas sim o tamanho da série a ser produzida. Desta maneira, quanto
maior fosse a série contratada, mais viável tornar-se-ia a industrialização,
amortizando os custos do projeto e dos equipamentos (BRUNA, 1976).
Sendo assim, o sistema de ciclo fechado se mostrou ser uma solução para
produção em grande escala, porém pouco permitia a flexibilidade arquitetônica por
conta de sua padronização e modulação fechada. Não era possível modificar uma
linha de produção em curtos espaços de tempos, quanto mais mecanizada fosse a
produção, menos elástica era a possibilidade de modificações no ciclo produtivo.
19
2.3 Industrialização de Ciclo Aberto
Em um segundo momento, surge na Europa o Sistema de Pré-fabricados de
Ciclo Aberto, que tem como finalidade a criação de técnicas, tecnologias e
procedimentos de pré-fabricação mais flexíveis, menos rígidos, ou seja, realizar uma
produção de peças padronizadas compatíveis com diferentes elementos de diversos
fabricantes. Segundo Koncz (1977), fala-se em sistema aberto, quando o sistema
construtivo pode ser uma prescrição para a classificação dos componentes
introduzidos no mercado, e adquiríveis em distintas empresas.
Para Koncz (1977), uma forma de diferenciar os sistemas de pré-fabricados
de ciclo fechado e de ciclo aberto, é que o primeiro tem como produto industrializado
o edifício finalizado, enquanto para o segundo, o produto industrializado é o
componente a ser utilizado na construção.
Baptista (2005) comenta que os elementos assim produzidos poderão ser
combinados entre si numa grande variedade de modos, gerando os mais diversos
edifícios e satisfazendo uma larga escala de exigências funcionais e estéticas. É
preciso, porém, que os componentes feitos dos mais diversos materiais possuam as
características básicas de um sistema aberto, ou seja, devem ser:
Substituíveis por outros de diferentes origens.
Intercambiáveis para que possam assumir diferentes posições dentro de uma
mesma obra.
Combináveis para formarem conjuntos maiores (aditividade de termos).
Permutáveis por uma peça maior ou por um número de peças menores.
Salas (1981 apud Pigozzo et al. 2005) comenta algumas características que
definem os sistemas de pré-fabricados abertos:
A coordenação dimensional possibilita unir o maior número de elementos e
produtos de distintas procedências;
O catálogo de elementos padronizados possibilita ao usuário uma informação
exaustiva sobre o produto, de modo a facilitar o seu emprego;
O raio de ação é tanto maior quanto mais específicos sejam os elementos
pré-fabricados;
20
A flexibilidade dos processos de produção, de modo a atender encomendas
de produtos especiais, tirando de linha produtos que se tornaram obsoletos,
combatendo a tendência de fechamento paulatino do processo etc.
A montagem dos componentes pré-fabricados por terceiros, já que os
fabricantes preferem se responsabilizar, sobretudo, pelo bom comportamento
de seus produtos;
A possibilidade de manter elementos de catálogo em estoque, especialmente
se ocupar pouco volume.
Conforme Bruna (1976), para obter-se flexibilidade no sistema, era necessária
padronizar a fabricação com características básicas de um ciclo aberto de produção.
Era imprescindível que se preciso fosse, houvesse a possibilidade de substituir estes
elementos por peças de diferentes fornecedores, assim como realizar a combinação
entre peças de fornecedores distintos. Desta forma, a dificuldade maior estava na
necessidade em estabelecer critérios aceitáveis para todos os participantes da
cadeia produtiva do sistema aberto de industrialização, projetistas, fabricantes ou
construtores. Com o intuito de coordenar esses elementos foi criado um acordo
dimensional das peças pré-fabricadas, nomeado coordenação modular, que passou
a ser uma condição essencial para industrializar a construção civil.
Conforme Ferreira (2003), o modelo de fabricação de ciclo aberto foi
amplamente utilizado na Europa, como na Inglaterra, onde os painéis pré moldados
para fachadas apresentaram-se como os elementos que melhor se adequavam para
o fechamento de uma construção industrializada. Utilizando-se painéis fora do eixo
da estrutura, o parâmetro de compatibilidade painel-estrutura além de ser a
modulação, passou a ser também a padronização das soluções tecnológicas entre
as suas interfaces, como sistemas juntas e ligações.
Tratando-se da pré-fabricação brasileira, Campos (2003) diz que existe uma
grande influencia dos sistemas de ciclo aberto baseado no uso intensivo de
componentes desde a década de 90. Prova disso está na transição de várias
empresas brasileiras de sistemas pré- fabricados fechados para galpões industriais,
para fabricantes de componentes para sistemas abertos, entre estes: lajes
alveolares, painéis arquitetônicos e estruturas baseadas no conceito de pré-fôrmas.
21
2.4 Industrialização de Ciclo Flexibilizado
Um novo sistema de pré fabricação surge na Europa, apresentando novas
tendências e inovações, segundo Elliot (2002). Esta, tida como terceira geração de
sistemas pré fabricados para edificações, vem criando forma na Europa nas ultimas
décadas e possui um alto grau de especificação. Dentro desta nova tendência, a
combinação entre sistemas construtivos, como os de concreto, aço e madeira, foi
empregada com maior freqüência.
Conforme Ferreira (2003), os sistemas de ciclos flexibilizados abrangem tanto
aspectos existentes nos sistemas de ciclo fechado quando de ciclo aberto. De fato, o
conceito de sistemas flexibilizados na produção vai além da fábrica, com a
possibilidade da produção de componentes no canteiro, dentro de um sistema com
alto grau de controle da qualidade e de organização da produção.
Ferreira (2003) ainda menciona que a modulação criada no sistema de ciclo
aberto continua tendo grande importância como parâmetro de controle nos
elementos do edifício, porém quando estamos tratando da fachada, a modulação
perde importância, salvo em questões de produção e montagem, dando uma maior
flexibilidade na composição e projeto. Os sistemas de ligações e de juntas nas
interfaces entre os elementos passa a assumir uma importância fundamental para
viabilizar todo o potencial industrial no sistema construtivo pré- fabricado.
Um dos principais entraves para o avanço tecnológico no setor é a
padronização das soluções tecnológicas destes sistemas de ligações e juntas.
22
3 SISTEMAS CONSTRUTIVOS INDUSTRIALIZADOS
Entende-se como elementos industrializados desde as peças mais simples
como pequenos elementos de instalações hidráulicas até elementos maiores como
painéis, lajes de piso, etc. A derivação qualitativa do conceito de elemento até o de
componente sugere a individualização das partes de uma edificação em sub-
sistemas, tais como cobertura, vedações, fundações e estruturas. Os sub-sistemas,
constituídos de elementos agrupados, tendem a ser unidades auto-suficientes de
agregação e desenvolvimento, unidades funcionalmente unitárias e independentes
entre si, com respeito à função e possibilidades de desenvolvimento. Sendo assim, o
componente construtivo é resultado de uma decomposição da estrutura
arquitetônica em unidades de projeto. Sendo assim, o significado adquirido pela
expressão "sistema construtivo" em nossos dias equivale ao conjunto de
componentes entre os quais se possa atribuir ou definir uma relação, coordenados
dimensionalmente e funcionalmente entre si, como estrutura organizada (PEREIRA,
2005).
Greven & Baldauf (2007) dizem que os sistemas construtivos industrializados
têm se tornado cada vez mais necessários para a construção civil moderna, devido a
necessidade de termos uma maior produtividade dentro de menores espaços de
tempo. Assim, os canteiros de obra vêm se transformando, na verdade, em locais de
montagem dos sistemas, também trazendo como vantagens uma maior organização
do canteiro de obras e uma redução do desperdício de material, impactante em
termos de despesas e também de meio ambiente.
A execução de um sistema construtivo industrializado consiste, inicialmente,
da definição de qual projeto será executado, denominado “projeto meta”, vencida
essa etapa, reúnem-se informações referentes a este projeto quanto a suas
especificações, e então escolhe-se o tipo de projeto de produção seriada, que
significa a escolha dos moldes do processo, e por final a montagem do projeto.
23
3.1 Sistema Paredes de Concreto
O sistema construtivo Parede de Concreto, ilustrado na Figura 1, é um
método que utiliza fôrmas que são montadas no local da obra e depois preenchidas
com concreto, já com as instalações hidráulicas e elétricas embutidas. A principal
característica desse sistema é que a vedação e a estrutura constituem um único
elemento (MISURELLI e MASSUDA, 2009).
Figura 1 - Condomínio Terra Nova Pelotas/RS (ABESC, 2011)
Os construtores têm encarado a moldagem in loco de paredes de concreto
como a alternativa industrializada mais viável para a produção de unidades
habitacionais em larga escala. Alta produtividade, custos competitivos e
familiaridade com material e processo de execução são fatores importantes na
escolha dessa solução tecnológica (FARIA, 2009).
Segundo Cesta (2008), o sistema mostra-se mais competitivo se comparado a
paredes pré-moldadas, pois esta demanda equipamentos para movimentação das
peças. Além disso, o custo mais baixo do sistema Paredes de Concreto em relação
a outras técnicas industrializadas possibilita atender um público de menor poder
aquisitivo, sendo assim uma solução de maior versatilidade. Outro fator importante é
a aceitação dos consumidores, visto que a solidez das paredes monolíticas
transmite maior sensação de segurança.
Em comparação ao sistema de alvenaria convencional para a construção de
conjuntos habitacionais, o sistema reduz as atividades artesanais e improvisações,
contribuindo para diminuir o número de operários no canteiro, com maior produção
24
em menos tempo, o sistema se viabiliza a partir de escala, velocidade, padronização
e planejamento sistêmico (ABCP, 2007).
Uma das principais características do sistema Paredes de Concreto é a
racionalização dos serviços. A produtividade da mão-de-obra é potencializada pelo
treinamento direcionado ao sistema. Os operários (figura 2) são multifuncionais e
atuam como montadores especializados, executando todas as tarefas necessárias:
armação, instalações elétricas e hidráulicas, montagem das fôrmas, concretagem e
desforma (ABESC, 2011).
Figura 2 - Operários realizando diferentes etapas do sistema
(ABCP, 2007)
Em termos de custos, tem-se uma redução dos custos indiretos. Quanto a
produtividade, as vantagens são uma maior velocidade de construção e garantia de
prazos de entrega (ABCP, 2007). O desperdício deste sistema também é bastante
reduzido, em comparação com a alvenaria convencional, tendo uma redução de
80% (D'AMBROSIO, 2009).
Dependendo do acabamento, logo após a desforma, a parede já está pronta
para ser pintada ou receber assentamento cerâmico, dando uma maior praticidade
em comparação com sistemas tradicionais, como é ilustrado na figura 3. Caso o
acabamento final não esteja dentro do esperado, é feita a correção das falhas e
emendas do concreto. Outra vantagem é ganho na área útil para uma mesma área
total. pois as paredes possuem espessuras menores, em contra partida, isto se torna
pior em termos de conforto térmico (ABCP, 2007).
25
Figura 3 - Comparação de acabamentos
(HESKETH, 2009)
3.1.1 Materiais
Dentro os materiais utilizados no sistema de Paredes de Concreto, temos o
concreto, aço, e formas.
3.1.1.1 Concreto
Exige-se uma atenção especial a este elemento, por ser o principal dentro do
sistema de Paredes de Concreto.
Há quatro tipos de concreto recomendados para este sistema.
Concreto Celular (Tipo L1)
O concreto celular é preparado com agregados convencionais, cimento
Portland, água e minúsculas bolhas de ar uniformemente distribuídas em sua
massa. Adquire características como a baixa massa especifica e o bom
desempenho térmico e acústico provenientes das bolhas de ar. É usualmente
utilizado para estruturas de até dois pavimentos, quando a resistência especificada
seja igual à resistência mínima de 4MPa (ABCP, 2007).
Concreto com elevado teor de ar incorporado - até 9% (Tipo M)
26
Tem características acústicas, térmicas e mecânicas parecidas às do
concreto tipo L1, é usualmente utilizado em residências térreas e assobradas, desde
que especificado com resistência igual à resistência mínima de 6Mpa (ABCP, 2007).
Concreto com agregados leves ou baixa massa especifica (Tipo L2)
Esse concreto é composto com agregados leves, tem características como
bom desempenho térmico e acústico, mas levemente inferior aos concretos Tipos L1
e M. É usado em qualquer estrutura que necessite de resistência de até 25Mpa
(ABCP, 2007).
Concreto convencional ou auto-adensável (tipo N)
Tem duas principais características: aplicação é muito rápida, feita por
bombeamento e a mistura é extremamente plástica, dispensando o uso de
vibradores (ABCP, 2007).
Tabela 1 - Tipos de concreto
Tipo Concreto Massa Especifica
(kg/m³) Resistência mínima a
compressão (MPa) Tipologia usualmente
utilizada
L1 Celular 1500 - 1600 4 Casa de até dois
pavimentos
L2 Com agregado leve 1500 - 1800 20 Qualquer tipologia
M Com alto teor de ar
incorporado 1900 - 2000 6
Casa de até dois pavimentos
N Convencional ou auto-
adensável 2000 - 2800 20 Qualquer tipologia
Para ser feito o lançamento do concreto nas fôrmas é necessário que antes
tenha sido feito um planejamento detalhado, como mostra a figura 4, levando em
consideração as características do concreto que será utilizado, a geometria das
fôrmas e o layout do canteiro. O procedimento para ser feito o lançamento consiste
em iniciar a concretagem por um dos cantos da edificação, depois de uma
significativa parcela das paredes próximas ao ponto esteja totalmente cheia, muda-
se a posição em direção ao canto oposto, até que se complete o rodízio dos quatros
cantos opostos da estrutura (ABCP, 2007).
27
Figura 4 - Procedimento de concretagem
(ABCP, 2007)
O concreto deve ser vibrado com equipamento adequado durante e
imediatamente após o lançamento de modo que a mistura preencha todos os
espaços da fôrma. Deve-se também acompanhar o enchimento das fôrmas por meio
de leves batidas com martelo de borracha nos painéis. O concreto autoadensável
(Tipo N) ou celular (Tipo L1) não tem necessidade de ser vibrado, pelo fato de ter
maior fluidez, plasticidade e viscosidade, evitando a segregação dos materiais
(ABCP, 2007).
Para ser feito a cura corretamente, o concreto deve ser protegido contra
agentes que lhe são prejudiciais, como mudanças bruscas de temperatura,
secagem, vento, chuva forte, água torrencial, agentes químicos, choques e
vibrações de intensidade que possam ocasionar fissuras no concreto ou afetar a
aderência com a armadura (ABCP, 2007).
3.1.1.2 Aço
A armação adotada no sistema parede de concreto é a tela soldada
posicionada no eixo vertical da parede, como mostra a figura 5. Bordas, vãos de
janelas e portas recebem reforços barras de armadura convencional ou de telas.
(ABESC, 2011). No caso de edifícios mais altos, deve-se utilizar nas paredes duas
camadas de telas soldadas, posicionadas verticalmente, e reforços verticais nas
28
extremidades das paredes. São três os requisitos básicos que devem ser atendidos
pela armadura: resistir a esforços de flexo-torção nas paredes, controlar a retração
do concreto e estruturar e fixar as tubulações de elétrica, hidráulica e gás (ABCP,
2007).
Figura 5 - Tela Soldada
(IBTS, 2007)
3.1.1.3 Fôrmas
São estruturas provisórias com a função de moldar o concreto fresco. Sua
resistência deve ser suficiente para as pressões causadas pelo lançamento do
concreto até que este adquira resistência suficiente para a desfôrma. O projeto de
fôrma deve detalhar o: posicionamento dos painéis, equipamentos auxiliares, peças
de travamento e prumo, escoramento e sequência de montagem e desmontagem.
Há três tipos de fôrma recomendados para este sistema:
Fôrma Metálica
29
Utilizam quadros e chapas metálicas. O material mais usado é o alumínio, por
ser mais leve e resistente outro material usado nesse tipo de fôrma é o aço. Apesar
do custo mais elevado, podem ser reutilizadas cerca de 1000 vezes (ABCP, 2007).
A figura 6 mostra as fôrmas de alumínio montadas.
Figura 6 - Fôrma de Alumínio
(MILLS)
Forma Mista
Utilizam quadros em peças metálicas e chapas não metálicas, normalmente
de madeira compensada. As chapas são parte da fôrma que mantém o contato com
o concreto (ABCP, 2007).
Temos na figura 7 uma ilustração de uma fôrma mista com peças metálicas e
chapas de madeira compensada.
Figura 7 - Fôrma Mista
(MILLS)
30
Forma Plástica
Utilizam quadros e chapas feitas em plástico reciclável, ilustrado na figura 8.
São consideradas as fôrmas mais baratas e que menos podem ser reutilizadas,
cerca de 100 vezes (ABCP, 2007).
Figura 8 - Fôrma Plástica
(TÉCHNE, 2009)
A montagem do sistema de fôrmas deve seguir a sequência do projeto
original, porém a grande maioria segue a mesma sequência, com pequenas
alterações de acordo com o fabricante.
Nivelamento da laje de piso. A figura 9 mostra uma fundação radier sendo
feita, esta também age como laje do piso.
Figura 9 - Radier
(TECHNE, 2009)
31
A figura 10 mostra a marcação de linhas de parede.
Figura 10 - Linhas de Parede
(TECHNE, 2009)
Na figura 11 temos os montadores realizando posicionando as armaduras e
redes hidráulica e elétrica. São posicionados os eletrodutos, as caixas
elétricas, os quadros de distribuição do circuito e as tubulações hidráulica;
Figura 11 - Montagem de armaduras e Redes
(TECHNE, 2009)
Encaixe das fôrmas das paredes, deixando sempre os vãos de portas e
janelas, conforme a figura 12.
32
Figura 12 - Encaixe das Fôrmas
(TECHNE, 2009)
Após estruturar as paredes, preparar a laje e colocar as armaduras, as
tubulações e as fôrmas.
A figura 13 mostra o montador posicionando os escoramentos das fôrmas da
laje;
Figura 13 - Escoramentos
(TECHNE, 2009)
Colocação de ancoragens: fechamento das fôrmas de paredes.
33
3.1.2 Conforto
O conforto está ligado diretamente aos desempenhos acústicos e térmicos da
edificação. As figuras 14 e 15 ilustram as orientações para um melhor conforto
térmico e acústico.
Figura 14 - Conforto Térmico
(WENDLER, 2009)
Figura 15 - Conforto Acústico
(WENDLER, 2009)
Nosso País possui oito diferentes zonas bioclimáticas, e para cada uma
dessas há recomendações sobre tamanho e sombreamento das aberturas e
condições gerais de ventilação (WENDLER, 2009).
Os níveis de ruídos admitidos na habitação devem proporcionar isolamento
acústico entre o meio externo e interno, bem como entre unidades distintas de no
mínimo 45dB e complementarmente entre cômodos de uma mesma unidade de no
34
mínimo 30dB, sendo o conforto acústico diretamente proporcional a massa das
paredes (WENDLER, 2009).
3.1.3 Vantagens e Desvantagens
As vantagens do sistema, segundo Franco (2004), são:
alta produtividade;
custo global competitivo;
execução simultânea da estrutura e vedação;
as tubulações hidráulicas e elétricas ficam embutidos dentro da parede de
concreto;
alta resistência ao fogo;
baixo custo construtivo se aplicado em um empreendimento de grande porte;
pode dispensar revestimentos, ou utilizá-los com pequena espessura;
no campo da sustentabilidade, é um sistema que causa pouco desperdício de
materiais.
Também segundo Franco (2004), o sistema possui as seguintes
desvantagens:
baixa flexibilidade;
o custo é em função da reutilização das formas e da velocidade de execução,
sendo o custo para aquisição das fôrmas extremamente elevado, o que
geralmente impede que pequenos construtores possam conseguir aplicar este
método construtivo;
se faz necessário grande domínio tecnológico sobre o sistema;
devido a pequena espessura da parede, há uma perda no conforto térmico e
acústico;
quando disputa mercado com a alvenaria estrutural em edifícios residenciais,
costuma ficar em desvantagem.
35
3.1.4 Normatização do Sistema Paredes em Concreto
A NBR 10655 (2012) é aplicada para toda edificação, independente da geometria,
com paredes de concreto moldadas in loco com formas removíveis, determinando as
seguintes características de projeto:
a concretagem das paredes e lajes deve ocorrer de forma simultânea (ou com
especificação de ligação armada entre os componentes);
deve ser utilizado concreto comum ou autoadensável, com densidade normal
de 2,0 tf/m³ a 2,8 tf/m³, com resistência característica à compressão aos 28
dias entre 20 MPa e 40 MPa;
deve ser utilizado telas soldadas distribuídas em toda a parede, com
armaduras
mínimas indicadas na norma;
a espessura mínima das paredes com altura de até 3 m deve ser de 10 cm,
porém admite-se espessura de 8 cm nas paredes internas de edificações de
até dois pavimentos. Para paredes com alturas maiores, a espessura mínima
deve ser 1/30 do menor valor entre a altura e metade do comprimento
equivalente da parede;
para paredes de até 15 cm, pode-se utilizar uma tela centrada. Paredes com
mais de 15 cm, assim como qualquer parede sujeita a esforços horizontais ou
momentos fletores aplicados, devem ser armadas com duas telas;
a especificação do concreto para esse sistema construtivo deve estabelecer:
a) resistência à compressão para desfôrma compatível com o ciclo de
concretagem;
b) resistência à compressão característica aos 28 dias (fck)
c) classe de agressividade do local de implantação da estrutura conforme a
NBR 12.655
d) trabalhabilidade, medida pelo abatimento do tronco de cone (NBR NM 67)
ou pelo espalhamento do concreto (NBR 15.823-2);
o espaçamento máximo das juntas de controle deve ser determinado com
dados de ensaios específicos (na falta desses ensaios, adotar o
36
distanciamento máximo de 8 m entre juntas para paredes internas e 6 m para
paredes externas);
em face da dilatação da última laje, deve ser prevista uma junta de controle
imediatamente sob essa laje;
não se admitem tubulações horizontais, a não ser trechos de até um terço do
comprimento da parede, não ultrapassando 1 m (desde que este trecho seja
considerado não estrutural). Não são permitidas tubulações, verticais ou
horizontais, nos encontros de paredes;
os projetos de fôrma, escoramentos, detalhes embutidos ou vazados e os
projetos de instalações devem ser validados pelo projetista de estrutura;
o modelo de análise estrutural de edifícios de paredes com vigas de fundação
ou de transição deve considerar a flexibilidade relativa entre paredes e vigas.
3.2 Steel Frame
O aço tem sido utilizado através dos tempos, como um material de versátil
aplicação, alto desempenho técnico e adaptável às mais severas condições de
serviços.
Devido as suas características técnicas e acompanhando a evolução
tecnológica, tem substituído outros materiais em vários setores industriais (CBCA,
2003).
O sistema construtivo Steel-Frame tem sido muito utilizado em diversos
países, com maior freqüência em países como Estados Unidos, Inglaterra, Canadá,
Japão e Espanha. Por séculos, o material de construção para as edificações
residenciais mais utilizado pelos norte-americanos foi a madeira. No entanto, o
grande aumento dos preços, devido à escassez desse material na natureza, levou
esses construtores a buscarem alternativas de produtos que substituíssem a
madeira, um deles foi o aço (HERNANDES, 2009).
37
Figura 16 - Conjunto habitacional
(CBCA, 2010)
Figura 17 - Estrutura Steel Frame
(CBCA, 2010)
No Brasil, a produção de aço é concentrada no parque siderúrgico brasileiro e
sua produção é integrada com outros componentes industrializados. O aço
empregado no sistema Steel Frame, substitui com vantagens técnicas, econômicas
e ambientais, materiais como tijolos, madeiras, vigas e pilares de concreto;
proporcionando um salto qualitativo no processo produtivo e posicionando a
indústria nacional de construção civil de uma forma mais competitiva frente a um
mercado globalizado (CBCA, 2003).
No ano de 1998 as primeiras construções no sistema Steel Frame foram
implantadas no Brasil, dando prosseguimento à necessidade de um produto
industrializado e as vantagens intrínsecas desse processo construtivo frente ao
sistema tradicional; portanto, podemos considerar que é um produto tecnológico
novo no país (CBCA, 2003).
38
Estrategicamente, os primeiros grandes projetos em Steel Frame tiveram
como foco as construção residenciais de médio e alto padrão, para romper conceitos
culturais, formar opinião e adequar as possibilidades de financiamento existentes.
Outros objetivos importantes no processo de desenvolvimento e sedimentação do
sistema no Brasil é atender às construções comerciais, industriais e casas populares
(CBCA, 2003).
Apesar da similaridade visual entre o sistema Steel Frame e o Dry-Wall,
conceitualmente apresentam características bem distintas. O Steel Frame é a
conformação do “esqueleto estrutural” composto por painéis em perfis leves, com
espessuras nominais usualmente variando entre 0,80mm à 3,00 mm e revestimento
de 180g/m² para áreas não marinhas e 275g/m² para áreas marinhas, em aço
galvanizado, projetados para suportar todas as cargas da edificação, assim se
tratando de um sistema estrutural. Já o Dry-Wall é um sistema de vedação, não
estrutural, que utiliza aço galvanizado em sua sustentação, com espessura nominal
de 0,50mm, com necessidade de revestimento de Zinco menor do que o Steel
Frame (média mundial de 120g/m²) e que necessita de uma estrutura externa ao
sistema para suportar as cargas da edificação (HERNANDES, 2009).
3.2.1 Estrutura
O sistema Steel Frame é uma proposta para racionalizar a concepção da
estrutura da edificação utilizando-se perfis dobrados a frio. As chapas têm entre 0,8
mm e 3,0 mm de espessura, sendo a mais utilizada a de espessura de 0,95 mm,
com revestimento anticorrosivo zincado por imersão a quente.
No sistema Steel Frame há basicamente três tipos de subestruturas: os pisos
estruturais, as paredes estruturais e o sistema de cobertura. Na figura 18 apresenta-
se cada uma dessas subestruturas componentes do sistema.
39
Figura 18 - Subestruturas
(CBCA, 2009)
3.2.2 Fundações
A solução mais empregada nos casos da utilização do sistema Steel Frame é
o "radier", fundação rasa, constituída de uma laje em concreto armado com a cota
bem próxima da superfície do terreno, na qual toda estrutura se apóia (CBCA, 2003).
3.2.3 Fechamento
As paredes de elevação, lajes e estrutura do telhado que compõem a
estrutura da edificação, são completadas com chapas de fechamento, que
contribuem de forma importante no contraventamento da estrutura, como mostrado
na figura 19 (CBCA, 2003).
40
Figura 19 - Fechamento
(CBCA, 2010)
Para o fechamento da estrutura de aço, são mais utilizados atualmente três
tipos de painéis: as placas cimentícias, os painéis de madeira (OSB), a projeção
manual ou mecânica de argamassa de cal, cimento e areia sobre telas aço
expandida (CBCA, 2003).
Segundo Junior (2004) as placas cimentícias, mostradas na figura 20, são
placas delgadas de cimento, fabricadas a partir de argamassas especiais contendo
aditivos e uma elevada porcentagem de cimento. Geralmente são confeccionadas a
partir de moldes metálicos, utilizando a mesma tecnologia do concreto pré-moldado.
Figura 20 - Placas Cimentícias
(TECHNE, 2009)
41
As placas OSB (Oriented Strand Board), ilustradas na figura 21, são um tipo
de painel de madeira fabricado com três a cinco camadas de tiras de madeira
reflorestada, cruzadas perpendicularmente, prensadas e unidas com resinas
(TECHNE, 2009).
Figura 21 - Placas OSB
(TECHNE, 2009)
As paredes externas tem normalmente espessura final de 165 mm. As
paredes internas tem espessura final de 120 mm (CBCA, 2003).
3.2.4 Impermeabilização
Se tratando de um sistema com uso maciço de materiais metálicos
suscetíveis a corrosão, a impermeabilização se torna ainda mais importante.
As faces externas dos perfis que compõem a estrutura das paredes de
elevação externas, e a estrutura do telhado são revestidos com manta impermeável,
com característica de evitar condensação interna, garantindo estanqueidade contra
presença de água ou umidade.
As bases inferiores que compõem os painéis de aço galvanizado são
revestidos por mantas impermeabilizantes auto-adesivas de polietileno, como
interface ao concreto da laje de fundação (CBCA, 2003).
42
3.2.5 Vantagens e Desvantagens
Segundo a CBCA (2003), dentre as vantagens do sistema Steel Frame, vale
destacar:
apresenta uma redução temporal de 1/3 nos prazos de construção quando
comparada com o método convencional de construção em alvenaria;
devido a redução no peso da estrutura e a uniforme distribuição dos esforços
através de paredes leves e portantes, proporciona um alivio nas fundações;
consegue um adequado desempenho acústico através da instalação da lã de
rocha e lã de vidro entre as paredes e forro;
facilita a manutenção de instalações de hidráulica, elétrica, ar condicionado,
gás, etc.
custos diretos e indiretos menores, devido aos prazos reduzido e inexistência
de perdas comuns nas construções convencionais;
devido à sua comprovada resistência, o aço é capaz de vencer grandes vãos,
eliminando colunas e paredes intermediárias. Com isso, oferece maiores
espaços e confere flexibilidade na concepção e execução de projetos;
os perfis de aço galvanizado não contribuem para a propagação do fogo.
Dentre as desvantagens:
a necessidade de alto conhecimento tecnológico para a utilização do sistema;
custos elevados em comparação com outros sistemas industrializados;
baixa aceitabilidade nos consumidores, principalmente devido as paredes
"ocas";
necessidade de insumos próximos para que não se eleve o custo de
transporte de materiais.
43
3.3 Wood Frame
A história principal dos sistemas construtivos leves de Wood Frame, tem seu
inicio no desenvolvimento do oeste norte-americano, devido ao processo de
construção desse sistema ser ágil e utilizavam da coletividade (SACCO e
STAMATO, 2010).
É comum a prática dessa construção em países desenvolvidos como Estados
Unidos e Canadá, isso se dá devido à rentabilidade, a diminuição do tempo de
execução, a economia de energia e o alto grau de industrialização desse sistema.
No Brasil ainda é pouco conhecida, a dez anos vem tentando ganhar seu espaço na
construções civil (SACCO e STAMATO, 2010).
Podemos ver diferentes usos para as edificações em Wood Frame nas figuras
22, 23 e 24.
Figura 22 - Orchard Hotel
(Wood for Good, 2012)
Figura 23 - Mill Lane
(Wood for Good, 2013)
44
Figura 24 - Estrutura Wood Frame
(Globalframe Brasil, 2010)
Embora a madeira esteja entre os materiais para construção mais antigos em
todo o mundo, o aproveitamento desse material como elemento estrutural no Brasil
ainda é cercado de muito desconhecimento. Nos últimos anos, porém, iniciativas
para introduzir o light Wood Frame como mais uma alternativa para a construção
industrializada tem buscado romper com essa limitação e mostrar que é possível
erguer edificações de qualidade, de forma veloz e sem desperdício.
A dificuldade de visualizar a madeira como solução interessante para a
construção de residências nas cidades brasileiras não deixa de ser paradoxal. A
indústria de reflorestamento nacional é uma das mais competitivas no mundo. Além
disso, há disponibilidade de áreas para reflorestamento praticamente do Oiapoque
ao Chuí (TECHNE, 2009).
A NBR 7190 (1997) especifica dimensões mínimas para os elementos
estruturais, que foram definidas considerando-se a segurança de estruturas
isostáticas de treliças. Porém, essas são impraticáveis em estruturas de Wood
Frame. Por existir repetição de elementos cumprindo a mesma função, existe a
chamada redundância, ou seja, uma redistribuição de esforços caso um dos
elementos venha a falhar, permitindo a utilização de seções menores e otimizando o
consumo de madeira. Uma analogia grosseira desse comportamento é a armação
de lajes de concreto. É fácil imaginar que, se uma única barra dessa armação falhar,
haverá uma redistribuição dos esforços para as demais no seu entorno. As paredes
do Wood Frame também apresentam esse comportamento. Dessa forma, o
45
dimensionamento pode ser feito baseado em normas de outros países, sendo o
Eurocode 5 semelhante a norma brasileira, o que permite uma utilização
complementar destas (TECHNE, 2009).
3.3.1 Fundações
A solução mais comum para este sistemas construtivo é o mesmo que para o
Steel Frame, o "radier". A sapata corrida também é empregável devido a estrutura
nesse sistema ser bastante leve, com carga distribuída ao longo das paredes
(TECHNE, 2008).
3.3.2 Paredes Estruturais
A estrutura é composta por paredes portantes que são o suporte para o
primeiro piso ou plataforma. O conceito é que a plataforma trava os apoios e faz o
contraventamento horizontal da estrutura. A partir daí novos painéis de paredes
portantes são levantados sobre a plataforma e, assim sucessivamente, até o
telhado, podendo usualmente serem construídas obras de até quatro pavimentos,
sem mudanças muito significativas no método prescrito.
Os painéis de paredes são compostos por montantes verticais de madeira
com seção típica de 2" x 4" que, quando aparelhados, têm seção 38 mm x 90 mm.
Os montantes estão dispostos com espaçamentos entre si que podem ser de 40 cm
ou 60 cm, possibilitando o emprego conjunto de drywall e de OSB. Cada painel é
fechado com duas guias de madeira de mesma seção, uma superior e outra inferior.
Após a disposição dos painéis, sobre a fundação ou sobre a plataforma,
conformando a planta do pavimento, uma segunda guia de madeira é pregada sobre
a guia superior, só que essa sobrepõe os encontros de painel, solidarizando-os.
Para as ligações, empregam-se pregos galvanizados, normalmente a fogo,
pois devem ter uma longa vida util. Os tipos de pregos utilizados são ardox e
anelado, dificultando assim o arrancamento.
Para aberturas de portas e janelas, os montantes que se encontram na região
devem ser deslocados lateralmente, nunca eliminados. Além dos montantes
acumulados nas laterais, deve ser incluído mais um, com a altura da abertura para
que sirva de apoio para as vergas. Na parte inferior devem ser colocados ainda mais
46
dois pedaços de montantes com 38 mm a menos que a altura inferior da abertura,
de forma que receba mais uma peça de montante horizontal. Para os vãos inferiores
e superiores da abertura devem ser colocados pedaços de montantes de forma que
mantenham o espaçamento padrão de 40 cm ou 60 cm e sirvam de apoio para as
placas, sejam de drywall ou OSB.
O contraventamento vertical da estrutura é feito com a fixação de placas de
OSB nas faces externas da parede e, eventualmente, em alguma parede interna
(TECHNE, 2008).
3.3.3 Revestimento
O revestimento externo tem como função a proteção contra as intempéries,
em especial contra a ação do sol. Pode ser executado com o uso de diferentes
sistemas, como sidings (chapas em formato de réguas, conforme figura 25) de
madeira, PVC ou até mesmo o aço, que foram desenvolvidos especialmente para o
sistema Wood Frame. Revestimento mais tradicionais como o tijolo aparente,
argamassa armada ou placas cimenticias também podem ser utilizados.
Figura 25 - Revestimento siding
(Globalframe Brasil, 2010)
Do lado interno, a placa de drywall garante acabamento e excelente
desempenho acústico, reforçado pela lã mineral que pode ser ou não colocada no
interior da parede para a obtenção de desempenhos específicos no que tange ao
isolamento térmico e acústico (figura 14). Como se vê, trata-se de um sistema aberto
47
e muito adequado para se tirar partido da nova norma de desempenho NBR 15.575
(2013) - desempenho esse que será determinado de acordo com a composição dos
vários materiais e do custo que se define como parâmetro (TECHNE, 2008).
3.3.4 Instalações Elétricas e Hidráulicas
Pode ser idêntico ao de uma construção convencional, mas em comparação
com as construções com alvenaria o uso de paredes agrega praticidade e agilidade
à construção em eventuais reparos ao permitir embutir as instalações nos vãos
internos aos montantes, como mostrado na figura 26 (WFCM, 2001).
Figura 26 - Instalações Embutidas
(Werner, 2007)
3.3.5 Cobertura e Telhados
Sobre as paredes portantes do último piso são aplicadas treliças pré-
industrializadas. Seu espaçamento pode ser de 60 cm ou 120 cm, variando de
acordo com o tipo de telha a ser utilizada.
Pode ser visto na figura 27 o telhado de uma edificação em Wood Frame
sendo construído.
48
Figura 27 - Telhado
(Globalframe Brasil)
3.3.6 Madeira
No sistema de Wood Frame normalmente a madeira utilizada é o pinus. A
madeira de pinus, por ser conífera é mais leve, não apresenta cerne e seu lenho é
totalmente permeável ao tratamento preservante, o que não ocorre com a maioria
das madeiras nativas brasileiras e com o eucalipto que são folhosas. O tratamento
mais recomendado para Wood Frame é aquele feito em autoclave com produtos
hidrossolúveis, sendo que estes tornam a madeira imune ao ataque de fungos e
cupins (TECHNE, 2009).
3.3.7 Vantagens e Desvantagens
Segunda Souza (2012), dentre as vantagens do sistema Wood Frame, vale
destacar:
obra seca e limpa, com menor geração de resíduos;
fabricação das peças em ambiente industrializado, reduzindo o tempo de
obra;
utiliza madeira de reflorestamento, única matéria prima renovável na
construção civil;
estabilidade do preço da matéria prima;
bom desempenho em conforto térmico e acústico.
49
dentre as desvantangens:
requer mão-de-obra treinada;
altura das edificações de no máximo quatro pavimentos;
necessita maiores cuidados quanto a impermeabilização;
resistência do mercado a mudança devido ao preconceito da sociedade.
50
4 ESTUDO COMPARATIVO ENTRE SISTEMAS
Tendo por base a pesquisa cientifica realizada por Dias et al (2014) intitulada
"Concreto-PVC, madeira serrada e madeira plástica: estudo comparativo de
adequabilidade para construções em ilhas oceânicas", foram definidos parâmetros
para o estudo comparativo dos sistemas construtivos industrializados considerando
aspectos relacionados à segurança, ao conforto do usuário, à logística e aos
critérios de sustentabilidade.
Primeiramente foi realizada uma pesquisa bibliográfica acerca dos sistemas
construtivos industrializados. Utilizando-se dessas informações sobre cada sistema e
os critérios da NBR 15575.
Para cada critério foi designado um peso, assim como para o grupo no qual
foi inserido; os pesos variam entre 1 e 2 para os critérios, e para os grupos de 0,5 a
2 de acordo com sua relevância.
Por fim os sistemas construtivos foram avaliados nos critérios seguindo uma
escala variando de 1 a 4, abaixo a equivalência qualitativa para cada valor.
1 - Péssimo 2 - Ruim 3 - Bom 4 - Excelente
4.1 Segurança
O grupo de segurança recebe peso máximo, pois toda a construção deve
primeiramente prover segurança para seus usuários.
4.1.1 Segurança estrutural
Paredes de Concreto: A resistência a cargas verticais e horizontais são dadas
pelo concreto e pela armadura das paredes estruturais, portanto o projeto
pode se adequar a diferentes intensidades de cargas, alterando a quantidade
de aço e a espessura das paredes.
51
Steel-Frame: O sistema constituído de perfis contraventados com placas OSB
estrutural confere resistência superior aos sistemas convencionais, resistindo
a ventos de até 300 km/h. Elimina-se também pontos frágeis de ruptura, visto
que não são empregues pontos de soldadura. Pode-se construir até 4
pavimentos (CBCA, 2010).
Wood-Frame: Pode ser utilizado com segurança para edifícios de até quatro
pavimentos (TECHNE, 2009).
4.1.2 Segurança ao Fogo
Paredes de Concreto: o concreto dosado em central é uma excelente escolha
como material resistente ao fogo, sendo que uma parede de 15 cm de
espessura resiste a uma média de 15 horas de fogo (ABESC, 2011).
Steel-Frame: Possui revestimento interno de drywall, material com alta
resistência ao fogo. O aço não contribui como combustível para a propagação
de incêndios (CBCA, 2010).
Wood-Frame: O Instituto de Pesquisas Tecnológicas avaliou a resistência ao
fogo de uma casa Wood Frame. O resultado foi que todas as exigências da
ABNT NBR 15200 (2004) são adequadas (IPT, 2009). Porém a madeira pode
servir como combustível para a propagação do fogo.
4.2 Conforto ao Usuário
O grupo de conforto recebeu peso 2 pois é diretamente ligado a qualidade
final da construção.
52
4.2.1 Conforto Térmico
Paredes de Concreto: Para os casos mais desfavoráveis, são necessárias
medidas adicionais. Em zonas climáticas muito frias, a ABCP recomenda
considerar a insolação ou aquecimento interno, enquanto para zonas muito
quentes a proteção térmica da cobertura, ventilação dos ambientes e também
um maior sombreamento (FRANCO, 2004).
Steel-Frame: Um imóvel com estrutura em ST é completamente isolado do
exterior por placas de poliestireno expandido, OSB e/ou placa cimentícias,
vários centímetros de lã mineral e gesso cartonado, conferindo uma proteção
térmica que não é encontrado em uma construção de alvenaria (CBCA,
2010).
Wood-Frame: Sozinho o sistema apresenta um conforto térmico superior em
comparado a sistemas tradicionais de alvenaria, o qual pode ainda ser
melhorado pela instalação de isolamentos tanto internos quanto externos
(MOLINA, 2010).
4.2.2 Conforto Acústico
Paredes de Concreto: Uma parede maciça de concreto é considerada
acústica, pois apresenta alto índice de redução sonora, porém seus níveis de
reflexão de som são elevados (FRANCO, 2004).
Steel-Frame: Nas paredes interiores, a utilização do gesso cartonado contribui
para reduzir a transmissão do som. Nas exteriores, além do gesso numa das
faces, há ainda que contar com o OSB e/ou placas cimentícias e ainda com o
poliestireno expandido. As lãs minerais são também colocadas no espaço
entre as vigas de piso, minimizando bastante os ruídos aéreos (CBCA, 2010).
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Wood-Frame: Sozinho o sistema apresenta um conforto acústico superior em
comparado a sistemas tradicionais de alvenaria, o qual pode ainda ser
melhorado pela instalação de isolamentos tanto internos quanto externos
(MOLINA, 2010).
4.3 Logística
O grupo logística recebeu peso 1 pois acompanha critérios não essenciais,
porém que são importantes financeiramente.
4.3.1 Manutenção
Paredes de Concreto: Os painéis de concreto dosado em central moldados in
loco dispensam manutenção, sendo apenas necessária uma re-pintura
periódica a título de conservação de aparência (ABESC, 2011).
Steel-Frame: Devido à qualidade e a durabilidade dos materiais empregados
nesse sistema, há uma redução de custos de manutenção em 1/3 quando
comparado aos sistemas convencionais (CBCA, 2010).
Wood-Frame: A cada cinco anos deve ser feita uma avaliação da
necessidade de se executar alguma intervenção. Cuidados especiais devem
ser tomados quanto a manutenção das instalações de água e esgoto, pois
vazamentos constantes podem deteriorar a madeira (TECHNE, 2008).
4.3.2 Logística
Paredes de Concreto: Não é necessária mão-de-obra especializada, apenas
treinada. O concreto é de fácil acesso, visto que é um material empregado em
grande escala em obras de engenharia. Um ponto negativo, é que é
necessário a compra de formas antes do inicio da construção (TECHNE,
2008).
54
Steel-Frame: Necessita mão-de-obra treinada, os montadores. As peças do
steel-frame são bastante leves, porém para a viabilização do sistema, é
necessário uma metalúrgica próxima que as produza (HERNANDES, 2008).
Wood-Frame: É necessário mão-de-obra treinada para a montagem da
edificação. A produção das peças é feita em uma fabrica e posteriormente
transportada para o local da obra aonde é montada (TECHNE, 2009).
4.3.3 Custo
Paredes de Concreto: Para a viabilização de obras com este sistema
construtivo, é necessário que haja uma grande repetição de unidades, para
que se aproveite as fôrmas o maior número possível de vezes (TECHNE,
2008).
Steel-Frame: Devido aos custos elevados dos materiais, o sistema é mais
empregado quando o fator tempo de construção é mais importante que os
custos (HERNANDES, 2008).
Wood-Frame: O custo dos materiais é levemente superior ao de uma
construção no sistema convencional de alvenaria, porém há economia na
mão-de-obra (MOLINA, 2010).
4.4 Sustentabilidade
O grupo de sustentabilidade possui o menor peso (0,5) pois além de
não essenciais, os critérios são características únicas de cada sistema.
55
4.4.1 Flexibilidade
Paredes de Concreto: É de difícil adaptação, pois as paredes também
possuem função estrutural, e não é viável cortar uma parede de concreto com
10cm de espessura para a inclusão de uma porta por exemplo (WENDLER,
2014). A alteração das instalações técnicas também é de difícil realização.
Steel-Frame: Possui grande flexibilidade arquitetônica. Segundo Wood for
Good (2008), dentre os processos construtivos nacionais, o steel-frame
possui o maior grau de flexibilidade para ampliações ou eventuais alterações.
Wood-Frame: Assim como no caso do steel-frame, possui alto nível de
flexibilidade se tratando de um sistema pré-fabricado, com encaixes e
parafusações, permitindo o desmonte e a remontagem com facilidade (Wood
for Good, 2008)
4.4.2 Durabilidade
Paredes de Concreto: Obteve um desempenho superior aos sistemas
construtivos tradicionais quanto a durabilidade e resistência contra a
deterioração (ABCP). Porém, segundo Franco, a pouca utilização do sistema
no presente se da devido a manifestações patológicas já vistas no passado,
como fissuras (WENDLER, 2014).
Steel-Frame: Existem construções nos EUA com mais de 250 anos ainda em
funcionamento (CBCA, 2010).
Wood-Frame: Segundo Caio Bonnato, a vida útil de uma casa construída no
sistema wood frame é de cerca de 50 anos (Wood for Good, 2008).
56
4.4.3 Geração de Resíduos
Paredes de Concreto: As paredes de concreto produzem mais de 50% a mais
de resíduos em comparação com o sistema wood-frame, porém ainda está
bastante a frente dos tradicionais (WERNER, 2007).
Steel-Frame: Apesar da pouca diferença, Werner (2007)diz que o steel-frame
produz uma quantidade maior de residuos que o wood-frame.
Wood-Frame: Segundo Werner (2007), dentre os sistemas estudados, o que
possui menor geração de resíduos é o wood-frame.
4.5 Calculo de desempenho
Os desempenhos nos grupos foram calculados utilizando média ponderada
utilizando as notas dadas para cada sistema e os pesos de cada critério de
desempenho. O desempenho geral do sistema construtivo é uma média ponderada
entre os desempenhos por grupo e os pesos de cada um desses grupos.
Tabela 2 - Avaliação dos sistemas construtivos industrializados
Grupo (Peso) Critério de Desempenho Peso Paredes de Concreto Steel-Frame Wood-Frame
Segurança (2) Segurança estrutural 2 2,0 3,0 2,0
Segurança ao fogo 1 3,0 4,0 2,0
Desempenho do sistema construtivo no grupo 2,3 3,3 2,0
Conforto ao usuário (2)
Conforto térmico 2 2,0 4,0 4,0
Conforto acústico 1 2,0 4,0 4,0
Desempenho do sistema construtivo no grupo 2,0 4,0 4,0
Logística (1)
Manutenção 2 3,0 4,0 1,0
Logística 2 4,0 2,0 3,0
Custo 2 2,0 1,0 3,0
Desempenho do sistema construtivo no grupo 3,2 1,7 3,0
Sustentabilidade (0,5)
Flexibilidade 1 1,0 4,0 4,0
Durabilidade 2 3,0 4,0 2,0
Geração de Resíduos 2 3,0 4,0 4,0
Desempenho do sistema construtivo no grupo 2,7 4,0 3,0
Desempenho geral do sistema construtivo 2,4 3,3 3,0
57
5 CONCLUSÃO
A imensa maioria dos setores produtivos já passou por várias etapas de
industrialização, a construção civil inevitavelmente deve seguir o mesmo caminho.
Métodos tradicionais como, por exemplo, a construção com alvenaria, em
comparação com sistemas industrializados, já se mostram bastante inferiores em
inúmeros aspectos.
Dentre as vantagens dos sistemas industrializados, merecem destaque a
maior produtividade, a qual vem da padronização e racionalização dos sistemas e
um melhor controle de qualidade, principalmente nos sistemas aonde a produção
das peças é feita em ambiente fabril.
O fator ambiental possui cada vez mais peso para a sociedade, com os
sistemas construtivos industrializados reduzimos intensivamente o desperdício de
materiais em comparação com os métodos construtivos tradicionais. No quesito
meio ambiente o wood-frame recebe destaque, pois utiliza a madeira como principal
matéria-prima, a única renovável no setor da construção civil.
Infelizmente, mesmo com as inúmeras vantagens apresentadas sobre os
sistemas industrializados, o sistema construtivo convencional ainda é usado em
maior escala no Brasil.
Um dos problemas para a difusão dos sistemas construtivos industrializados é
a falta de mão-de-obra qualificada. Ainda no assunto mão-de-obra, os sistemas
construtivos industrializados necessitam de menor numero de trabalhadores, e como
no Brasil um dos setores que mais emprega atualmente é o setor da construção civil,
uma mudança repentina entre os sistemas convencionais para os sistemas
industrializados poderia gerar uma onda de desemprego. Sendo assim, para o
governo não seria vantajoso um investimento em larga escala nos sistemas
industrializados.
Outro empecilho é o fator cultural, muitas pessoas não estão preparadas para
estes avanços, estão acostumadas com a aparente maior solidez dos sistemas
convencionais, e por isso não aceitam muito bem os sistemas industrializados.
Por último, tem-se dificuldade de empregar alguns sistemas pela falta de
fornecedores de material, principalmente no caso do steel-frame e do wood-frame.
58
As paredes de concreto moldadas in-loco, apesar de possuírem um sistema fixo de
montagem, ainda apresentam algumas características artesanais.
Ao compararmos os três sistemas, temos uma superioridade clara do steel-
frame, porém as paredes de concreto ainda são mais usadas. Os fatores que podem
explicar isto são que no Brasil, o concreto é abundantemente estudado, portanto
temos mais conhecimentos técnicos para projetar e construir usando o sistema de
paredes de concreto, além disso há maior dificuldade para a obtenção dos materiais
necessários para a construção em steel-frame.
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