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ANDRÉ LUIZ DE ALCÂNTARA LIMA
Construção de edificações em módulos pré-fabricados em
LSF – Light Steel Framing: Ensaio Projetual
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Civil da
Universidade Federal do Espírito Santo, como
parte dos requisitos para obtenção grau de
Mestre em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Dr. Ing. João Luiz Calmon
Nogueira da Gama.
Vitória
Junho de 2008
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Dados Internacionais de Catalogação-na-publicação (CIP)
(Biblioteca Central da Universidade Federal do Espírito Santo, ES, Brasil)
Lima, André Luiz de Alcântara, 1978-
L732a Análise construção de edificações em módulos pré-fabricados em
LSF–Light Steel Framing : ensaio projetual / André Luiz de Alcântara
Lima. – 2008.
189 f. : il.
Orientador: João Luiz Calmon Nogueira da Gama.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Espírito Santo,
Centro Tecnológico.
1. Construção industrializada. 2. Construção Modular. 3. Aço leve. I.
Gama, João Luiz Calmon Nogueira da. II. Universidade Federal do
Espírito Santo. Centro Tecnológico. III. Título.
CDU: 624
À minha família
Meus Agradecimentos
Ao meu orientador João Luiz Calmon pela orientação dedicada e pela amizade construída
ao longo deste caminho.
Ao professor Pedro Sá pelo apoio e por deixar as portas do NEXEM sempre abertas,
possibilitando desta forma o desenvolvimento deste trabalho.
Aos demais membros da banca, Professor Marcel, pelos ensinamentos durante o decorrer
do curso e ao Professor Tibiriçá por estar presente e muito contribuir com aproximação
entre as áreas de arquitetura e engenharia.
Aos amigos Marcelo, Marcella, Lilliam, Markus, Márcia e Borba pelo apoio e
companheirismo durante o mestrado.
A Andréa Bresciane pela amizade e ajuda voluntária.
Aos amigos Filipe Amorim e Jennifer Noventa por terem participado ativamente nas fases
iniciais deste trabalho.
À Engenheira Priscila Blanck por ter aceitado desenvolver seu trabalho de graduação co-
relacionando-o com este trabalho e desta forma contribuindo para a sua realização.
Aos amigos do Laboratório de Planejamento e Projetos, em especial à Cristina, que
ajudaram a construir minha formação acadêmica e profissional e, portanto contribuíram com
este trabalho.
As empresas e aos funcionários que cederam o seu tempo ao aceitarem participar das
entrevistas.
Aos demais amigos que me apoiaram.
A minha família, em especial aos meus pais, a Dani, a Dalita e ao Davi pelo carinho e
ensinamentos cotidianos.
É impossível pensar em transformações formais se não se
sabe como realizá-las. Raciocina-se com a engenhosidade
possível, não se pensa com formas autônomas ou
independentes de uma visão fabril delas mesmas. Quando o
arquiteto risca no papel uma anotação formal, um croqui,
está convocando todo o saber necessário, mecânica dos
fluidos, mecânica dos solos, máquinas e cálculos que sabe
que existem para fazer aquilo (...)
Paulo Mendes da Rocha (2002)
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................. 16
1.1. CONTEXTO E JUSTIFICATIVA DA PESQUISA ..................................... 16
1.2. PERGUNTAS E HIPÓTESES DA PESQUISA ........................................ 20
1.2.1. Pergunta geral ................................................................................... 20
1.2.2. Perguntas específicas........................................................................ 20
1.3. OBJETIVOS............................................................................................. 21
1.3.1. Objetivos gerais ................................................................................. 21
1.3.2. Objetivos específicos......................................................................... 21
1.4. ASPECTOS METODOLÓGICOS ............................................................ 21
1.5. ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO ........................................................ 23
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................... 25
2.1. INTRODUÇÃO......................................................................................... 25
2.2. CONCEITUAÇÃO: RACIONALIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO.................. 26
2.2.1. Antecedentes..................................................................................... 26
2.2.2. Construção em aço no Brasil............................................................. 31
2.2.2.1. Construção no sistema Light Steel Framing – LSF ........................ 38
2.2.3. Construção modular industrializada................................................... 40
2.2.3.1. Conceituação ................................................................................. 40
2.2.4. Construção modular em LSF – Light Steel Framing .......................... 44
2.3. CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF: CONCEPÇÃO E CRITÉRIOS DE
DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS DE EDIFICAÇÕES MODULARES........ 46
2.3.1. Subsistema estrutural ........................................................................ 49
2.3.1.1. Estrutura vertical ............................................................................ 51
2.3.1.2. Estrutura horizontal de piso............................................................ 53
2.3.1.3. Estrutura horizontal de cobertura ................................................... 59
2.3.1.4. Estabilidade estrutural.................................................................... 60
2.3.1.1. Características do perfil de aço leve .............................................. 63
2.3.1.2. Fundações ..................................................................................... 65
2.3.2. Subsistema de vedação vertical ........................................................ 67
2.3.2.1. Vedação vertical utilizando OSB - Oriented Standard Board ......... 71
2.3.2.2. Vedação vertical utilizando placas cimentícias .............................. 72
2.3.2.3. Vedação vertical utilizando siding vinílico ...................................... 73
2.3.2.4. Vedação vertical utilizando gesso acartonado ............................... 74
2.3.2.5. Vedação vertical utilizando placas de fibrogesso........................... 77
2.3.3. Subsistema de vedação horizontal (lajes) ......................................... 78
2.3.4. Subsistema de vedação horizontal (cobertura).................................. 80
2.4. CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF: PREMISSAS PARA
DETALHAMENTO DE PROJETOS..................................................................... 83
2.4.1. Componentes e detalhamento da estrutura....................................... 84
2.4.1.1. Tipos de perfis no sistema LSF...................................................... 84
2.4.1.2. Dimensionamento e localização de aberturas................................ 85
2.4.1.3. Conexões....................................................................................... 86
2.4.1.4. Resistência estrutural em condições de incêndio. ......................... 91
2.4.1.5. Corrosão e tratamento superficial da estrutura. ............................. 94
2.4.2. Componentes e detalhamento dos painéis de vedação .................... 95
2.4.2.1. Juntas............................................................................................. 95
2.4.2.1. Impermeabilização ......................................................................... 98
2.4.3. Sistemas de condicionamento termoacústico.................................... 99
2.4.3.1. Condicionamento acústico ........................................................... 100
2.4.3.2. Condicionamento térmico............................................................. 102
2.4.3.3. Materiais e componentes construtivos ......................................... 103
2.4.4. Esquadrias....................................................................................... 105
2.4.5. Instalações técnicas ........................................................................ 108
2.4.6. Sistemas de acabamento a seco..................................................... 110
2.5. LOGÍSTICA DE PRODUÇÃO E CONSTRUÇÃO UTILIZANDO MÓDULOS
PRÉ-FABRICADOS EM LSF............................................................................. 111
2.5.1. Instalações físicas da unidade fabril e logística de produção .......... 113
2.5.2. Logística de transporte horizontal.................................................... 117
2.5.3. Transporte vertical ........................................................................... 119
2.5.4. Logística de montagem.................................................................... 122
3. ENSAIO PROJETUAL PARA ESCOLA MUNICIPAL UTILIZANDO SISTEMA
MODULAR EM LSF ............................................................................................. 128
3.1. INTRODUÇÃO....................................................................................... 128
3.2. CONDICIONANTES DE PROJETO ...................................................... 131
3.2.1. Terreno ............................................................................................ 131
3.2.2. Legislação........................................................................................ 132
3.2.3. Programa de usos e necessidades.................................................. 134
3.2.4. Definição do local de produção dos módulos .................................. 135
3.3. DESENVOLVIMENTO PROJETUAL..................................................... 136
3.3.1. Estudo preliminar e concepção modular.......................................... 136
3.3.2. Concepção e pré-dimensionamento da estrutura............................ 141
3.3.2.1. Pré-dimensionamento estrutural .................................................. 145
3.3.2.2. Demais elementos estruturais...................................................... 151
3.3.3. Anteprojeto arquitetônico e definição dos demais subsistemas
construtivos .................................................................................................... 153
3.3.4. Soluções técnicas e detalhamento .................................................. 154
3.4. ASPECTOS DE LOGÍSTICA NO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO
MODULAR......................................................................................................... 157
3.4.1. Transporte dos módulos .................................................................. 157
3.4.2. Montagem em canteiro de obras ..................................................... 159
4. FABRICAÇÃO: ANÁLISE DAS POSSIBILIDADES DE ADOTAR A
TECNOLOGIA DE CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF NO ESPÍRITO SANTO
165
4.1. INTRODUÇÃO....................................................................................... 165
4.2. ENTREVISTA SEMI-ESTRUTURADA: PERGUNTA FUNDAMENTAL E
ROTEIRO PARA A ENTREVISTA..................................................................... 166
4.2.1. Pergunta fundamental...................................................................... 166
4.2.2. Roteiro para os aspectos técnicos................................................... 166
4.2.3. Roteiro para os aspectos gerenciais................................................ 167
4.2.4. Roteiro da entrevista para os aspectos financeiros ......................... 168
4.3. RESULTADO DAS ENTREVISTAS NAS EMPRESAS METALÚRGICAS
168
4.3.1. Empresa 1 ....................................................................................... 168
4.3.1.1. Resposta à pergunta fundamental ............................................... 168
4.3.1.2. Motivos quanto aos aspectos técnicos......................................... 168
4.3.1.3. Motivos quanto aos aspectos gerenciais...................................... 170
4.3.1.4. Motivos quanto aos aspectos financeiros..................................... 170
4.3.2. Empresa 2 ....................................................................................... 170
4.3.2.1. Resposta à pergunta fundamental ............................................... 170
4.3.2.2. Motivos quanto aos aspectos técnicos......................................... 170
4.3.2.3. Motivos quanto aos aspectos gerenciais...................................... 171
4.3.2.4. Motivos quanto aos aspectos financeiros..................................... 172
5. CONCLUSÕES E CONTRIBUIÇÕES FUTURAS....................................... 173
5.1. SÍNTESE ............................................................................................... 173
5.2. CONCLUSÕES DE CARÁTER GERAL ................................................ 174
5.3. CONCLUSÕES DE CARÁTER ESPECÍFICO....................................... 175
5.3.1. Relativas ao ensaio projetual........................................................... 175
5.3.2. Relativas às etapas de transporte e montagem............................... 176
5.3.3. Relativas à fabricação...................................................................... 176
5.4. CONCLUSÕES RELATIVAS ÀS PERGUNTAS DA PESQUISA........... 177
5.4.1. Pergunta geral ................................................................................. 177
5.4.2. Perguntas específicas...................................................................... 177
5.5. PERSPECTIVAS FUTURAS DE PESQUISA ........................................ 178
REFERÊNCIAS.................................................................................................... 180
ANEXOS .............................................................................................................. 188
Resumo
______________________________________________________
Esta pesquisa tem como principal objetivo, contribuir com o desenvolvimento da
construção industrializada no Espírito Santo, mais especificamente a construção em
perfis de aço leve, ampliando suas aplicações através da construção modular pré-
fabricada.
A industrialização é um dos assuntos mais recorrentes no âmbito de pesquisas
relacionadas com a construção civil. O sistema convencional de edificar ( produção
artesanal), em se tratando de edificações comerciais e institucionais, tem se
mostrado deficiente em termos de custos, qualidade dos serviços prestados,
materiais, tecnologias, sistemas e velocidade da construção, características estas
determinantes na comercialização de empreendimentos particulares e no maior
controle das instituições governamentais sobre as empresas prestadoras de
serviços.
Uma das formas de se alcançar a industrialização na construção civil é por meio da
pré-fabricação da construção, onde as etapas de transformação dos materiais em
componentes construtivos ocorrem em uma unidade fabril ao invés de no canteiro de
obras.
Uma das formas de pré-fabricação é a construção modular em perfis de aço leve ou
Light Steel Framing – LSF, tecnologia pouco desenvolvida no Brasil, mas em grande
expansão em países como Japão e Inglaterra, que se caracteriza basicamente pela
pré-fabricação de unidades tridimensionais que chegam à obra com a maior parte
dos componentes da edificação tais como estrutura, fechamentos e instalações,
faltando apenas as etapas de montagem, que incluem as operações de transporte
(vertical e horizontal), conexão e arremate entre os módulos.
Neste trabalho buscou-se sistematizar as informações a respeito da tecnologia de
construção modular em perfis de aço leve (LSF), incluindo materiais, técnicas,
métodos e detalhes construtivos normalmente utilizados na construção modular em
outros países.
Baseado em recomendações técnicas de publicações nacionais e estrangeiras,
neste trabalho produziu-se um ensaio projetual em construção modular a partir de
um programa de projeto para uma escola municipal de Vitória (ES).
Para o ensaio foram realizadas entrevistas em empresas especializadas em
máquinas, equipamentos e transporte horizontal e vertical, onde foram obtidas as
informações necessárias para análise da interface projeto-transporte, um dos
principais condicionadores da construção modular.
Definido um projeto preliminar foram realizadas entrevistas com profissionais da área
de fabricação de estruturas metálicas para obter as informações necessárias à
análise da viabilidade de produção dos módulos pré-fabricados no estado do Espírito
Santo.
Palavras-chave: industrialização na construção, pré-fabricação, construção modular,
perfis de aço leve, light steel framing.
Abstract
____________________________________________________________________________
This research has as its main goal, to contribute with the development of
industrialized construction in the state of Espirito Santo, more specifically in the light
steel framing construction, extending their applications by LSF modular pre-
manufactured building.
Industrialization is one of the most recurring issues in the context of researches
related to the construction. The conventional system to build, based in old methods of
production shows deficiencies in dealing with commercial and institutional buildings,
where costs, quality of services, materials, technologies, systems and speed have
become determinants of marketing of private enterprises and for more institutional
control of government on businesses providing services.
One way to achieve industrialization in the construction is through the pre-fabrication
of the construction, where the steps of transforming the material into components
constructive occur in a unit manufacturing instead of gantry works.
One way to pre-fabrication is by building modular in profiles of mild steel or LSF -
Light Steel Framing, A technology less developed in Brazil but in great expansion in
countries such as Japan and England, which is characterized primarily by the pre-
production of three-dimensional units that are coming to work with most components
of the building such as structure, locks and facilities, missing only the stages of
assembly, which includes the operations of transport (vertical and horizontal),
finishing, and connections between the modules.
This work is aimed systematize the information about the technology of modular
construction in profiles of mild steel (LSF - Light Steel Framing), including materials,
techniques, methods and constructive details normally used in modular construction
in other countries.
Based on recommendations techniques of local and foreign publications, this work
produced a projetual test in modular construction based in a programme of project for
a municipal school in Vitoria (ES), Brazil.
Throughout the design of the project were conducted interviews with companies
specializing in machinery, equipment and transport horizontal and vertical, where the
necessary information was obtained for analysis of the interface project-transport,
one of the major conditioners of modular construction.
After the preliminary definition of the project, interviews were conducted with
professionals in the area of manufacturing of steel structures which were obtained
the information needed for analysis of the viability of production of modules pre-
manufactured in the state of Espirito Santo.
Keywords: industrialization in construction, pre-fabrication, modular construction, mild
steel, light steel framing.
Lista de Figuras
______________________________________________________
Figura 1. Centro de Reabilitação Infantil Sarah - Rio (Rio de Janeiro, RJ).........................................30
Figura 2. Edifício City Hall (Londres, Inglaterra)..................................................................................30
Figura 3. Produção em aço no mundo, em 2006. ...............................................................................33
Figura 4. Evolução da participação no mercado das estruturas metálicas.........................................33
Figura 5. Ponte com vigas metálicas sobre o Rio Paraíba do Sul( Paraíba do Sul, RJ). ...................35
Figura 6. Estação da Luz, em São Paulo (SP)....................................................................................35
Figura 7. Algumas seções transversais em Perfis Formados a Frio...................................................39
Figura 8. Exemplo de montagem em construção em LSF no método stick........................................40
Figura 9. Exemplo de montagem em construção em LSF no método por painéis .............................40
Figura 10. Nagakin Capsule Tower (Tóquio no Japão).......................................................................41
Figura 11. Murray Groove Apartments (Londres, Inglaterra) ..............................................................41
Figura 12. Hotel em construção modular em LSF...............................................................................43
Figura 13. Edificação residencial em construção modular em LSF. ...................................................43
Figura 14. Unidade sanitária modular em LSF....................................................................................43
Figura 15. Ampliação de edificação utilizando varandas em módulos pré-fabricados em LSF..........43
Figura 16. Posto de gasolina em construção modular em LSF ..........................................................43
Figura 17. Escola em construção modular em LSF ............................................................................43
Figura 18. Construção Modular em LSF no Sistema The Open House System.................................46
Figura 19. Esquema de tipos de módulos quanto a sua concepção ..................................................47
Figura 20. Construção modular em LSF na Finlândia no sistema Tubular Framework......................50
Figura 21. Concepção modular utilizando de perfis tubulares ............................................................50
Figura 22. Exemplo de ligação entre módulos em estrutura tubular...................................................51
Figura 23. Edificação de 5 (cinco) pavimentos estruturada em perfis tubulares ................................51
Figura 24. Exemplo de estruturas de reforço do tipo ombreiras em janelas.......................................52
Figura 25. Execução de mista para construção em LSF ....................................................................53
Figura 26. Exemplo planta de laje em LSF .........................................................................................54
Figura 27. Isométrica em corte da estrutura de piso em LSF .............................................................55
Figura 28. Vigas da laje de piso com fechamento em placas de OSB ...............................................55
Figura 29. Balanço com prolongamento das vigas de piso da laje adjacente ....................................57
Figura 30. Balanço com vigas prolongadas transversais às vigas da laje adjacente .........................57
Figura 31. Balanço em laje seca com diferença em relação à laje interna.........................................58
Figura 32. Exemplo de avarandado em construção modular sem balanço, em LSF .........................58
Figura 33. Exemplo de estrutura de cobertura inclinada, em LSF......................................................60
Figura 34. Reforço estrutural através de perfis auxiliares para fixação de painéis OSB....................61
Figura 35. Recomendações de fixação de painéis OSB de centro.....................................................62
Figura 36. Exemplo de componente de ligação (conector) entre os módulos ....................................62
Figura 37. Perfis de aço leve formados a partir de perfis U e Z..........................................................64
Figura 38. Fundação do tipo radier .....................................................................................................66
Figura 39 . Fundação do tipo Sapata Corrida .....................................................................................66
Figura 40. Cintamento em concreto no sistema Open House System ...............................................67
Figura 41. Vedação vertical com fechamento úmido utilizando argamassa .......................................68
Figura 42. Vedação vertical em técnica construtiva com fechamento seco .......................................68
Figura 43. Fechamento em painéis OSB ............................................................................................70
Figura 44. Fechamento em painéis em gesso acartonado .................................................................70
Figura 45. Instalação de painéis de chapas cimentícias com miolo em madeira tratada...................70
Figura 46. Fechamento em siding vinílico...........................................................................................70
Figura 47. Detalhe do siding vinílico....................................................................................................74
Figura 48. Esquema de composição do sistema dry-wall ...................................................................76
Figura 49. Isolamento acústico entre ambientes de uma mesma unidade.........................................76
Figura 50. Chapas impregnadas de silicone em paredes com instalações hidráulicas......................76
Figura 51. Montagem da laje seca em unidade fabril de construção modular na Suécia ..................78
Figura 52. Sentido de instalação das placas de OSB na laje do sistema LSF ...................................79
Figura 53. Esquema de detalhe de fechamento horizontal utilizando placas OSB ............................79
Figura 54. Tipos de assentamentos de pisos utilizando placas cimentícias.......................................80
Figura 55. Edificação em LSF utilizando telhas do tipo Shingle .........................................................81
Figura 56. Arremate de telhado utilizando telhas do tipo Shingle .......................................................81
Figura 57. Sistema de ventilação sob telhado utilizando telhas do tipo Shingle.................................81
Figura 58. Telha termoacústica em aço galvanizado com núcleo em poliuretano expandido............82
Figura 59. Aberturas nos perfis de aço leve do sistema LSF..............................................................85
Figura 60. Parafusos autobrocantes com cabeça do tipo Hex............................................................86
Figura 61. Tipos de cabeça em parafusos mais utilizados no sistema LSF. ......................................88
Figura 62. Linha de produção de painéis utilizando braço mecânico para aparafusamento..............89
Figura 63. Chapa-esquadro ou Chapa de Gusset ..............................................................................89
Figura 64. Componentes de viabilização de transporte vertical em contêineres................................90
Figura 65. Encontro utilizando perfil cantoneira conformado a quente...............................................90
Figura 66. Ancoragem definitiva em laje de concreto .........................................................................91
Figura 67. Ancoragem provisória em laje de concreto........................................................................91
Figura 68. Resistência ao fogo segundo o método de tempo equivalente. ........................................92
Figura 69. Revestimento de pilar metálico com chapa de gesso retardante a chama .......................94
Figura 70. Juntas para orientação de trincas em argamassa de acabamento ...................................95
Figura 71. Paginação de juntas no encontro de painéis OSB............................................................96
Figura 72. Juntas em painéis cimentícios de GRC. ............................................................................97
Figura 73. Juntas duplas em painéis cimentícios de GRC..................................................................97
Figura 74. Juntas com interceptação de água em painéis cimentícios de GRC................................97
Figura 75. Detalhes das juntas de movimentação ..............................................................................98
Figura 76. Isolamento acústico em painéis de vedação em construção modular em LSF...............102
Figura 77. Vão da porta, obtido com a dobra do perfil guia (em vermelho)......................................105
Figura 78. Montante duplo (em vermelho) para maior rigidez em vãos no sistema LSF .................105
Figura 79. Detalhe de vão de abertura de portas e janelas com vergas ..........................................106
Figura 80. Vão de janela sem verga em painéis sem função estrutural ...........................................107
Figura 81. Esquadria de PVC utilizadas no sistema LSF..................................................................107
Figura 82. Módulos em LSF com esquadrias em dimensões padronizadas ....................................107
Figura 83. Detalhe de fixação de batente em madeira no sistema LSF ...........................................108
Figura 84. Sistema de instalações hidráulicas utilizando o sistema PEX ........................................109
Figura 85. Esquemas de fixação de tubulação em PVC no sistema LSF.........................................109
Figura 86. Passagem de fiação entre vigas no sistema LSF ............................................................109
Figura 87. Grommet para passagem de instalações nos perfis........................................................110
Figura 88. Shaft entre perfis e fixadores de fiação elétrica no sistema LSF.....................................110
Figura 89. Rodapé eletrificado em PVC. ..........................................................................................110
Figura 90. Arremate entre painéis de vedação em LSF e a 1ª laje...................................................111
Figura 91. Contra-rufo e acabamento de beiral em construção em LSF ..........................................111
Figura 92. Linha de produção de módulos pré-fabricados no Japão................................................112
Figura 93. Trilhos para transporte de módulos em fábrica na cidade de Arlöv, Suécia ...................114
Figura 94. Os perfis alinhados com dispositivo magnético na fábrica em Arlöv, Suécia..................116
Figura 95. Acabamento interno dos módulos em Arlöv, Suécia .......................................................116
Figura 96. Módulo preparado para ser transportado ao canteiro de obras.......................................117
Figura 97. Exemplos de acessórios para içamento de cargas..........................................................120
Figura 98. Ação das forças horizontais durante o içamento dos módulos........................................121
Figura 99. Módulo utilizando balancins, sendo erguido para montagem na Inglaterra. ...................121
Figura 100. Operário realizando a conexão dos módulos com o balancins. ....................................123
Figura 101. Retirada de módulo do caminhão. .................................................................................123
Figura 102. Posicionamento do módulo na estrutura metálica do sistema OHS..............................124
Figura 103. Conexão entre os módulos e os pilaretes metálicos no sistema OHS ..........................124
Figura 104. Montagem de módulo sem acabamento de conexão com os demais módulos ............125
Figura 105. Foto aérea do terreno escolhido para o ensaio projetual ..............................................131
Figura 106. Vista do terreno, onde atualmente existe um campo de futebol...................................132
Figura 107. Distância entre a empresa metalúrgica e o terreno do ensaio projetual .......................136
Figura 108. Planta esquemática do módulo em LSF ........................................................................139
Figura 109. Arranjos iniciais dos módulos na edificação ..................................................................140
Figura 110. Proposta de implantação da edificação no terreno........................................................141
Figura 111. Perspectiva da escola ....................................................................................................141
Figura 112. Tipos de módulos com relação ao posicionamento na edificação.................................142
Figura 113. Posicionamento dos tipos de módulos na edificação ....................................................143
Figura 114. Perspectiva esquemática da concepção modular por painéis.......................................143
Figura 115. Perspectiva esquemática do módulo estrutural proposto ..............................................144
Figura 116. Pré-dimensionamento estrutural nos painéis do tipo vertical com maior vão................146
Figura 117. Pré-dimensionamento estrutural nos painéis do tipo vertical com menor vão ..............147
Figura 118. Pré-dimensionamento estrutural das vigas de piso e de forro.......................................147
Figura 119. Esquema de ligações entre perfis nas treliças dos módulos. ........................................149
Figura 120. Esquema de ligações entre painéis e entre pilares e treliças........................................150
Figura 121. Detalhe de ligações entre módulos e fundação .............................................................150
Figura 122. Esquema de ligações entre módulos .............................................................................151
Figura 123. Perspectiva da união entre quatro módulos...................................................................151
Figura 124. Aproximação das ligações entre módulos .....................................................................151
Figura 125. Pré-dimensionamento da cobertura da edificação (Corte) ............................................152
Figura 126. Eixos de localização das juntas de dilatação na edificação (Planta).............................153
Figura 127. Detalhe do subsistema de vedação e interface com a cobertura (Corte)......................154
Figura 128. Detalhe do subsistema de vedação e interface entre os pavimentos (Corte) ...............155
Figura 129. Detalhe do subsistema de vedação e interface com a fundação (Corte) .....................156
Figura 130. Exemplo de análise gráfica de nós no percurso 01 .......................................................158
Figura 131. Áreas livres (em verde) passíveis de circulação e armazenagem.................................161
Figura 132. Esquema de seqüência de montagem dos módulos .....................................................162
Figura 133. Esquema tridimensional de montagem dos módulos ....................................................163
Figura 134. Exemplo de caminhão do tipo utilizado..........................................................................164
Figura 135. Exemplo de guindaste telescópico.................................................................................164
Figura 136. Exemplo de grua ............................................................................................................164
Lista de Quadros
______________________________________________________
Quadro 1. Pré-dimensionamento de painéis de fechamento vertical .................................................53
Quadro 2. Comprimento máximo das vigas transversais de piso.......................................................59
Quadro 3. Perfis utilizados no sistema Light Steel Framing................................................................63
Quadro 4. Características de painéis OSB utilizados em fechamentos de edificações......................71
Quadro 5. Aplicação e espessuras de placas cimentícias ..................................................................73
Quadro 6. Características dos tipos de placas de gesso acartonado.................................................75
Quadro 7. Características das placas de fibrogesso comparadas com as placas de GRC ...............77
Quadro 8. Características gerais das placas de fibrogesso................................................................77
Quadro 9. Relação do espaçamento mínimo entre vigas e espessura dos painéis ...........................80
Quadro 10. Impermeabilização de telhado utilizando telhas Shingle .................................................82
Quadro 11. Sobrecargas máximas de telha em poliestireno expandido – EPS de 30mm .................83
Quadro 12. Aplicações dos componentes estruturais do sistema LSF...............................................84
Quadro 13. Localização de aberturas nos perfis do sistema LSF.......................................................85
Quadro 14. Características dos parafusos autobrocantes ..................................................................87
Quadro 15. Dimensionamento de aberturas nos perfis de aço leve do sistema LSF.........................89
Quadro 16. Resistência ao fogo de estruturas, segundo o método tabular ou TRRF, em minutos ...92
Quadro 17. Cargas específicas de incêndio de acordo com o tipo de uso.........................................93
Quadro 18. Características dos selantes ............................................................................................96
Quadro 19. Qualificação do isolamento acústico ..............................................................................100
Quadro 20. Redução acústica de lã de vidro revestida.....................................................................103
Quadro 21. Absorção acústica de lã de vidro revestida....................................................................103
Quadro 22. Resistência térmica e condutividade térmica de lã de vidro revestida...........................103
Quadro 23. Comparação entre tipos de fechamento quanto ao isolamento acústico ......................104
Quadro 24. Absorção térmica de diversos substratos de telhas termoacústicas .............................105
Quadro 25 . Limites de peso e dimensões para veículos que transitam por vias terrestres ............118
Quadro 26. Instruções para transporte de cargas indivisíveis e excedentes em peso.....................119
Quadro 27. Transporte vertical e tempo de execução em edificações do sistema OHS..................126
Quadro 28. Métodos e ferramentas utilizadas no desenvolvimento das etapas de projeto .............130
Quadro 29. Normas norteadoras do ensaio projetual .......................................................................132
Quadro 30. Análise dos índices da Lei 4167/1994 – PDU, utilizados no ensaio projetual ...............133
Quadro 31. Programa de usos e diretrizes de projeto ......................................................................135
Quadro 32. Tipos de painéis conforme sua função estrutural...........................................................145
Quadro 33. Distância dos percursos analisados no transporte dos módulos ...................................158
Quadro 34. Análise do percurso 01 (adotado) ..................................................................................159
Lista de Abreviaturas e Siglas
______________________________________________________
BNDES. Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social
CBCA. Centro Brasileiro da Construção em Aço
CSN. Companhia Siderúrgica Nacional
CSSBI. Canadian Sheet Steel Building Institute
CVRD. Companhia Vale do Rio Doce
EIFS. External Insulation and Finishing Systems
EPS. Poliestireno Expandido
IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
ISSB. Iron and Steel Statistics Bureau
IBS. Instituto Brasileiro de Siderurgia
LSF. Light Steel Framing
NEXEM. Núcleo de Excelência em Estruturas Metálicas
OHS. Open House System
OSB. Oriented Standard Board
SBA. Structural Board Association
SBI. Swedish Institute of Steel Construction
SCI. Steel Construction Institute
USG. United States Gypsum Company
Ue. Perfil U enrijecido
ZAR. Aço Zincado de Alta Resistência
16
Capítulo 1. Introdução
1. INTRODUÇÃO
1.1. CONTEXTO E JUSTIFICATIVA DA PESQUISA
O cenário econômico atual vem impondo à indústria da construção civil mudanças
nos paradigmas de eficiência produtiva, conduzindo a uma formulação em que o
lucro decorre do diferencial entre os preços praticados pelo mercado e os custos
diretos e indiretos incorridos na geração do produto. Esta mudança exige das
empresas um maior controle de produção, principalmente no que diz respeito a
prazos, custos e qualidade. O sistema convencional de construir, mesmo com o
surgimento de inúmeras ferramentas administrativas e gerenciais, permite pouco
controle do processo construtivo, se comparado com a produção industrializada, e
vem se mostrando deficiente principalmente onde a qualidade dos serviços
prestados e a velocidade de construção tornaram-se fatores determinantes na
comercialização dos empreendimentos.
Com a estabilização financeira, o mercado mais competitivo e a demanda por
produtos (construções) cada vez mais eficientes, de menor custo, de menor tempo
17
Capítulo 1. Introdução
de produção, qualidade e adequabilidade ambiental, surge no país uma tendência
de mudança de comportamento das empresas construtoras e de maior aceitação do
mercado no que diz respeito a inovações tecnológicas. Essa tendência passa, então,
a permear todas as etapas do empreendimento: dos estudos de viabilidade às fases
de elaboração do projeto, de produção, chegando ao uso e à manutenção.
Em função de mudanças culturais e econômicas, a realidade do setor da construção
civil, precisamente o subsetor de edificações
1
, é marcada pela maior exigência dos
usuários com relação aos aspectos da construção e ao mesmo tempo por uma
ineficiência da cadeia produtiva do setor. Dentro desse contexto, surge à
necessidade de padronização do trabalho e ao mesmo tempo de flexibilização da
produção tendo em vista a satisfação das diversas demandas de mercado.
No entanto, para Bruna (2002) a realidade sócio-econômica do país já seria motivo
suficiente para a industrialização da construção
2
, principalmente no setor de
habitação, em função de certos condicionantes em que a industrialização exerceria
um importante papel como:
• reduzir o déficit habitacional;
• viabilizar o aumento da renda e da produtividade per capita dos trabalhadores
da construção civil;
• reduzir o custo da habitação; e
• racionalizar os recursos disponíveis em materiais de construção.
Bruna (2002) afirma que há um impasse entre racionalizar a tecnologia tradicional ou
propor inovações tecnológicas. Afirma que, apesar da adoção de inovações
tecnológicas na construção culmine em um maior desemprego no setor, em função
da menor necessidade da mão-de-obra, o grande atraso da construção civil com
relação aos demais setores industriais fazem com que não seja possível retrocesso
1
Segundo IBGE (2008) – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, a indústria da construção
civil se subdivide em três subsetores com características distintas: 1) Construções de edifícios; 2)
Obras de infra-estrutura; e 3) Serviços especializados para a construção.
2
Segundo Blacheré (1966, apud BRUNA (2002), a industrialização da construção é a união entre
racionalização e mecanização da produção.
18
Capítulo 1. Introdução
tecnológico, e que as opções estão em racionalizar as operações atuais ou
mecanizar a produção.
Segundo Bruna (2002) não há alternativas de racionalização na construção civil que
aumentem o uso da mão-de-obra de forma que o critério a ser utilizado para definir o
papel da inovação tecnológica no desenvolvimento econômico não deve ser através
da geração imediata de emprego, mas sim de acumulação de capital que irá gerar
mais empregos no futuro.
Do ponto de vista tecnológico, o sistema construtivo baseado na conformação a frio
de peças estruturais feitas a partir de uma liga de aço leve, ou LSF – Light Steel
Framing, apresenta vantagens técnicas e econômicas em função principalmente do
seu baixo peso próprio aliado a uma boa resistência estrutural.
A construção modular em LSF se configura como uma alternativa para que a
construção civil acompanhe as mudanças condicionadas por uma maior exigência
do mercado, pela estabilização monetária, pela abertura dos mercados e pelos
avanços tecnológicos.
Além disso, a construção modular no conceito de Lean Construction ou Construção
Enxuta
3
, termo empregado pela primeira vez em1992 na publicação nº 72 do CIFE –
Center For Integrated Facility Engineering através do pesquisador finlandês Lauri
Koskela (KOSKELA, 1992), visa à redução de perdas na construção civil,
enxergando o processo como um sistema de fluxos, de conversões e de valor. De
acordo com Koskela (1992), todas as atividades de produção geram perdas de
tempo e de recursos e somente as atividades de conversão agregam valor final ao
produto. Dessa forma, as principais características da construção modular, que
possibilitam a redução de perdas e o aumento da eficiência da produção no
processo construtivo, são:
• velocidade: redução do tempo de construção e de entrega da obra;
• expansibilidade: facilidade para expansão;
3
Adaptação do termo Lean Production, ou “produção enxuta”, proposta pelo engenheiro Ohno para
o Toyota Motor Company visando a implementação de uma indústria automobilística mais
competitiva no período pós-guerra na década de 50 ( CALMON e MORAES,2000) .
19
Capítulo 1. Introdução
• flexibilidade: adequabilidade a reformulações internas;
• redução do canteiro de obras: canteiro de obras menor, com redução dos
custos administrativos da obra;
• fundações: sistema muito mais leve que a construção civil tradicional,
influenciando diretamente no seu custo;
• versatilidade: facilidade de construção em terrenos pequenos ou que
possuem problemas de trânsito, por tratar-se de um sistema basicamente de
encaixes;
• cronograma: o sistema de produção fabril oferece maior controle na qualidade
do produto e no seu tempo de produção; e
• orçamento: sendo concebido dentro de uma fábrica, diminui-se o fator
surpresa comum e o desperdício das obras convencionais.
Em outros países, o desenvolvimento de sistemas modulares é uma realidade, o que
se tornou a grande motivação para o desenvolvimento deste estudo. No Japão, por
exemplo, são construídas 1.400.000 unidades habitacionais/ano, sendo que, desde
1995, 14% deste montante vem sendo concebido em sistema modulares (LAWSON
et al., 1999).
Por existirem poucas publicações científicas sobre construção modular em LSF, um
dos grandes desafios do presente trabalho foi coletar e integrar as informações
necessárias para o desenvolvimento de projetos de edificações para construção
modular em LSF. Constituída uma base de informações sobre construção modular,
foi elaborado um ensaio projetual para uma escola municipal de ensino fundamental
no município de Vitória-ES. Para o ensaio projetual, os aspectos relativos a
transporte vertical, montagem e fabricação dos módulos foram previamente
analisados.
O tema abordado neste trabalho também tem como uma referência importante o
trabalho de Caiado (2005), uma dissertação de mestrado em engenharia civil
desenvolvida na UFOP – Universidade Federal de Ouro Preto.
20
Capítulo 1. Introdução
1.2. PERGUNTAS E HIPÓTESES DA PESQUISA
1.2.1. Pergunta geral
• É viável a construção modular em Light Steel Framing no estado do Espírito
Santo?
1.2.2. Perguntas específicas
• Quais fatores técnicos e econômicos estão relacionados à construção de
edificações utilizando módulos pré-fabricados em Light Steel Framing no
estado do Espírito Santo?
• Quais aspectos de projeto de arquitetura e construção civil são relevantes
para a construção modular em Light Steel Framing? Como estes aspectos
devem ser relacionados e inter-relacionados?
• Que fatores devem ser observados no planejamento e controle da construção
modular em LSF, em termos de fabricação, transporte e montagem? Como
esses fatores devem ser considerados e incluídos nos processos de projeto,
produção e construção de edificações modulares em LSF?
21
Capítulo 1. Introdução
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. Objetivos gerais
• Estudar a viabilidade de desenvolvimento da tecnologia de construção
modular em LSF no Espírito Santo.
1.3.2. Objetivos específicos
• Sistematizar as informações a respeito da Construção Modular em LSF com
relação a técnicas, materiais, métodos e padrões construtivos disponíveis em
catálogos e manuais técnicos.
• Analisar o processo de desenvolvimento projetual de arquitetura de edificação
com um programa de usos pré-definido utilizando módulos pré-fabricados no
sistema LSF, e sua relação com demais projetos e a logística de construção,
considerando-se a produção das partes, o transporte e a montagem no
canteiro de obras.
• Analisar a cadeia produtiva no estado do Espírito Santo e a possibilidade
desta cadeia produtiva de produzir módulos pré-fabricados em LSF.
• Propor soluções técnicas e projetuais para construção modular em LSF com
ênfase nas questões relativas a transporte, montagem e fabricação dos
módulos.
1.4. ASPECTOS METODOLÓGICOS
Para responder as perguntas e alcançar os objetivos, a metodologia de abordagem
do problema foi instituída seguindo-se uma lógica seqüencial.
Inicialmente foi feita uma extensa revisão bibliográfica e documental, técnica e
teórica, através de manuais técnicos disponíveis de forma impressa e na internet,
dissertações, artigos científicos e catálogos de produtos nacionais e estrangeiros,
22
Capítulo 1. Introdução
visando dessa forma adquirir maior familiaridade com o tema e áreas
correlacionadas.
Posteriormente, foi realizado um ensaio projetual, a partir de um programa de
necessidades de uma escola municipal a ser implantada no bairro Inhanguetá em
Vitória (ES) obtido com a SEMOB – Secretaria Municipal de Obras da Prefeitura de
Vitória, e baseada nas informações técnicas contidas na revisão bibliográfica
realizada.
Para o ensaio projetual, além do programa de necessidades da escola, foram
objetos de análises as legislações municipais e estaduais incidentes sobre
edificações, os fluxos macro-espacial (interface projeto-transporte) e micro-espacial
(interface projeto-montagem) para se chegar aos estudos iniciais de fabricação.
As informações sobre transporte e montagem, necessárias ao desenvolvimento do
ensaio projetual, foram obtidas com uma das maiores empresas do Espírito Santo
atuando na área de locação de equipamentos de transporte vertical e horizontal. As
informações obtidas conduziram à definição das características dimensionais dos
módulos pré-fabricados e da edificação, de forma a atender às etapas de transportes
horizontais e verticais, à logística de canteiro de obras e à montagem. A definição
prévia do local de produção (metalúrgica situada no município da Serra-ES que
contribuiu com o estudo inicial de infra-estrutura da unidade fabril) e do local de
montagem (um terreno localizado no bairro de Inhanguetá em Vitória-ES onde será
construída uma escola municipal) foram necessários para a realização dos estudos
referentes a esta etapa.
O ensaio projetual levou em consideração ainda consultas com o engenheiro de
estruturas Pedro Augusto Cezar Oliveira de Sá do NEXEM - Núcleo de Excelência
em Estruturas Metálicas da Universidade Federal do Espírito Santo, e o trabalho de
graduação desenvolvido pela Engenheira Priscila Blanck da Cunha sobre os
cálculos iniciais da estrutura do ensaio projetual desenvolvido nesta dissertação (Ver
CUNHA, 2007).
Como ferramenta para desenvolvimento o ensaio projetual utilizou-se o programa
AutoCAD versão 2004 contribuindo dessa forma, com a compatibilização
23
Capítulo 1. Introdução
dimensional do ensaio com o projeto estrutural e também com a realização de
análises gráficas da etapa de transportes.
Desenvolvido o ensaio projetual, estudos iniciais de fabricação foram realizados
mediante entrevistas em duas grandes metalúrgicas localizadas no município da
Serra-ES, que se enquadravam enquanto referência da atual condição do setor
metalúrgico capixaba para atender a uma possível demanda de fabricação dos
módulos pré-fabricados em LSF.
1.5. ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO
O trabalho foi desenvolvido em capítulos.
No primeiro capítulo contextualiza-se e justifica-se a pesquisa, assim como
apresentam-se as perguntas, os objetivos e os principais aspectos metodológicos
da pesquisa.
No segundo capítulo, apresenta-se a revisão biliográfica com ênfase conceitual na
evolução histórica da “Racionalização na Construção” e ênfase técnica nos métodos
e técnicas de construção, nos componentes, sistemas, e subsistemas construtivos,
relativos a “Construção Modular em LSF – Light Steel Framing”. Esta parte da
dissertação tem como objetivo criar embasamento e maior familiarização com o
tema para o desenvolvimento das etapas seguintes.
No terceiro capítulo foi realizado um “Ensaio Projetual” utilizando módulos pré-
fabricados em LSF para uma escola municipal de Vitória. Para este ensaio foram
feitos o levantamento dos condicionantes de projeto, o desenvolvimento projetual
propriamente dito e a análise do projeto com relação à logística de transportes e
montagem.
No quarto capítulo foram realizadas entrevistas (usando um roteiro pré-determinado
como instrumento de coleta de informações) com profissionais de empresas
metalúrgicas locais, com o objetivo de se estudar a possibilidade de produção dos
módulos pré-fabricados no Espírito Santo.
24
Capítulo 1. Introdução
No quinto capítulo apresentam-se as conclusões e as recomendações para
trabalhos futuros, baseados no estágio alcançado pela pesquisa e no atual
desenvolvimento da tecnologia construtiva em construção modular em LSF no
mundo, no Brasil e particularmente no Espírito Santo.
A dissertação é finalizada com as referências utilizadas no trabalho e com os
anexos.
25 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. INTRODUÇÃO
A revisão bibliográfica foi feita com o objetivo de maior familiarização ao tema
proposto sendo necessária ao alcance dos objetivos apresentados e ao
desenvolvimento das diversas etapas desta dissertação.
Com relação aos aspectos técnicos relativos à Construção Modular em LSF – Light
Steel Framing, a pouca presença de publicações científicas como artigos,
dissertações e teses sobre o tema, fez com que a pesquisa realizada fosse baseada
principalmente em publicações técnicas nacionais e estrangeiras, destacando-se as
do CBCA – Centro Brasileiro da Construção em Aço, SCI – The Steel Construction
Institute (Instituto Inglês de Construção em Aço) e do SBI – The Swedish Institute of
Steel Construction (Instituto Sueco de Construção em Aço).
Com relação aos aspectos conceituais, as publicações consultadas se referem à
racionalização da construção e à “Nova Filosofia de Produção”, adaptada à
26 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
construção civil através dos conceitos de Lean Construction apresentados neste
trabalho através principalmente do pesquisador Lauri Koskela.
2.2. CONCEITUAÇÃO: RACIONALIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO
As edificações têm a função primordial de dar suporte à realização das atividades
humanas, interferindo de forma significativa nos aspectos sociais, psicológicos,
biológicos e econômicos da sociedade e também no meio ambiente natural. Além
disso, a construção civil exerce influência econômica na vida de milhões de pessoas,
sendo um dos maiores motores da economia brasileira e do mundo. A edificação é,
portanto, um objeto de estudo complexo, onde a racionalização nos processos e
métodos construtivos encontra inúmeras razões tecnológicas e administrativas, mas
também resistências históricas e culturais, seja na concepção da edificação ou nos
métodos de construção.
Para fundamentação teórica deste trabalho, procurou-se o aprofundamento nos
estudos relativos à racionalização da construção através da industrialização da
construção que, segundo Blacheré (1966) apud Bruna (2002), consegue-se
mediante a união de racionalização
4
e mecanização
5
da produção. BRUNA (2002)
afirma que para se obter a industrialização há ainda, além da racionalização e da
mecanização, a necessidade da utilização de sistemas construtivos pré-fabricados
6
.
2.2.1. Antecedentes
Do ponto de vista científico, é possível considerar como o marco precursor dos
processos de produção, e conseqüentemente da construção racionalizada, a
aplicação de métodos construtivos racionais nas construções das civilizações
antigas. É possível identificar nas pirâmides egípcias, por exemplo, o desejo da
4
Entende-se, a partir de Bruna (2002), que para se atingir a racionalização da construção são
necessários o controle e a organização da produção.
5
Segundo Bruna (2002), a mecanização na construção é a racionalização de energia e de gastos
de produção.
6
Segundo Bruna (2002) ,a pré-fabricação consiste na racionalização do sistema de construção.
27 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
diminuição do tempo e da energia de realização de um trabalho por intermédio da
padronização dos componentes de construção. Outro exemplo de preocupação com
a padronização da construção é a arquitetura grega, com componentes, dimensões
e proporções padronizadas. Assim como nas civilizações antigas, a atual civilização,
ainda persegue, com conceitos diferenciados devido à revolução industrial no século
XVIII e à eletrônica no século XX, uma maior eficiência em conceitos e técnicas para
a construção civil.
O movimento moderno é considerado um marco precursor da arquitetura e da
construção praticada nos dias de hoje e decorre segundo Bruna (2002, p.31), das
“profundas transformações tecnológicas, econômicas, sociais e políticas ocorridas
na Europa no século XVIII, denominados genericamente de Primeira Revolução
Industrial”.
Segundo Bruna (2002), com o movimento moderno, a sociedade passou a assumir
uma cultura urbana e industrial que viria mais tarde revolucionar por completo a
forma de se projetar e construir edificações. Durante o primeiro período da
Revolução Industrial do século XVIII, a indústria viria a contribuir somente com a
substituição dos materiais estruturais tradicionais, como a madeira por ferro fundido,
não implicando ainda em grandes mudanças na arte e na técnica de se construir.
Walter Gropius
7
, um dos pioneiros da construção racionalizada e criador da Bauhaus
- escola de arquitetura surgida na Alemanha em 1919 após o término da primeira
guerra mundial - foi um defensor da racionalização das construções e se propôs a
difundir entre os arquitetos a necessidade de uma maior aproximação com a
construção e com o trabalho coletivo, através da utilização de componentes
construtivos industrializados e o desenvolvimento de um design industrial para a
arquitetura.
Apesar da evolução tecnológica da revolução industrial e da racionalização da
construção propostas pela escola de arquitetura alemã Bauhaus após a primeira
guerra, é após a segunda guerra mundial, segundo Bruna (2002), que as inovações
7
Walter Gropius foi diretor da escola de arquitetura alemã BAUHAUS, de uma das primeiras
escolas de arquitetura moderna que propôs o rompimento dos paradigmas e da proposição de
novas formas de se projetar considerando métodos construtivos racionalizados.
28 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
seriam aplicadas em massa. Os principais problemas da construção civil no pós-
guerra de acordo com Bruna (2002):
• elevado número de habitações a serem construídas;
• escassez de materiais de construção tradicionais;
• dificuldade de se obter recursos financeiros; e
• escassez de mão-de-obra.
Os problemas citados fizeram com que países europeus, como França, Suécia,
Inglaterra e Alemanha, tomassem uma série de iniciativas no setor da construção
civil, o que veio a desenvolver a construção racionalizada em massa. Bruna (2002)
destaca algumas das iniciativas desenvolvidas principalmente pela França:
• aplicação em larga escala de princípios e técnicas acumuladas em
experiências anteriores;
• industrialização da construção habitacional em função da ausência de mão de
obra que se deslocou para as indústrias;
• política habitacional promovendo leis que conferiam estabilidade e
continuidade à industrialização da construção;
• racionalização da construção com redução de tempo, operações e mão de
obra;
• racionalização de mercados através da racionalização de demanda;
• racionalização de projetos sem influências de modismo ou academias;
• racionalização da forma da construção; e
• normalização das dimensões dos componentes.
De acordo com Bruna (2002), o enorme déficit habitacional francês foi um dos
fatores responsáveis pelo grande desenvolvimento da industrialização na França.
Bruna (2002) ressalta algumas iniciativas francesas na década de 60, como a
29 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
criação de um programa habitacional com a finalidade de se construir 1000
habitações/ano com preço 10% inferior aos praticados normalmente na França.
Nesse programa, foi realizada uma concorrência entre as empreiteiras, o que
resultou, em função da necessidade de diminuição do custo, na redução de 30% da
mão-de-obra e no aumento da mecanização nas operações de construção.
Ainda nos anos 60, o governo francês passou a normalizar o uso de componentes
pré-fabricados, tornando obrigatório a utilização da coordenação modular e de
componentes construtivos de ciclo aberto
8
, abrindo possibilidades de concorrência
no setor (BRUNA, 2002).
“[...] o que se fazia por meio de força muscular passou a ser feito com o auxílio de
equipamentos introduzidos paulatinamente nos canteiros: pás carregadeiras,
reboques, gruas, etc.” (BRUNA, 2002, p.94-95).
Historicamente, sempre houve uma tentativa de se conciliar à forma de se construir
com a função e a estética da construção. Essa tentativa está expressa nos escritos
de Vitruvius (1 século a.C), os mais antigos encontrados até hoje sobre arquitetura e
construção, que afirmam que a construção deve ser sobretudo bela, firme e útil.
No entanto, como o próprio Walter Gropius previa, a arquitetura e a construção, por
serem atividades demasiadamente complexas, não conseguiram acompanhar o
desenvolvimento industrial, e o conceito de padronização projetual e construtiva
passou a entrar em decadência na medida em que cresciam o número de adeptos
ao movimento Pós-Moderno, com representantes expressivos como Jane Jacobs e
Robert Venturi
9
. O movimento pós-moderno na arquitetura defendia um paradigma
menos mecânico e industrial mais voltado às necessidades e possibilidades
psicológicas das pessoas. Propunha, não só no campo da arquitetura, como no do
design e das artes, o fortalecimento dos aspectos individuais em detrimento da
8
Os componentes de CICLO ABERTO são aqueles normalizados de forma a serem intercambiáveis
com outros componentes de outras indústrias e não somente com os componentes da indústria
original de fabricação. De forma contrária funcionam os componentes de CICLO FECHADO.
9
Entre as décadas de 60 e 90, a jornalista Jane Jacobs autora do livro “Morte e vida das grandes
cidades”, e o arquiteto Robert Venturi autor do livro “Contradição e complexidade em arquitetura”
foram grandes críticos da arquitetura e do urbanismo moderno: Jacobs através de uma abordagem
mais sociológica, enquanto que Venturi criticava a austeridade da arquitetura moderna e o estilo
internacional.
30 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
padronização da produção, dando subsídio à abertura de inúmeras possibilidades
com relação à arquitetura e ao design industrial.
Atualmente, vigoram no mercado construções que se enquadram como síntese da
idéia de padronização e de individualidade, destacando-se as edificações com alta
liberdade formal e que fazem uso de componentes industrializados cada vez mais
eficientes. Nesse conceito, existem vários arquitetos que vêm desenvolvendo
projetos com liberdade formal voltados para uma linha mais industrial, destacando-
se no exterior o arquiteto Norman Foster e no Brasil o arquiteto João Filgueiras de
Lima (ver figuras 1 e 2).
Figura 1. Centro de Reabilitação Infantil Sarah - Rio (Rio de Janeiro, RJ)
Nota: A edificação foi projetada pelo arquiteto João Filgueiras de Lima
utilizando componentes pré-fabricados.
Fonte: Arcoweb, 2005.
Figura 2. Edifício City Hall (Londres, Inglaterra)
Nota: A edificação foi projetada pelo arquiteto Norman Foster e
faz uso de componentes pré-fabricados sob medida e
especificamente para a edificação.
Fonte: Essencial Archicture, 2007.
31 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Nos dias atuais, a necessidade de racionalização na construção é uma realidade
que se impõe no Brasil e no mundo. Conceitualmente as pesquisas existentes sobre
o assunto derivam da pesquisa de Koskela (1992), que propõe a implantação de
uma “Nova Filosofia da Produção na Construção” por meio da “Construção Enxuta”
ou Lean Construction (termo derivado da “Produção Enxuta” ou Lean Production
relativos aos STP - Sistema Toyota de Produção, que revolucionou a indústria
automobilística mundial) voltada para uma produção sem perdas, enxergando-a
como um sistema de conversões, fluxos e valor (KOSKELA, 1992).
Apesar da evolução conceitual, a prática da construção civil no Brasil ainda é
marcada pela grande resistência por parte dos construtores ou mesmo do mercado
consumidor em aceitar grandes inovações tecnológicas e de produção. Há o medo
da inovação e certo receio do desconhecido, aliado ao fator cultural e à realidade
econômica do país em que a construção, em especial a habitação, é geralmente o
principal investimento durante a vida da maior parte da população.
Bruna (2002) aponta que essa resistência deve-se ao excedente de mão-de-obra
desqualificada e de baixo custo utilizada pela construção civil, e ao alto custo das
construções.
2.2.2. Construção em aço no Brasil
Este item da revisão bibliográfica abrange de forma resumida o cenário da
construção em aço no Brasil, tendo por base os fatores que condicionam a sua
viabilidade com relação aos aspectos produtivos, econômicos, técnicos e culturais.
No ano de 2007 a Brasil foi o 9º maior produtor mundial de aço (ISSB - Iron and
Steel Statistics Bureau, 2008). O país, apesar de consumir cerca de 60% do aço que
produz, é ainda um dos maiores exportadores mundiais. Neste cenário, o Espírito
Santo é o terceiro maior produtor, com 20,1% ficando atrás somente de São Paulo e
de Minas Gerais (IBS – Instituto Brasileiro de Siderurgia, 2008).
Apesar de consumir a maior parte da produção interna de aço, o consumo per capita
do produto no país é historicamente baixo, o que se justifica devido ao aumento do
seu valor de mercado em detrimento a renda per capita brasileira.
32 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Outra razão para o baixo consumo de aço na construção civil nacional se deve ao
fato dos materiais metálicos, por terem alto valor agregado e serem produtos que já
passaram por uma etapa de transformação, demandam um maior dispêndio
financeiro na fase inicial da construção. Associa-se ainda o fato de que a
industrialização da construção no Brasil enfrenta uma realidade econômica pouco
confortável, principalmente devido às altas taxas de juros e à competição que existe
com a construção civil tradicional.
Conforme dados estatísticos, o Brasil exportou em 2006 cerca de 12,52 milhões de
toneladas de sua produção de 30,9 milhões de toneladas (IBS, 2008) (ver figura 3).
Em julho de 2006, o país possuía cerca de 186,77 milhões de habitantes
10
e
consumiu 14,5 milhões de toneladas de aço
11
ou seja, em torno de 98,4 kg de aço
hab/ano. A utilização de aço na construção civil não passa de 5 kg (hab/ano)
(FREITAS, 2005). Como o cenário econômico e construtivo não mudou
substancialmente de 2004 para a data atual, é possível considerar que cerca de 5%
do consumo de aço é destinado para a construção civil, um valor baixo em relação à
média internacional de 24% (IBS, 1998, apud MORAES, 2000) mas que aumentou
consideravelmente a partir de 1999 e vem se mantendo estável desde então.
O consumo de aço é considerado um indicador de desenvolvimento, sendo o
aumento do seu consumo geralmente relacionado com períodos econômicos
favoráveis. No entanto, apesar dos baixos índices, existem dados positivos com
relação à utilização de aço na construção civil. Um deles é que segundo estatísticas
do CBCA - Centro Brasileiro da Construção em Aço, a construção em estruturas
metálicas teve aumento de 52,7% entre 1999 e 2004, terminando este último ano
com participação de 4% na construção civil nacional (ver figura 4).
10
Segundo estatísticas do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas, 2007.
11
De acordo com o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social, 2007.
33 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 3. Produção em aço no mundo, em 2006.
Fonte: CVRD, 2007.
Figura 4. Evolução da participação no mercado das estruturas metálicas.
Nota: principal indicativo do consumo de aço na construção civil.
Fonte: CBCA, 2007.
O aumento do consumo do aço na construção civil nacional pode ter várias razões,
técnicas ou econômicas. Apesar do alto custo do aço utilizado em estruturas de
edificações, é oportuno fazer um paralelo quanto ao seu uso em relação à
construção civil tradicional que devem ser levadas em consideração.
Segundo Faversani Jr. (2002) existem vantagens e desvantagens de utilização de
estruturas metálicas.
Vantagens:
34 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• propicia alta velocidade e produtividade;
• permite alta precisão com baixo esforço;
• não requer, por ser leve, grandes equipamentos de transporte ou de
elevação;
• possui deformação lenta desprezível;
• possui facilidade construtiva para edifícios altos;
• permite adoção de grandes vãos com economia; e
• obriga o desenvolvimento de projetos precisos e o planejamento da
construção.
Desvantagens:
• necessita de mercado de componentes desenvolvido (fachada pré-moldada,
dry-wall, etc.);
• limita alternativas arquitetônicas;
• aumenta a distância entre pisos de andares consecutivos; e
• interfere com as vedações verticais devido ao contraventamento para ações
horizontais.
Com relação às desvantagens citadas por Faversani Jr. (2002), acredita-se que, com
o desenvolvimento de tecnologias de produção do material, de projeto e de
construção, estas estão sendo e serão superadas ao passar dos anos.
O aço e os metais de maneira geral sempre foram materiais mais nobres que os
demais utilizados na construção civil e, portanto mais caros. Sua utilização só se
intensificou a partir do século XVIII, com a Revolução Industrial. Segundo Braga
(1998) apud MORAES (2000), a utilização do aço em grande escala na construção
se dá através de pontes e estações ferroviárias, mas já atingia importância
anteriormente, no século XVIII, através de teatros à prova de fogo na França e
fábricas à prova de fogo na Inglaterra.
35 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
A revolução industrial na Europa foi responsável pela difusão do aço enquanto
material estrutural. Foi nos EUA, no entanto, mais precisamente em Chicago, que o
aço passou a ser utilizado em larga escala na construção de edificações. De acordo
com Frampton (1997) a cidade de Chicago foi destruída por um incêndio no ano de
1871 e isto fez com que a cidade, na época capital do centro-oeste americano,
precisasse ser reconstruída. A necessidade de infra-estrutura fez com que houvesse
uma grande pressão sobre o preço de terrenos e imóveis, fazendo com que a
engenharia da época buscasse soluções para aumentar a densidade das zonas
urbanas. A construção metálica encontra um nicho neste contexto, em que era
impraticável a construção de edificações de grande altura com a tecnologia vigente
na época (alvenaria de tijolos maciços) e com o surgimento de uma grande invenção
da engenharia para transportes verticais, o elevador.
Autilização do aço em maior escala, surge também com a construção de ferrovias
para exportação agrícola e nas estações de passageiros que, segundo Braga (1998)
apud MORAES (2000), baseava-se na arquitetura ferroviária européia. Nesse
sentido, pode-se ver na figura 5, a Ponte de Paraíba do Sul em Paraíba do Sul,
considerada a primeira construção em aço do Brasil (Bellei, 1998, apud MORAES,
2000), e na figura 6, o interior da Estação da Luz em São Paulo, um dos principais
ícones da arquitetura e construção metálica do país.
Figura 5. Ponte com vigas metálicas sobre
o Rio Paraíba do Sul( Paraíba do Sul, RJ).
Fonte: INEPAC-RJ em
www.inepac.rj.gov.br, 2007.
Figura 6. Estação da Luz, em São Paulo (SP)
Fonte: Autor desconhecido em
www.estacoesferroviarias.com.br, 2007.
Braga (1998) apud MORAES (2000) cita ainda construções em aço de destaque na
época, o Mercado do Peixe em Belém, o Mercado São José em Recife e o Mercado
Municipal no Rio de Janeiro (destruído em 1950).
36 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Segundo Bellei (1998) apud MORAES (2000), a construção em aço no Brasil viria a
ter um grande impulso com a FEM – Fábrica de Estruturas Metálicas criada em 1953
pela CSN - Companhia Siderúrgica Nacional com a finalidade de difundir o uso do
aço nas construções. De acordo com Moraes (2000) a FEM contribuiu com obras
importantes como os edifícios dos Ministérios e o Anexo do Congresso Nacional em
Brasília, construídos em estrutura metálica em função do curto prazo necessário
para a conclusão das obras (Dias, 1999, apud MORAES, 2000).
Segundo Castro (1999) apud MORAES (2000), até a década de 70 as construções
metálicas estavam restritas a instalações industriais gerando conseqüências no que
diz respeito a capacidade técnica do setor em suprir a necessidade de mercado dos
demais tipos de edificações.
Atualmente percebe-se uma clara mudança no mercado das estruturas metálicas.
No passado, em decorrência de políticas governamentais, este estava voltado
principalmente para a utilização em infra-estrutura rodoviária, ferroviária e de
energia; atualmente há um grande potencial de mercado concentrado nas empresas
que acumulam capital como bancos, tradings, indústrias voltadas ao mercado
exterior e as empresas associadas a estes setores, que necessitam de expandir
seus negócios e precisam de instalações mais modernas que as existentes.
Castro (1999) apud MORAES (2000) afirma que a construção em aço encontra sua
maior fatia de mercado nas instalações industriais e shoppings centers, ficando os
demais em uma escala bem menor. Atualmente, com o mercado altamente
competitivo, é possível notar que a construção metálica vem encontrando espaço
nos diversos nichos de mercado do subsetor de edificações, seja residencial,
comercial ou industrial através, por exemplo, do desenvolvimento de tecnologias até
então pouco utilizados no Brasil como o sistema Light Steel Framing ou LSF.
Para o futuro, há uma maior expectativa para o mercado da construção metálica
principalmente em função do mercado competitivo e por conseqüência da
necessidade das construtoras em investirem ainda mais em qualidade e
racionalização da construção.
Apesar das atuais expectativas positivas quanto à construção metálica, Pacheco e
Castro (1999) apud MORAES (2000) ressaltam a existência de deficiências na
37 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
construção metálica nacional. De acordo com Moraes (2000) seriam entraves para o
seu desenvolvimento:
• deficiência de ensino, com poucas escolas destinadas a estruturas metálicas,
poucas pesquisas e publicações, ausência de profissionais qualificados, etc.;
• pouca presença de perfis laminados, com maior emprego de perfis soldados;
• poucas normas técnicas nacionais na área de estruturas metálicas;
• fábricas nacionais geralmente obsoletas, com processos de fabricação
arcaicos e baixa utilização de recursos como a automação industrial;
• taxa fiscal diferenciada das demais técnicas construtivas pelo fato de os perfis
metálicos serem industrializados;
• falta de uma filosofia nacional de construção industrializada, prevalecendo
uma cultura construtiva ainda artesanal;
• pouca presença de materiais, componentes e sistemas construtivos
industrializados compatíveis com a construção metálica;
• dificuldades por parte dos projetistas em fazer uso das potencialidades da
estrutura metálica nos projetos, como modulação, grandes vãos, utilização de
painéis de vedação, etc.;
• presença de poucos institutos técnicos nacionais com atuação relevante na
área de construções metálicas; e
• alto investimento inicial.
Dentre os entraves citados, podemos considerar atualmente que houve uma
evolução significativa com relação às estruturas metálicas no Brasil no que diz
respeito ao ensino, à fabricação e à sua normalização.
Moraes (2000) afirma que as principais tendências de construção em aço
apresentadas no 2º Congresso Mundial da Construção Metálica em 1998, na
Espanha, foram as seguintes:
38 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• padronização de elementos, sistemas e conexões;
• avaliação do custo da obra em função da construção e da manutenção;
• enfoque na questão ambiental e na reciclagem do aço;
• uso da Tecnologia de Informação na construção;
• criação de novos modelos estruturais, como ações resistentes ao fogo, dentre
outros;
• desenvolvimento e evolução de novas tecnologias construtivas; e
• aumento do uso de tecnologias em aço leve formado a frio em edificações.
No Espírito Santo, ambiente no qual este trabalho está focado, a construção
metálica em edificações apresenta avanços, mas ainda de forma modesta
principalmente se comparar com os estados de Minas Gerais e de São Paulo que,
além do Espírito Santo, são outros grandes produtores nacionais da matéria prima. A
construção local em aço está concentrada em edificações comerciais e institucionais
de poucos pavimentos e normalmente associadas à tecnologia tradicional sem
grande utilização de outros componentes industriais.
2.2.2.1. Construção no sistema Light Steel Framing – LSF
A Construção Modular em LSF, tema principal deste trabalho, é uma subdivisão da
construção metálica, que faz uso de perfis de aço leves conformados a frio e que
ainda apresenta-se pouco conhecida para a maioria do mercado consumidor e de
construção.
Segundo Feitas e Crasto (2006), as estruturas em aço para construção são
compostas por duas famílias de elementos estruturais. Uma composta por perfis
laminados, soldados ou eletrofundidos formados a quente e outra por perfis
formados a frio obtidos a partir do dobramento de chapas ou bobinas em prensas
dobradeiras ou por perfilagem em conjunto de matrizes rotativas.
Os perfis formados a frio possuem algumas vantagens, se comparados aos demais
perfis metálicos, como versatilidade na fabricação de seções, leveza, facilidade de
39 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
manipulação e execução de elementos estruturais compostos, como os painéis
portantes. Na figura 7, apresentam-se os tipos de perfis formados a frio e que estão
amplamente disponíveis no mercado.
Figura 7. Algumas seções transversais em Perfis Formados a Frio
Fonte: Rodrigues, 2006.
A resistência dos perfis formados a frio está relacionada com a sua geometria e o
processo que lhe dá a conformação final. As chapas, quando perfiladas, têm suas
propriedades mecânicas alteradas com elevação da resistência ao escoamento e
redução da ductibilidade, de forma que estes efeitos ficam concentrados nas regiões
vizinhas aos cantos dobrados e distribuídos ao longo da seção transversal do perfil
(RODRIGUES, 2006).
Os perfis de aço leves fazem parte da família dos perfis formados a frio e são
caracterizados pelo baixo peso próprio e pela pequena espessura. Os perfis são de
aço zincado de alta resistência (ZAR), possuem espessura nominal entre 0,80 mm e
3,00 mm para perfis estruturais (elementos não estruturais podem ter menor
espessura) e são revestidos com zinco ou alumínio-zinco através de processo de
imersão à quente ou por eletrodeposição com a finalidade de proporcionar maior
proteção contra a corrosão atmosférica
O sistema construtivo que faz mais uso de perfis de aço leve é o Light Steel Framing
ou LSF. O sistema LSF é um sistema construtivo de concepção racional
caracterizado pela formação de um esqueleto estrutural de perfis formados a frio
interligados entre si através de painéis estruturais e não estruturais. O termo Light
40 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Steel Framing advém da expressão inglesa steel framing (steel = aço e frame =
malha ou esqueleto).
Existem três métodos principais de montagem do sistema Light Steel Framing:
Método Stick, onde os perfis que compõem o sistema estrutural são cortados e
montados in loco; o Método por Painéis, onde os painéis pré-fabricados de paredes
estruturais, paredes não estruturais, lajes e tesouras são transportados até o local da
construção e conectados entre si dando forma estrutural à construção e; o Método
Modular, baseado em unidades tridimensionais pré-fabricadas em uma unidade
fabril de produção que contém a maioria dos componentes da construção, desde a
estrutura até o acabamento, deixando para o local de montagem somente as
operações que não são possíveis de fazer na unidade fabril de produção dos
módulos. Nas figuras 8 e 9 apresentam-se os métodos de montagem do tipo stick e
por painéis.
Figura 8. Exemplo de montagem em
construção em LSF no método stick
Fonte: Lawson et al, 2002.
Figura 9. Exemplo de montagem em construção
em LSF no método por painéis
Fonte: Rogan & Lawson, 1998.
2.2.3. Construção modular industrializada
2.2.3.1. Conceituação
Neste item apresentam-se os conceitos e as características fundamentais da
construção modular e as particularidades de projeto para este tipo de sistema.
Com relação ao histórico de construção utilizando módulos pré-fabricados, segundo
Lawson et al. (1999) ,a idéia de produção de casas pré-fabricadas surge nas
décadas de 20 e 30 do séc. XX baseada no conceito de produção em massa de
motores da indústria automobilística, por intermédio dos arquitetos alemães Peter
41 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Behrens e Walter Gropius e dos americanos Richard Neutra e Buckminster Fuller . A
construção modular nos EUA surgiu através da invenção do trailer que após a 2ª
Guerra Mundial se tornou habitação para milhares de oficiais do exército americano.
A utilização de módulos pré-fabricados, de acordo com Nuic, Souza e Araujo
(2003), está geralmente associada a fatores como, velocidade de construção,
repetição de componentes e/ou de ambientes onde se enquadram edificações
como: hotéis; unidades “célula” de apartamentos; residências de estudantes;
edifícios educacionais; unidades de banheiro; edifícios comerciais, hospitais,
construções comerciais tais como, fast foods, postos de gasolina, etc. Apesar de a
construção modular não ser muito comum no Brasil, em função exatamente do
baixo grau de industrialização da construção civil, em países como Inglaterra e
Japão ela é realidade e com perspectivas futuras promissoras. Nas figuras 10 e 11
é possível visualizar exemplos de construção modular.
Figura 10. Nagakin Capsule Tower
(Tóquio no Japão)
Fonte: World Architecture News,
2006.
Figura 11. Murray Groove
Apartments (Londres, Inglaterra)
Fonte: Yorkon, 2007.
A viabilização do uso de módulos pré-fabricados na construção depende da
capacitação técnica dos agentes do processo de construção relacionados às etapas
de projeto, produção, transporte e montagem.
Para maior eficiência, produtividade e qualidade na fase inicial do empreendimento,
o projeto em construção modular deve ser realizado por uma equipe multidisciplinar
42 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
composta por especialistas de diversas áreas. A equipe formada deverá ser
norteada por métodos e ferramentas de engenharia simultânea
12
.
Segundo Caiado (2005), projetar produtos para a fabricação exige uma coordenação
entre o projeto do produto e o projeto do processo a fim de reduzir os custos de
produção. Se o produto ficar com o custo que não permita a obtenção de lucro pela
empresa, ele representará um fracasso.
Ainda, segundo Caiado (2005), o projetista do produto deve trabalhar com o
projetista do processo (responsável pelo planejamento da obra) porque um projeto
inadequado pode impossibilitar uma produção com métodos mais econômicos,
dificultando operações, necessitando de remoção de material excessivo, produção
de lotes de trabalho pequeno devido a falta de padronização das peças. O projeto
ainda tem que prever peças intercambiáveis...
Segundo Nuic, Souza e Araujo (2003), a modulação na construção civil envolve uma
grande gama de considerações relacionadas ao número de componentes, às
condições de fabricação, às condições de montagem, às condições de execução e,
principalmente, à conciliação de todos estes fatores em projeto.
É chamada de Coordenação Modular
13
a coordenação de todos esses elementos, o
que envolve aspectos importantes como: a repetição, a organização, a formação de
padrões e a concepção a partir de malhas geométricas. Dessa forma, a
Coordenação Modular, como ferramenta projetual da Construção Modular visa a
possibilitar a intercambialidade entre os componentes construtivos e, por
conseqüência, uma maior produtividade de fabricação e montagem dos módulos no
canteiro de obras. A construção modular baseada na pré-fabricação do módulo
construtivo se diferencia da construção tradicional devido à realização das etapas de
conversão em uma unidade fabril e à transformação do canteiro de obras em uma
zona de fluxos e montagem.
12
Segundo Fabricio et al. (2002) a engenharia simultânea pode ser entendida como a gestão
seqüencial de projetos através de práticas de colaboração simultânea.
13
Segundo Lucini (2001, apud BALDAUF, 2004), entende-se por Coordenação Modular como “o
sistema modular de referência que a partir de medidas com base em um módulo predeterminado,
compatibiliza e organiza tanto a aplicação racional de técnicas construtivas como o uso de
componentes em projeto e obra, sem sofrer modificações”.
43 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Segundo Lawson et al. (1999), a construção modular mais desenvolvida atualmente
é a do Japão. Nas figuras 12 a 17, é possível visualizar exemplos de edificação
utilizando o sistema de construção modular na Europa, Estados Unidos e Japão.
Figura 12. Hotel em construção modular em LSF
Fonte: SCI, 2006.
Figura 13. Edificação residencial em
construção modular em LSF.
Fonte: SCI, 2006.
Figura 14. Unidade sanitária modular em
LSF.
Fonte: SCI, 2006.
Figura 15. Ampliação de edificação
utilizando varandas em módulos pré-
fabricados em LSF
Fonte: SCI, 2006.
Figura 16. Posto de gasolina em construção
modular em LSF
Fonte: Lawson et al, 1999.
Figura 17. Escola em construção modular
em LSF
Fonte: SCI, 2006.
44 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
2.2.4. Construção modular em LSF – Light Steel Framing
Em alguns países como Suécia, Inglaterra e Japão vêm sendo desenvolvidos
sistemas de construção modular em LSF - Light Steel Framing – com publicações de
manuais e artigos científicos a respeito do tema. No Brasil, apesar de existirem
construtoras e profissionais especializados em construções em LSF, até o término
deste trabalho desconhecia-se o desenvolvimento de um método nacional de
construção modular utilizando a tecnologia. Os motivos para a falta de interesse no
setor da construção civil nacional até o momento podem ser:
• insegurança quanto à viabilidade técnica;
• insegurança quanto à aceitação de mercado; e
• insegurança financeira de investir.
Há de se destacar as vantagens e aplicabilidades diferenciadas que a construção
modular em LSF apresenta em relação às demais tecnologias construtivas com
possibilidade de aceitação em nichos de mercado que possuem o interesse e
dispõem de capital para financiar uma edificação com curto prazo de construção.
Dessa forma, segundo Lawson et al. (1999) a construção modular em perfis de aço
leve é favorecida pelos seguintes fatores:
• formato e tipo de edificação e compartimentação, favorecendo ou não o uso
econômico do módulo estrutural;
• altura da edificação e a viabilidade técnica e econômica da opção pela
construção modular;
• possibilidade de desenvolvimento de complementos especiais de acordo com
a exigência da sua arquitetura como varandas e detalhes de fachada;
• viabilidade econômica diante do tipo e da quantidade de módulos a serem
utilizados;
• restrições locais de transporte;
45 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• disponibilidade de componentes e soluções técnicas para a construção
modular em perfis de aço leve.
Quanto ao formato e tipo de edificação, a construção modular se adapta mais a
condições em que haja grande repetição de compartimentos com mesma área e
características espaciais semelhantes. O desenvolvimento de um sistema
padronizado aumenta a viabilidade econômica de utilização de módulos pré-
fabricados para construções de pequeno porte.
Do ponto de vista da montagem no canteiro de obras, Lawson et al.(1999) afirmam
que a construção modular se adapta mais a condições em que o tempo de
construção tenha que ser o mais rápido possível e em que as dimensões do canteiro
de obras sejam restritas. Do ponto de vista gerencial de projeto e de produção,
Lawson et al. (1999) evidenciam a importância da participação dos projetistas na
produção dos módulos e dos profissionais de produção na definição dos diversos
projetos necessários a construção modular.
No caso do Brasil, ao se tratar de produção industrial e de construção civil, existem
responsabilidades distintas que precisam ser definidas na viabilização da construção
modular. Os requisitos de desempenho das edificações (ISO 6241/1984), por
exemplo, é uma condição que envolveria a responsabilidade de diversos agentes,
desde os projetistas, os responsáveis pela produção dos módulos, os responsáveis
pelo transporte e montagem no canteiro de obras e os fabricantes de componentes.
Na Suécia existe um sistema construtivo em construção modular em LSF chamado
Open House System (OHS) que segundo Birgersson (2004) baseia-se em um
modelo de produção chamado “Produção em Massa Flexível”, que tem como
objetivo aplicar diversas soluções de design industrial para as mais diferenciadas
demandas do mercado de edificações. Na figura 18, é possível visualizar a
instalação de um módulo construtivo com planta em “L” no sistema Open House
System durante a montagem de uma edificação.
46 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 18. Construção Modular em LSF no Sistema The Open
House System
Fonte: Birgersson, 2004.
2.3. CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF: CONCEPÇÃO E CRITÉRIOS DE
DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS DE EDIFICAÇÕES MODULARES.
Nesta etapa do trabalho são analisados os condicionantes técnicos relativos à
concepção e à definição do sistema de Construção Modular em LSF e os principais
subsistemas construtivos (estrutura, vedação) necessários para o desenvolvimento
de um Ensaio Projetual (Capítulo 3).
Para melhor entendimento, tornam-se necessárias as definições de sistema e de
subsistema construtivos. Segundo Picarelli (1986) apud Braga (1998) sistema
construtivo é a conformação de um “conjunto de partes, mediante regras de
combinação, de modo a construir um determinado produto final”. Dessa forma, as
partes são os subsistemas (construtivos) que conformam um sistema (construtivo)
maior.
Para o desenvolvimento de um ensaio projetual de construção modular em LSF,
existem prerrogativas básicas a serem definidas com relação ao sistema construtivo.
Com relação à concepção modular do sistema construtivo, por exemplo, segundo
Lawson et al. (1999) existem duas formas possíveis:
47 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• cada módulo corresponde a uma unidade compartimentada autônoma e
• os módulos funcionam combinados, formando compartimentos maiores (ver
figura 19).
Quanto às características estruturais do sistema construtivo, Lawson et al.(1999)
afirmam que os módulos podem ser:
• estruturais, onde as cargas são suportadas pelos montantes que constituem o
módulo;
• não estruturais em que as cargas são suportadas por uma estrutura auxiliar
composta por pilaretes e vigas construídas separadamente; e
• do tipo Shutter onde os perfis servem de fôrma para a execução in loco de
paredes e lajes de concreto.
Figura 19. Esquema de tipos de módulos quanto a sua concepção
Fonte: Adaptado de Lawson et al.,1999.
Uma premissa importante para o desenvolvimento de um Ensaio Projetual de
Construção Modular em LSF é entender o seu sistema de fabricação, diferente da
construção em LSF tradicional (Método Stick e por painéis) por possuir a maior parte
das etapas de construção realizadas em uma unidade fabril. As etapas de produção
do sistema de construção modular sueco Open House System, por exemplo, são as
seguintes:
• confecção, corte e montagem de estruturas;
48 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• corte e montagem de painéis de vedação;
• passagem da maior parte dos dutos, fiações e tubulações relativas à
distribuição interna dos serviços de energia, água e esgoto;
• maior parte do acabamento; e
• maior parte dos equipamentos elétricos e hidrossanitários.
As etapas que não são realizadas dentro da unidade fabril são aquelas intrínsecas
ao local de implantação como, por exemplo, ligações com as redes de serviço
existentes (água, esgoto, energia, gás), urbanização, paisagismo e fundações.
É possível também que outras atividades sejam necessárias no canteiro de obras.
No entanto, estas irão variar de acordo com a solução construtiva adotada em
projeto. No sistema de construção modular OHS - Open House System, as
atividades que não fazem parte do sistema modular são os sistemas de cobertura,
as escadas, os elevadores e algumas etapas de acabamento.
Para a realização de um ensaio projetual, de acordo com Birgersson (2004), os
projetistas de edificações modulares devem estar aptos a tomar diversas decisões
incomuns em outros tipos de construção e ter conhecimentos específicos relativos à:
• limitações dimensionais dos módulos de acordo com a capacidade de
transporte do local de produção até o local de construção;
• princípios e capacidade estrutural do sistema LSF;
• princípios de ligação em instalações elétricas, hidráulicas, sanitárias, dentre
outras;
• funcionamento dos equipamentos de transporte vertical; e
• conhecimento sobre as melhores opções de acabamento para serem
realizados em unidade fabril.
No sistema de construção modular sueco OHS, os módulos possuem dimensões
externas máximas de 11,2 metros x 3,8 metros x 2,9 metros (Comprimento x Largura
49 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
x Altura), dimensões internas de 11,0 metros x 3,6 metros x 2,55 metros
(Comprimento x Largura x Altura) e peso total entre 5 e 9 toneladas.
De acordo com Lawson et al. (1999), a concepção de módulos com dimensões
similares as de contêineres criariam a possibilidade de extrapolar a produção para
fins de exportação. Módulos com as dimensões nominais de contêineres de 20ft
(Largura=2,438 m, Comprimento=6,06m e Altura=2,59m) e de 40ft
(Largura=2,438 m, Comprimento=12,192m e Altura=2,59m)
14
aumentariam
também a produtividade do transporte rodoviário pelo fato de as dimensões serem
adequadas à capacidade dimensional e à produtividade dos meios de transporte
disponíveis.
2.3.1. Subsistema estrutural
Não é objetivo desta dissertação o aprofundamento nas questões relativas a cálculo
estrutural de construção modular em LSF. No entanto, por se tratar de uma
tecnologia pouco conhecida no Brasil, considera-se necessário abordar, mesmo que
superficialmente, questões como:
• conceito e funcionamento da estrutura; e
• subsistemas e componentes estruturais.
Segundo Rodrigues (2006), o conceito estrutural do sistema LSF se baseia em
dividir as cargas da estrutura nos diversos elementos estruturais que o compõem.
Os componentes (painéis) que compõem o sistema estrutural atuam tanto no sentido
vertical, funcionando como paredes portantes quanto no sentido horizontal
funcionando como lajes.
Os painéis que atuam no sentido horizontal possuem vigas de piso que descarregam
suas cargas diretamente sobre os montantes dos painéis portantes, obedecendo ao
14
A denominação usual de contêineres é derivada da Medida norte americana “pé internacional” ou
“pé” cujo símbolo internacional é “ft”. De acordo com o S.I – Sistema Internacional de Unidades, 1
pé ou 1 “ft” equivale a 30,48cm.
50 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
conceito de estrutura alinhada ou (in-line framing) onde os painéis, tanto horizontais
como verticais, compostos por perfis justapostos modularmente, fazem a distribuição
das cargas axiais, de maneira uniforme pelo sistema estrutural até a fundação da
edificação.
A modulação, geralmente de 400 mm ou 600 mm, também tem a função de
aperfeiçoar os custos e a mão-de-obra de execução, adequando-se à modulação
dos demais materiais construtivos da edificação, tais como painéis de vedação
internos e externos.
A construção modular em perfis de aço leves, como no caso de construções acima
de 8 (oito) pavimentos (Birgersson, 2004), pode necessitar de reforço estrutural
como pilares e vigas independentes dos módulos. Este método é utilizado no
sistema Open House System - OHS. No sistema OHS, os módulos pré-fabricados a
partir de painéis verticais e horizontais são conectados a pilaretes de aço de maior
espessura que os perfis LSF, previamente implantados no canteiro de obras. No
sentido horizontal, são fixadas vigas metálicas que servem para travar o conjunto.
Na figura 20, é possível visualizar uma edificação construída no método Tubular
Framework similar ao sistema OHS.
Em sua dissertação de mestrado, Caiado (2005) faz um ensaio projetual de uma
edificação comercial de 5 (cinco) pavimentos partindo de um sistema construtivo
similar ao Tubular Framework. Nesse ensaio utilizou módulos pré-fabricados
apoiados em pilaretes e vigas tubulares metálicas internos aos painéis de
fechamento dos módulos (ver figuras 21, 22 e 23).
Figura 20. Construção modular em
LSF na Finlândia
no sistema Tubular
Framework
Fonte: Lawson et al., 1999.
Figura 21. Concepção modular utilizando de perfis
tubulares
Fonte: Caiado, 2005.
51 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 22.
Exemplo de ligação entre módulos
em estrutura tubular
Fonte: Caiado, 2005.
Figura 23. Edificação de 5 (cinco) pavimentos
estruturada em perfis tubulares
Fonte: Caiado, 2005.
A baixa espessura característica dos perfis do sistema LSF impossibilita a
construção de edificações com muitos pavimentos, tornando-se necessário, para
esses casos, a utilização de estrutura auxiliar. Desconhece-se estudos mais
aprofundados sobre este assunto. No entanto, baseando-se nos exemplos
construídos, é possível considerar como viável a utilização de construção modular
sem reforço estrutural para edificações de até 5 (cinco) pavimentos.
O sistema estrutural de construção modular em LSF sem reforço é dividido em dois
grupos de subsistemas: verticais e horizontais. Os subsistemas horizontais
correspondem às lajes de piso e de teto e os subsistemas verticais aos painéis de
parede.
2.3.1.1. Estrutura vertical
Os painéis correspondentes ao subsistema vertical da edificação podem ser
estruturais (portantes) quando possuem a função de distribuição das cargas verticais
da edificação, ou não estruturais, quando possuem somente a função de vedação.
Os painéis estruturais são compostos por guias e montantes, estes responsáveis
pela transmissão das cargas verticais na estrutura. Em painéis sem aberturas, a
carga é transmitida diretamente aos montantes; em painéis com aberturas, como no
caso de portas e janelas, haverá necessidade de reforços, como vergas e ombreiras.
As estruturas de reforço de aberturas deverão ser definidas junto ao cálculo
estrutural, mas existem algumas técnicas que possibilitam o pré-dimensionamento
conforme o tamanho da abertura (Consulsteel, 2002 apud FREITAS e CRASTO,
52 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
2006). Na figura 24 é possível visualizar o dimensionamento dos reforços das
aberturas (ombreiras) em função do número de montantes interrompidos.
Figura 24. Exemplo de estruturas de reforço do tipo ombreiras em janelas
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
A solução para aberturas é bem mais simples no caso de painéis não-estruturais por
não haver cargas verticais e, assim, não haver necessidades do uso de vergas nem
de ombreiras.
53 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
De acordo com Lawson et al.(1999), é possível fazer o pré-dimensionamento da
estrutura em LSF a partir de alguns princípios conforme quadro 1:
pé direito (metros)
2.5 3.0 3.5
Tipo de Painel
altura x espessura (do perfil)
Não estrutural* 75 x 1.2 75 x 1.6
100 x 1.6
Estrutural até 3
pavimento
100 x 1.6 100 x 2.4 120 x 2.4
Estrutural até 5
pavimentos
150 x 2.4 150 x 2.4 150 x 3.2
Obs1: Montantes posicionados a cada 400 mm.
*Obs2: Carga de vento considerada de≤0,75 kN/m².
Quadro 1. Pré-dimensionamento de painéis de fechamento vertical
Fonte: Adaptado de Lawson et al., 1999.
2.3.1.2. Estrutura horizontal de piso
Existem pelo menos dois tipos de lajes utilizadas no sistema estrutural em LSF: a
laje de concreto com fôrma de aço incorporada ou laje mista, e as lajes secas.
A laje mista (figura 25) é composta por uma chapa geralmente ondulada ou
trapezoidal aparafusada nas vigas de piso em LSF que, além da função estrutural,
funcionam como forma para a camada superior de concreto.
Figura 25. Execução de mista para construção em LSF
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
As lajes secas são feitas a partir de placas aparafusadas nas vigas de piso
desempenhando a função de diafragma horizontal. As placas mais utilizadas na laje
seca são os painéis OSB. Há também as placas cimentícias, recomendadas para o
54 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
uso em áreas úmidas, que são assentadas sobre painéis OSB com maior resistência
à flexão.
A utilização de lajes secas possui certas vantagens com relação à utilização da laje
mista por possuir menor peso próprio, proporcionar maior velocidade de construção
e ser um método de construção mais limpo realizado a seco. Diante desses motivos
seu estudo será mais aprofundado nesta dissertação.
Nas lajes secas, também se aplica o conceito de in-line framing de distribuição das
cargas sob os painéis portantes, onde os perfis das vigas de piso são ligados
diretamente aos montantes do sistema vertical (perfis do tipo Ue - U enrijecido). As
vigas de piso são os principais componentes das lajes secas possuindo a função de
suportar as cargas de piso e transmiti-las às paredes portantes. Existem ainda
outros componentes necessários à transmissão de esforços e arremates nas lajes
em LSF como sanefas, enrijecedores, vigas de borda, vigas compostas e fitas
metálicas. Nas figuras 26, 27 e 28, é possível visualizar o sistema estrutural de lajes
secas no sistema LSF.
Figura 26. Exemplo planta de laje em LSF
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
55 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 27. Isométrica em corte da estrutura de piso em LSF
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
Figura 28. Vigas da laje de piso com fechamento em
placas de OSB
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
Quanto às patologias, segundo Lawson et al. (1999) as mais freqüentes em lajes
secas no sistema LSF são:
• flambagem local por compressão na chapa componente;
• flambagem lateral com torção ( FLT);
• danos durante o içamento através de altas e diversas solicitações não
previstas em cálculo;
56 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• esmagamento do painel de piso solicitado a cargas e reações excessivas;
• efeitos combinados de dobra, esmagamento e cisalhamento dos painéis de
piso; e
• patologias em função de vibrações no piso causadas por impactos,
instalações hidro-sanitárias e equipamentos.
A vibração de pisos é um fenômeno mais comum em estruturas metálicas e deve ser
considerado no cálculo estrutural. Este fenômeno tem sido tema de várias
publicações nacionais e estrangeiras. Além do desconforto ao usuário, a vibração
excessiva de pisos pode causar danos irreparáveis à estrutura, além de acidentes.
Segundo Crasto (2005), o travamento horizontal, mediante o uso de fitas metálicas e
enrijecedores (ver figuras 29 e 30), é um recurso existente para se evitar fenômenos
como a vibração, o deslocamento e a flambagem lateral por torção das vigas de
piso.
Os cálculos estruturais para prevenir ou manter as vibrações de piso em níveis
confortáveis ao usuário e de segurança à estrutura levam em consideração as
variáveis referentes à freqüência das cargas aplicadas, a freqüência natural do piso
acabado, entre outras. O estudo de vibrações de piso não será mais aprofundando
nesta dissertação. No entanto, cabe ressaltar que edificações no sistema LSF
destinadas a usos em que haja um grande fluxo de pessoas, que possuam
atividades que gerem vibrações no piso, tais como danças, e/ou equipamentos que
causem vibrações na estrutura, devem ter atenção especial em relação ao cálculo
estrutural.
Com relação às outras possibilidades estruturais das lajes no sistema LSF é ainda
possível a utilização de lajes em balanço. Segundo Rodrigues (2006), seriam
mediante prolongamento (no máximo metade) das vigas da laje adjacente ou por
meio do prolongamento (o dobro do balanço) de vigas para dentro da construção,
transversalmente às vigas da laje adjacente existente (ver figuras 29 e 30).
57 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 29. Balanço com prolongamento das vigas de piso da laje adjacente
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
Figura 30. Balanço com vigas prolongadas transversais às vigas da laje adjacente
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
Segundo Rodrigues (2006), diante da necessidade de pequenos desníveis entre
pisos, no caso das lajes secas, basta à utilização de perfis de alma menor, como
vigas de piso, transpassando as vigas de borda (sanefas) através de furos em sua
alma (ver figura 31).
58 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 31. Balanço em laje seca com diferença em relação à laje interna
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
No caso da construção em método modular, os balanços mais econômicos são os
que se enquadram dentro da modulação proposta, possibilitando dessa forma tirar
proveito da linha de produção já existente. Neste caso, são mais comuns os
avarandados em construção modular com apoios e sem balanço (ver figura 32).
Figura 32. Exemplo de avarandado em construção modular
sem balanço, em LSF
Fonte: Birgersson, 2004.
Lawson et al. (1999) (ver quadro 2), propõem um modelo de pré-dimensionamento
para os perfis que conformam os painéis de piso.
59 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Vão máximo (m)
Dimensões da Alma
(Altura x Espessura)
(mm)
Edificações Residenciais
(Carga de 250 Kg/m²)
Edificações Comerciais
(Carga de 250 Kg/m²)
150 x 1.2 3.6 3.2
150 x 1.6 3.8 3.5
175 x 1.2 3.9 3.6
175 x 1.2 4.2 3.9
200 x 1.2 4.1 3.8
200 x 1.2 4.5 4.2
Quadro 2
.
Comprimento máximo das vigas transversais de piso
Fonte: adaptado de Lawson et al, 1999.
Notas:
(1) Distância entre vigas de 400 mm
(2) Peso próprio da laje de 32 kg/m2
2.3.1.3. Estrutura horizontal de cobertura
Segundo Lawson et al. (1999), o sistema de cobertura utilizado na construção
modular em perfis de aço leves é um sistema à parte, fabricado e montado no
canteiro de obras, separadamente da estrutura dos módulos estruturais.
O sistema de cobertura pode ser caracterizado pela sua inclinação. As coberturas
com baixa inclinação são mais facilmente resolvidas com a utilização de lajes
úmidas com caimento e através de utilização de treliças em vãos maiores. Já as
coberturas com maior inclinação possuem o mesmo princípio de alinhamento
estrutural in line framing das lajes secas, sendo constituídas de perfis com funções
estruturais distintas como terças e tesouras.
O sistema de cobertura deve ser calculado para suportar diversos tipos de cargas,
sendo as mais comuns:
• peso próprio da vedação (telhas, componentes de fixação e arremates);
• peso próprio dos materiais de isolamento acústico quando estes forem
especificados em projeto;
• equipamentos e componentes da edificação apoiados na cobertura
(compressores de ar-condicionado, caixa d’água e etc.);
• circulação de operários durante a montagem da cobertura e instalação de
equipamentos; e
60 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• cargas acidentais de chuva, vento e neve dependendo do clima local.
As coberturas, na maioria dos casos, precisam de sistemas de contraventamento,
sendo geralmente os mesmos sistemas utilizados nos painéis verticais e horizontais,
salvo as diferenças de dimensionamento em função das solicitações determinadas
em cálculo estrutural.
No sistema sueco Open House System, as estruturas de cobertura são feitas in-loco,
o que, segundo Birgersson (2004), é uma solução menos vantajosa do ponto de
vista técnico e econômico que se produzidas em uma unidade fabril (ver figura 33).
Figura 33. Exemplo de estrutura de cobertura inclinada,
em LSF
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
2.3.1.4. Estabilidade estrutural
A construção a seco caracteriza-se por componentes ligados entre si através de
ligações mecânicas, geralmente mais suscetíveis a instabilidades que as ligações
químicas (úmidas). Dessa forma, existem componentes e métodos construtivos
específicos para garantir a estabilidade da edificação e a rigidez da estrutura como
um todo.
Placas do tipo OSB – Oriented Standard Board – fixadas aos painéis de vedação
vertical possuem tanto a função de componente de vedação quanto a de dar rigidez
ao painel (efeito diafragma). As placas OSB são compostas por tiras de madeira
orientadas perpendicularmente e prensadas sob alta temperatura.
61 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Segundo Freitas e Crasto (2006), existem recomendações para utilização das placas
OSB tais como:
• reforço estrutural nas quinas da edificação no local de fixação das placas (ver
figura 34);
• a união das placas, que devem ter no mínimo 1,20m de largura nas bordas
dos painéis, não deve coincidir com os vértices de aberturas e;
• juntas verticais devem ser desencontradas (ver figura 35); e
• a união de placas adjacentes deve ser efetuada com parafusos
desencontrados entre as duas placas.
A fixação das placas OSB segundo Freitas e Crasto (2006) é geralmente feita
através de parafusos autoperfurantes ou autoatarrachantes que, segundo Grubb e
Lawson (1997) apud Freitas e Crasto (2006), deverão estar espaçados no máximo
150 mm em todo o perímetro da placa e no máximo 300 mm nos montantes
intermediários.Segundo Lawson et al. (1999), na construção modular em LSF a
estabilidade geral da estrutura depende ainda do travamento dos diversos módulos
que constituem a edificação, por meio de um componente específico (conector) (ver
figura 36).
Figura 34. Reforço estrutural através de perfis auxiliares
para fixação de painéis OSB
Fonte: Freitas e Crasto, 2006
62 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 35. Recomendações de fixação de painéis OSB de centro
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
Figura 36. Exemplo de componente de ligação (conector) entre os módulos
Fonte: adaptado de Lawson et al, 1999.
Existem ainda outros componentes que auxiliam na estabilidade estrutural como, por
exemplo, as fitas e os bloqueadores, que possuem a função de interligar e travar os
perfis com função estrutural, no sentido oposto da sua solicitação estrutural. Os
contraventamentos em fitas de aço galvanizado, na forma de
“X, K, V ou Λ”,
63 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
possuem a função de absorver as cargas paralelas provenientes das ações do vento
que incidem nos painéis horizontais e verticais e de cobertura da estrutura.
2.3.1.1. Características do perfil de aço leve
Segundo Rodrigues (2006), o sistema estrutural LSF é formado por perfis estruturais
de aço leves, produzidos a partir da perfilação de bobinas de aço zincado de alta
resistência (ZAR) de espessura nominal entre 0,80 mm e 3,00 mm (elementos não
estruturais podem ter menor espessura), revestidas com zinco ou alumínio-zinco
através do processo de imersão a quente ou eletrodeposição.
O sistema de construção em LSF no Brasil é baseado principalmente nos Perfis U e
Ue (ver quadro 3). Existe ainda o perfil L responsável por realizar conexões do tipo
cantoneira entre os perfis, o perfil Cartola responsável pelo ripamento de telhados
que utilizam telhas metálicas e as tiras planas utilizadas na estabilização de painéis.
Secção Transversal Designação NBR 6355:2003
Utilização
U simples
(U)
Guia
Ripa
Bloqueador
Sanefa
U enrijecido
(Ue)
Bloqueador
Enrijecedor de alma
Montante
Verga
Viga
Cartola
(Cr)
Ripa
Cantoneira de abas iguais (L)
Cantoneira
Quadro 3. Perfis utilizados no sistema Light Steel Framing
Fonte: Adaptado de NBR 15253:2005.
64 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Além dos perfis usualmente utilizados no Brasil, existem outros perfis com
características mais específicas desenvolvidos principalmente nos países em que o
sistema construtivo se encontra em um patamar tecnológico mais avançado. Na
Inglaterra, por exemplo, existem variações de perfis de aço leves formados a partir
dos perfis do tipo U e Z possibilitando uma maior adaptação do sistema construtivo
às solicitações de projeto (ver figura 37).
Figura 37. Perfis de aço leve formados a
partir de perfis U e Z
Fonte: Lawson et al.,1999.
A utilização de perfis formados a frio na Construção Modular, segundo Lawson et al.
(1999), proporciona certos benefícios tais como:
• boa rigidez durante transporte e içamento;
• facilidade e rapidez na fabricação dos módulos estruturais;
• leveza, facilitando etapas de transporte e fabricação e reduzindo custos
referentes à fundação;
• boa resistência a cargas verticais;
65 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• adequabilidade a pisos de grandes dimensões;
• boa adaptação a componentes de isolamento termo-acústico;
• facilidade de ligação com diversos componentes de vedação;
• possibilidade de fabricação de componentes com exatidão dimensional;
• possibilidade de conexões resistentes;
• durabilidade e longa vida útil; e
• boa resistência ao fogo.
2.3.1.2. Fundações
As fundações em construções em LSF são geralmente menos solicitadas que em
construções tradicionais devido ao menor peso dos componentes construtivos, como
por exemplo, os perfis de aço leves. Outra característica interessante das
construções em LSF são as cargas distribuídas de maneira uniforme nos vários
perfis que compõem os painéis portantes da edificação possibilitando fundações
diretas ao invés de fundações indiretas.
Os tipos de fundação usualmente adotados em construção de LSF são as fundações
do tipo sapata corrida e também do tipo radier. O radier é utilizado para construções
em LSF que não possuem ou necessitem de vigas de piso no primeiro pavimento e
que, dessa forma, descarregam as cargas dos painéis portantes diretamente sobre a
fundação, sendo uma opção bastante prática e econômica.
O radier faz a distribuição das cargas da edificação no solo por toda a sua área e
principalmente sob as paredes portantes e colunas onde há uma maior incidência de
cargas (ver figura 38). Neste tipo de fundação, é necessário um cuidado especial
com relação à infiltração de água na construção, sendo recomendado um contrapiso
a, no mínimo, 15cm de altura do solo (FREITAS e CRASTO, 2006).
A sapata corrida é geralmente utilizada em construções em LSF quando há
necessidade de afastamento do nível da construção em relação ao nível do solo,
66 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
seja por umidade ascendente, por infiltração de águas ou mesmo por necessidade
de utilização do espaço abaixo da edificação para a instalação de algum tipo de
equipamento (ver figura 39).
Lawson et al. (1999), afirmam ainda que o sistema de fundação indireta utilizando
estacas é uma outra possibilidade para solos muito fracos ou para situações como o
caso da rede Mc Donald’s, que optou por padronizar o sistema construtivo de todas
as filias da rede, inclusive o sistema de fundações, para se adaptar às piores
solicitações estruturais possíveis.
Figura 38. Fundação do tipo radier
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
Figura 39 . Fundação do tipo Sapata Corrida
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
67 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
No sistema construtivo de construção modular sueco Open House System os
módulos ficam apoiados em pilaretes com fechamento por meio de cintamento de
concreto entre os módulos e o solo. No interior do cintamento é colocada uma
camada de argila expandida sob manta geossintética (ver figura 40). A vedação
proporcionada pelo cintamento tem objetivo de impedir a entrada de ar e a
transmissão de temperatura do solo para a edificação por convecção. Esta solução é
indicada para edificações em locais de clima frio e/ou temperado.
Figura 40. Cintamento em concreto no sistema Open House
System
Fonte: Birrgersson, 2004.
A escolha do tipo de fundação irá depender ainda de fatores técnicos como
planialtimetria do terreno, tipo de solo, nível do lençol freático e capacidade de carga
do solo.
2.3.2. Subsistema de vedação vertical
Os subsistemas construtivos de vedação em LSF podem ser caracterizados
segundo o método construtivo, da seguinte forma:
• utilizando argamassa de assentamento formando painéis úmidos ancorados
horizontalmente na estrutura; e
68 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• utilizando placas rígidas pré-fabricadas, interligadas a seco e paginadas de
acordo com a modulação estrutural com juntas aparentes ou não. (ver figuras
41 e 42)
Figura 41. Vedação vertical com fechamento úmido utilizando argamassa
Fonte: adaptado de Lawson et al.,1999.
Figura 42. Vedação vertical em técnica construtiva com fechamento seco
Fonte: adaptado de Lawson et al.,1999.
69 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Segundo Freitas e Crasto (2006), no sistema LSF, de maneira geral, é mais comum
a utilização de componentes de vedação industrializados, como chapas e placas,
por possuírem geralmente medidas padronizadas, e por possibilitarem uma
construção seca eliminando a maior parte das etapas de execução que utilizam
técnicas úmidas através da utilização de argamassas. Componentes de vedação
industrializados também são amplamente utilizados em construções modulares em
LSF em países como Japão e Inglaterra, que dispõem de uma grande variedade de
componentes e subsistemas desenvolvidos para situações específicas.
Entende-se, portanto, que a utilização de componentes de vedação vertical
industrializados apresenta-se como a alternativa técnica mais viável para a
construção modular em LSF, razão pela qual os demais sistemas de vedação vertical
não serão estudados nesta dissertação.
Os componentes de vedação precisam ter os pré-requisitos necessários às
exigências dos usuários de conforto de acordo com norma ISO 6241:1984, sendo
estes:
• segurança estrutural;
• segurança ao fogo;
• estanqueidade;
• conforto termo-acústico;
• conforto visual;
• adaptabilidade ao uso;
• higiene;
• durabilidade; e
• economia.
Durante o desenvolvimento da pesquisa, foram estudados o desempenho de vários
subsistemas, técnicas e métodos construtivos em diversas publicações nacionais e
70 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
estrangeiras. No entanto, por razões de compatibilidade dos resultados
apresentados nas publicações com as características bioclimáticas locais, optou-se
nesta revisão bibliográfica, por analisar apenas os sistemas e componentes de
vedação que vêm sendo utilizados e pesquisados no Brasil.
No Brasil, os principais componentes de vedação vertical utilizados em construções
no sistema LSF são as placas de gesso acartonado, as placas cimentícias, as placas
OSB e o siding vinílico (ver figuras 43, 44, 45 e 46), havendo ainda a possibilidade
de utilização de painéis de aço, chapas metálicas, painéis de granito, etc.,
usualmente aplicados em conjunto com outros sistemas construtivos. Os
componentes citados podem compor diversos subsistemas de vedação, diversidade
esta associada a propriedades específicas como resistência à umidade, resistência
ao fogo, resistência a grandes vãos, isolamento térmico e isolamento acústico
(Krüger, 2000).
Figura 43. Fechamento em painéis OSB
Fonte: Autor,2007.
Figura 44. Fechamento em painéis em gesso
acartonado
Fonte: Autor,2007.
Figura 45. Instalação de painéis de
chapas
cimentícias com miolo em madeira tratada
Fonte: Eternit, 2008.
Figura 46. Fechamento em siding vinílico
Fonte: Autor,2007.
71 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
2.3.2.1. Vedação vertical utilizando OSB - Oriented Standard Board
Os painéis OSB possuem diversas aplicações na construção civil, desde móveis,
batentes de portas, tapumes, fechamento vertical, fôrmas para concreto armado até
componentes de construção a seco em LSF utilizados principalmente como
componentes de painéis de vedação interno, externo, de pisos e de cobertura, sendo
o fechamento externo o de maior utilização. Existem diversos tipos de OSB que são
fabricados de acordo com as diversas finalidades distintas. No quadro 4 encontram-
se as características do OSB e as informações necessárias para especificação do
material.
Espessura (mm)
Propriedade
Unidade
6 9 9.9 12 15.1
18.
6
25.2
Tolerância espessura mm
+-
0,8
+-
0,8
+-
0,4
+-
0,5
+-
0,8
+-
0,5
+-
1,0
Resistência a Tração Kg/m² 650 650 650 620 600 600 580
Resistência a Flexão
Longitudinal
N/mm² 27 27 27 - - - 23
Resistência a Flexão
Transversal
N/mm² 16 16 16 - - - 14
Módulo de Elasticidade
Longitudinal
N/mm² 3700 3700 3700 - - -
370
0
Módulo de Elasticidade
Transversal
N/mm² 1500 1500 1500 - - -
150
0
Inchamento 24 horas
(Máximo)
N/mm² 25 25 25 25 25 25 25
Tolerância Densidade Kg/m³ + - 30
Tolerância Resistência
a Tração
N/mm² + - 0,05
Tolerância Resistência
a Flexão
N/mm² + - 5,0
Tolerância Módulo de
Elasticidade
Longitudinal
N/mm² + - 200
Tolerância Módulo de
Elasticidade
Transversal
N/mm² + - 100
Expansão Linear % + - 0,10
Tolerância de
Comprimento e
Largura
mm + 0 / - 0,32
Diferença entre
diagonais
mm/m 1.3
Retilinearidade mm/m 1.5
Umidade % 3 a 7
Quadro 4. Características de painéis OSB utilizados em fechamentos de edificações
Fonte: Adaptado de Freitas e Crasto, 2006.
72 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Segundo Freitas e Crasto (2006), o OSB possui propriedades como: boa resistência
mecânica, resistência a impactos e boa estabilidade dimensional. O material, no
entanto, não deve ser exposto diretamente a intempéries, necessitando de
acabamento impermeável em áreas externas e úmidas. O OSB adquire maior
resistência à umidade quando tratado contra insetos e microorganismos.
Com relação à trabalhabilidade dos painéis, o sistema de montagem e de fixação do
material é bastante simples. Consiste em posicionar e aparafusar placas por meio de
parafusos (autobrocantes e/ou auto-atarrachantes) em montantes estruturais ou não.
2.3.2.2. Vedação vertical utilizando placas cimentícias
As placas cimentícias são chapas delgadas compostas por cimento portland, fibras
(celulose ou sintéticas) e agregados podendo ser divididas em dois grupos:
• placas com agregados dispostos na matriz cimentícia; e
• placas com fibras em forma de malha em ambas as superfícies (como por
exemplo as placas GRC).
As placas cimentícias são indicadas para áreas sujeitas a intempéries, mas devem
sofrer aplicação de tratamento superficial. Segundo Freitas e Crasto (2006), as
características que fazem com que o material seja apropriado para uso em áreas
externas e molháveis de construções em LSF são:
• resistência a impactos;
• resistência à umidade;
• material incombustível;
• baixo peso próprio;
• compatibilidade com acabamentos e revestimentos;
• trabalhabilidade para manuseio e corte; e
• facilidade de montagem.
73 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Freitas e Crasto (2006) afirmam que as dimensões das placas possuem largura fixa
de 1,20m, comprimento variável de 2,00m até 3,00m e espessura de 6,8 e 10 mm.
No entanto, devido à evolução da construção a seco de maneira geral, atualmente já
é possível encontrar no mercado placas com dimensões e espessuras diferentes das
apontadas e inclusive sob encomenda com dimensões específicas.
As placas atualmente disponíveis no mercado possuem sua aplicabilidade definida
de acordo com sua espessura, conforme quadro 5.
Espessura da placa Aplicação Usual
6 mm
Divisórias leves / Paredes secas internas / Locais onde a
placa não tenha função estrutural
8 mm
Divisórias
leves/ Paredes internas e externas/ Áreas secas e
úmidas / Locais onde a placa tenha ou não aplicação
estrutural
10 mm
Divisórias leves/ Paredes internas e externas/ Áreas secas e
úmidas / Indicado para locais com aplicação estrutural, com
necessidade de resistência a impactos, e de isolamento
termo-acústico.
Quadro 5. Aplicação e espessuras de placas cimentícias
Fonte: adaptado de Freitas e Crasto, 2006.
2.3.2.3. Vedação vertical utilizando siding vinílico
O siding é um sistema de fechamento composto por filetes horizontais impermeáveis
podendo ser vinílicos (PVC), em madeira ou cimentícios, sendo bastante utilizados
em construções norte-americanas, onde proporcionam acabamento e estanqueidade
aos sistemas de vedação. O siding vinílico vem sendo amplamente utilizado nas
construções a seco em LSF no Brasil e
é fornecido em barras com 5m de
comprimento e 23,7cm de largura. O sistema é bastante eficaz, pois possui soluções
para as diversas necessidades de acabamento como:
• painéis em forma de barra;
• perfis de fixação;
• acabamentos para cantos, portas e janelas;
• forros de beirais; e
• outras peças para decoração.
74 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Segundo Freitas e Crasto (2006), seu acabamento é mais rápido e limpo que
revestimentos tradicionais com fechamento externo. Na figura 47 é possível
visualizar o detalhe em corte de uma barra de siding do tipo vinílico.
Figura 47. Detalhe do siding vinílico
Fonte: MADEX, 2007.
2.3.2.4. Vedação vertical utilizando gesso acartonado
O gesso é um dos materiais de construção mais antigos que existem e possui
propriedades importantes na proteção contra incêndios e isolamento térmico e
acústico. É um material estável, quimicamente neutro e atóxico, que proporciona um
bom acabamento de vedação com superfícies lisas e juntas não aparentes,
permitindo a aplicação posterior de pintura, cerâmica, papel, etc.
As placas de gesso acartonado são compostas por chapas de gesso revestido por
uma lâmina de papel tipo cartão em ambos os lados. No sistema LSF, as placas de
gesso acartonado são geralmente utilizadas no fechamento de paredes internas
estruturais e não estruturais.
As placas possuem boa trabalhabilidade e facilidade de montagem, são leves e
geralmente são produzidas com uma marcação indicando os locais onde devem ser
aparafusadas nos perfis metálicos, compondo um subsistema construtivo conhecido
como dry-wall.
75 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
As placas são mais versáteis que os fechamentos em alvenaria tradicional no que
diz respeito a composições, curvaturas e formas.
Com relação às dimensões, as placas de gesso são geralmente de 1,20m de
largura, com comprimento variando de 1,80 a 3,60m e espessura de 9,5mm,
12,5mm e 15mm (SILVA e SILVA, 2003).
As placas de gesso (ver quadro 6) acartonado podem ser de 3 tipos:
• standard, identificada pela cor creme na face que deve ficar oculta no painel e
branca na face aparente, recomendada somente para locais secos e com
pouca umidade ;
• resistente à umidade, identificada pela cor verde nas duas faces,
recomendada para locais com umidade causada por atividades provisórias
como sanitários e cozinha; e
• resistente ao fogo; identificada pela cor rosa nas duas faces, indicada para
locais com solicitação especial de proteção ao fogo, sua composição leva
0,2% em peso de lã de vidro de 3 a 30 mm de comprimento.
Tipo de Placa
Espessura
(mm)
Massa
Específica
(kg/m2)
Largura
(mm)
Comprimento
(mm)
Standard 9.5/12.5/15
7.5 a 14.5 1200
2000/2400/
2600/3000
Resistente a Umidade 12,5 / 15 8 a 14.5 1200
2400/2600/
3000
Resistente ao Fogo 12.5 / 15 7.5 a 14.5 1200
2400/2600/
3000
Quadro 6. Características dos tipos de placas de gesso acartonado
Fonte: KNAUF, 2007.
Na figura 48, visualiza-se o sistema de vedação em gesso acartonado, sendo
possível identificar os seguintes componentes básicos:
• placas de gesso;
• perfis U e Ue para estruturação das divisórias;
• materiais de isolamento como lãs de vidro ou de rocha; e
• dutos flexíveis para passagem de fiação elétrica.
76 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 48. Esquema de composição do sistema dry-
wall
Fonte: KNAUF,2007.
Existem diversos subsistemas de vedação e de diversos fabricantes utilizando gesso
acartonado. Os subsistemas existentes se diferenciam em função da sua finalidade,
conforme é possível visualizar nas figuras 49 e 50.
Figura 49. Isolamento acústico entre
ambientes de uma mesma unidade
Fonte: KNAUF, 2007.
Figura 50. Chapas impregnadas de silicone
em paredes com instalações hidráulicas
Fonte: KNAUF, 2007.
As placas sob os montantes do sistema dry-wall, estas devem ser aparafusadas a
cada 25cm no montante com distância de 10mm da borda. O parafuso deve ser
fixado rente a placa sem danificar o cartão. As juntas entre placas não devem
77 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
coincidir com os vãos devendo ser cortadas em forma de C ou L. Juntas e parafusos
são cobertos com uma capa fina de massa corrida.
2.3.2.5. Vedação vertical utilizando placas de fibrogesso
As placas de fibrogesso são placas com combinação de gesso e fibras de celulose
indicadas para serem utilizadas como substrato de acabamentos exteriores. A
tecnologia é patenteada pela USG – United States Gypsum Company. As placas
possuem resistência à umidade superior às placas de gesso acartonado resistindo
até um ano sem acabamento externo exposto a intempéries. As placas possuem alta
resistência à fixação por parafusos e bom desempenho contra o fogo (ver quadros 7
e 8). A USG, fabricante das placas, oferece ainda a garantia de 10 anos para defeitos
de fabricação.
Propriedades Físicas Fibrogesso- 12,5mm GRC - 12,5mm
Resistência à flexão (lbs) 124 105
Resistência a arrancamento (lbs) 163 78
Espaçamento do parafuso de 8mm em função
da resistência à ação do vento
142 60
Espaçamento do parafuso de 12mm
em função
da resistência à ação do vento
114 50
Quadro 7. Características das placas de fibrogesso comparadas com as placas de GRC
Fonte: adaptado de USG, 2007.
Características das placas de fibrogesso
Largura Padrão 1220 mm
Comprimento Padrão 2440 mm
Espessura Padrão 12,5 mm
Peso 11,2 kg/m²
Embalagem 30 placas/palet
Raio mínimo de curvatura 10m (seco) 5m ( molhado)
Resistência ao fogo Alastramento superior de chamas = 5
Geração de fumaça = 0
Quadro 8. Características gerais das placas de fibrogesso
Fonte: adaptado de USG, 2007.
A instalação das placas deve ser de 30 em 30cm nos montantes verticais (parede) e
de 15 em 15cm nas estruturais horizontais (forro) distanciados de 5 a 15mm da
borda da placa. Assim como as placas de gesso acartonado, os cortes em vãos
deverão ser feitos em forma de L ou C sem coincidir com os vãos de abertura.
78 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
2.3.3. Subsistema de vedação horizontal (lajes)
Esta etapa do trabalho se dedica somente aos sistemas de vedação horizontal do
tipo laje seca, em que o fechamento é feito em painéis compostos por um substrato
em madeira (geralmente OSB), suportando esforços de tração, e um contrapiso
cimentício (pré-fabricado ou moldado in loco), suportando esforços de compressão,
e acabamento.
Segundo Crasto (2005), umas das principais vantagens do uso da laje seca é o
menor peso próprio e a não necessidade de uso de água nesta etapa da obra. No
caso da construção modular, a laje seca é a melhor opção no que diz respeito à
produtividade de execução dos módulos em unidade fabril, sendo esta opção
amplamente mais utilizada em países em que a construção modular é mais
desenvolvida, como na Inglaterra e Suécia (ver figura 52).
A laje seca é interessante também por possibilitar a redução do nível de ruído entre
um pavimento e outro através do uso de material isolante como a lã de vidro entre as
vigas e a manta em polietileno expandido entre os painéis OSB (contrapiso) e a
estrutura (ver colocação da lã mineral entre vigas na figura 51).
Figura 51. Montagem da laje seca em
unidade fabril de construção modular na
Suécia
Fonte: Lessing, 2003.
Segundo Crasto (2005), a laje seca consiste no uso de placas rígidas aparafusadas
às vigas de piso, servindo como contrapiso e podendo desempenhar a função de
diafragma (dar rigidez estrutural), desde que as placas sejam dimensionadas para tal
finalidade.
79 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
O material mais empregado no fechamento horizontal na construção modular em
LSF é o OSB. Segundo Crasto (2005), o OSB 18 mm de espessura é o mais
utilizado por favorecer o uso como diafragma horizontal e ainda ser leve e de fácil
instalação (ver figuras 52, 53 e quadro 9).
Figura 52. Sentido de instalação das placas de OSB na laje do sistema LSF
Fonte: MASISA, 2007.
Figura 53. Esquema de detalhe de fechamento horizontal utilizando placas OSB
Fonte: Consulsteel, 2007.
80 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Substrato OSB + Revestimento
Espaçamento máximo entre vigas Espessura mínima
40,5 cm 15 mm
61 cm 18 mm
81 cm 22 mm
122 cm 28 mm
Quadro 9. Relação do espaçamento mínimo entre vigas e espessura dos
painéis
Fonte: SBA – Structural Board Association apud MASISA, 2007.
Segundo Crasto (2005), nas áreas molhadas é recomendado o uso de placas
cimentícias, por possuírem maior resistência à umidade, associadas a uma base
contínua de OSB conferindo maior resistência a flexão (LOTURCO, 2003, apud
CRASTO, 2005).
Os pisos sobre a laje seca podem ter tanto aplicação seca (tabuados, carpetes)
quanto úmida (cerâmicas, granitos de pequenas dimensões, etc.) (ver figura 54).
Figura 54. Tipos de assentamentos de pisos utilizando placas cimentícias
Fonte: Brikawall, 2004, apud Caiado, 2005.
2.3.4. Subsistema de vedação horizontal (cobertura)
As coberturas, de maneira geral, possuem as funções primordiais de proteger a
edificação contra as intempéries, de propiciar conforto aos usuários e, conforme o
caso, de desempenhar função estética.
A construção em LSF permite os mais diversos tipos de cobertura, sendo mais
comum a utilização de telhas metálicas e as do tipo Shingle, devido ao baixo peso
próprio de ambos componentes. As telhas metálicas podem ser comuns ou
termoacústicas. As telhas termoacústicas possuem um custo inicial mais elevado,
mas em muitas situações podem possibilitar ganhos com relação ao custo total da
81 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
obra
15
por possibilitarem um melhor desempenho térmico da edificação e, portanto
maior economia de energia com aparelhos de ar-condicionado. As telhas do tipo
Shingle são geralmente utilizadas em situações específicas em que a tipologia
arquitetônica exige um sistema de cobertura leve e de maior inclinação (ver figuras
55 e 56).
Figura 55. Edificação em LSF utilizando telhas do tipo
Shingle
Fonte: Autor, 2007.
Figura 56. Arremate de telhado
utilizando telhas do tipo Shingle
Fonte: Autor, 2007.
As telhas do tipo Shingle necessitam de um sistema de ventilação com a finalidade
de eliminar formações de condensação e dissipar o calor (TC Shingle do Brasil,
2007) (ver figura 57).
Figura 57. Sistema de ventilação sob telhado utilizando telhas do tipo Shingle
Fonte: TC Shingle do Brasil, 2007.
15
Custo total = custo inicial + custo de operação + custo de manutenção.
82 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Os telhados com telhas do tipo Shingle são fixados sobre placas (geralmente em
OSB) e são indicados para coberturas com inclinação entre 18% e 57%.
Dependendo do comprimento do telhado e da inclinação, será necessária a
impermeabilização do painel de apoio (ver quadro 10).
Comprimento do telhado
Declividade do
telhado
de 0 - 5 m de 5 - 10 m de 10 - 15 m
menor que 25% Impermeabilizar Impermeabilizar Impermeabilizar
de 25% a 30% Instalação normal Impermeabilizar Impermeabilizar
de 30% a 35% Instalação normal Instalação normal Impermeabilizar
maior que 35% Instalação normal
Instalação normal Instalação
normal
Quadro 10. Impermeabilização de telhado utilizando telhas Shingle
Fonte: TC Shingle do Brasil, 2006.
Segundo Caiado (2005), nas edificações industrializadas empregam-se usualmente
as telhas metálicas, destacando as telhas do tipo sanduíche ou termoacústicas.
As telhas metálicas termoacústicas são geralmente compostas por duas camadas
trapezoidais de chapa metálica galvanizada ou de alumínio, sendo estas
preenchidas por placas de poliuretano, poliestireno ou lã de rocha com espessuras
variáveis (30mm até 100mm) formando um sanduíche (ver figura 58).
Figura 58. Telha termoacústica em aço galvanizado com núcleo
em poliuretano expandido
Fonte: Galvanofer, 2007.
83 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Procura-se evitar o contato direto entre certas telhas e a estrutura metálica. O
contato entre metais diferentes pode provocar corrosão eletrolítica na presença de
umidade, havendo necessidade de uma camada isolante (borracha, neoprene ou
similar).
É necessário calcular o espaçamento entre os apoios das telhas em função da carga
máxima admissível. O balanço máximo para a maioria dos tipos de telha
termoacústicas é geralmente de 300mm (ver quadro 11).
GT40/102
0
2 apoios
↑-vão-↑
3 apoios
↑-vão-↑-vão-↑
4apoios
↑-vão-↑-vão-↑-vão-↑
Peso (kg/m²)
9,39 10,73 13,59 9,39 10,73 13,59 9,39 10,73 13,59
Espaçamento
0,43mm
0,50mm
0,65mm
0,43mm 0,50mm
0,65mm 0,43mm
0,50mm
0,65mm
3000 mm 97 97
11
2
11
2
14
5
14
5
97 112 145 121 140 182
3500 mm 71 66 82 77
10
7
10
0
71 82 107 89 103 134
4000 mm 54 44 63 52 82 67 54 63 82 68 79 102
4500 mm 43 31 50 36 65 47 43 50 65 54 62 81
EPS – 30 mm
5000 mm 35 21 40 26 52 34 35 40 52 43 50 65
Quadro 11. Sobrecargas máximas de telha em poliestireno expandido – EPS de 30mm
Fonte: adaptado de Galvanofer, 2007.
Nota: F = Flexão / C= compressão
2.4. CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF: PREMISSAS PARA DETALHAMENTO
DE PROJETOS.
Apesar de não ser objetivo de este trabalho chegar ao nível de projeto executivo e
detalhamento, procurou-se nesta etapa analisar os condicionantes técnicos das
diversas áreas envolvidas (arquitetura, estruturas, instalações, etc.) para o
desenvolvimento do projeto executivo para construção modular em LSF. Portanto, o
objetivo desta etapa do trabalho é obter informações preliminares de detalhamento e
execução que possam vir a interferir no desenvolvimento do ensaio projetual, porém
sem chegar ao nível de detalhamento para execução.
84 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
2.4.1. Componentes e detalhamento da estrutura
2.4.1.1. Tipos de perfis no sistema LSF
O sistema estrutural em LSF possui uma série de componentes padronizados que
além de ter o objetivo de dar estabilidade à estrutura tem também como finalidade
compor a arquitetura da edificação dando forma a volumes e aberturas. Os
componentes são normalizados e padronizados em muitos aspectos pelo fato de
serem provenientes de poucos tipos de perfis, possibilitando assim uma grande
facilidade de produção e aplicação.
O dimensionamento da estrutura em Light Steel Framing leva em consideração as
características particulares de cada componente da estrutura e sua função no
sistema estrutural (ver quadro 12), mas, devido ao fato de o sistema construtivo
possuir uma grande distribuição de cargas, as tolerâncias são comumente maiores
que em outros sistemas estruturais sendo possível afirmar que, salvo exceções, há
uma grande padronização no dimensionamento dos componentes estruturais e suas
aplicações.
Componente Estrutural Aplicação
Bloqueador horizontal
Perfil utilizado horizontalmente no travamento lateral de
montantes
Bloqueador vertical
Perfil utilizado verticalmente no apoio de vigas de entrepiso,
enrijecendo a alma do perfil.
Fita
Empregada diagonalmente nos painéis de parede como
elemento de contraventamento e, horizontalmente em
combinação com os bloqueadores, para compor o sistema de
travamento lateral.
Guia
Perfil utilizado horizontalmente como base e topo de painéis de
parede, de estruturas entrepiso e de telhados.
Montante (king) Perfil estrutural utilizado verticalmente
Montante Auxiliar
Perfil estrutural utilizado verticalmente fixado às ombreiras ou
nos limites laterais das aberturas de painéis não estruturais.
Montante de Composição
Perfil estrutural utilizado verticalmente sobre e abaixo das
aberturas.
Ombreira
Perfil estrutural utilizado verticalmente para apoio de vergas ou
de painel de parede sobre a abertura
Sanefa
Perfil estrutural utilizado verticalmente no encabeçamento de
estruturas de entrepisos.
Terça Perfil utilizado enquanto apoio da cobertura.
Viga Perfil utilizado horizontalmente na composição de entrepisos.
Verga
Perfil utilizado horizontalmente sobre aberturas nos painéis de
parede.
Quadro 12. Aplicações dos componentes estruturais do sistema LSF
Fonte: Adaptado de Freitas e Crasto, 2006.
85 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Os requisitos gerais para os perfis de aço leve, que compõem o sistema LSF – Light
Steel Framing, como dimensões, massa e propriedades geométricas devem seguir
as normas da ABNT NBR 15253:2005.
2.4.1.2. Dimensionamento e localização de aberturas
A NBR 15253:2005, que regula as dimensões, massa e propriedades geométricas
dos perfis em aço leve, também regula o dimensionamento e a localização de
aberturas para a passagem de instalações nos perfis estruturais que compõem o
sistema (ver figura 59 e quadro 13).
Figura 59. Aberturas nos perfis de aço leve do sistema LSF
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
Distâncias de segurança estrutural nos perfis em LSF
Entre centros de aberturas sucessivos Mínimo de 600 mm
Entre a extremidade do perfil e o centro da
primeira abertura
Mínimo de 300 mm
Entre a extremidade de uma abertura e a
face lateral de apoio de viga.
Mínimo de 250 mm
Quadro 13. Localização de aberturas nos perfis do sistema LSF
Fonte: Adaptado de Freitas e Crasto, 2006.
86 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
2.4.1.3. Conexões
Segundo Rodrigues (2006), o principal meio de ligação no sistema LSF é a ligação
aparafusada, que deve ter especial atenção no dimensionamento por conformar
pontos críticos de solicitação estrutural.
Rodrigues (2006) afirma que, para as ligações aparafusadas, as normas brasileiras
recomendam o uso de parafusos com resistência à ruptura por tração igual ou maior
a 300 MPa.
Segundo Freitas e Crasto (2006), os parafusos mais utilizados nas conexões em
LSF no Brasil são os auto-atarrachantes e autoperfurantes. Estes parafusos fazem
parte da família dos parafusos autobrocantes, cuja fixação se dá através de uma
única operação de furo e fixação.
Os parafusos autobrocantes podem ter diversas dimensões e diversos tipos de
cabeça e de ponta. Nos autoperfurantes a ponta é do tipo broca e nos
autoatarrachantes a ponta é do tipo agulha. Segundo Elhajj (2004) apud Freitas e
Crasto (2006), os parafusos com ponta agulha são recomendados para espessura
máxima de 0,84mm (perfis não estruturais) enquanto que os de ponta broca são
indicados para perfis com espessura acima de 0,84mm (perfis estruturais).
Segundo Rodrigues (2006), para ligações com função estrutural os parafusos mais
utilizados no sistema LSF são os que têm ponta do tipo TRAXX e cabeça do tipo
HEX (ver figura 60). No Quadro 14, apresentam-se as características gerais dos
parafusos autobrocantes.
Figura 60. Parafusos autobrocantes com cabeça do tipo Hex
Fonte: Rodrigues, 2006.
87 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Cabeça
Bitola (mm) Descrição Ponta (mm)
Plana 8 8-18 x 5/8” 2
8-18 x 1/2”
8-18 x 5/8”
8-18 x 3/4”
8-18 x 1”
8
8-18 x 1 ½ ”
2
10-16 x 3/4”
10-16 x 3/4” com
serrilhado
10-16 x 1”
10-24 x 3/4”
Hex
10
10-24 x 1”
3
10-16 x 3/4”
10-24 x 1”
Oval
10
10-24 x 1 ¼ ”
3
Quadro 14. Características dos parafusos autobrocantes
Fonte: adaptado de Rodrigues, 2006.
Segundo Freitas e Crasto (2006), o aço utilizado normalmente na fabricação dos
parafusos do sistema LSF é o carbono temperado recoberto com proteção zinco-
eletrolítica para evitar a corrosão e manter características similares ao aço
galvanizado da estrutura em LSF.
Segundo Elhajj (2004) apud Freitas e Crasto (2006), o tipo de conexão no sistema
LSF será definido de acordo com vários fatores, dos quais:
• condições de carregamento;
• tipo e espessura dos materiais conectados;
• resistência necessária da conexão; Material;
• disponibilidade de ferramentas e fixações;
• local de montagem, se no canteiro ou fábrica;
• custo;
• experiência da mão-de-obra; e
• normalização.
Segundo Freitas e Crasto (2006), existem algumas definições importantes a serem
consideradas na especificação dos parafusos. Na conexão, por exemplo, entre
88 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
placas de fechamento e perfis de aço recomenda-se que o parafuso ultrapasse o
perfil de aço em pelo menos 10mm. Nas conexões entre componentes de aço
recomenda-se que o parafusos ultrapasse o último elemento no mínimo 3 passos de
rosca.
A característica dos parafusos com relação à cabeça irá depender dos componentes
que serão ligados. Nas ligações entre perfis de aço, os parafusos mais comuns são
os com cabeça do tipo lentilha, com cabeça sextavada e com cabeça de panela
enquanto que as ligações entre perfis de aço e painéis os parafusos são com
cabeça do tipo trombeta por possibilitar melhor acabamento (ver figura 61).
Os parafusos sextavados são indicados apenas para conexões com maior
dificuldade de aparafusamento e não devem ser utilizados em locais onde,
posteriormente, serão fixadas placas de fechamento vertical. As fendas dos
parafusos utilizados no sistema LSF normalmente são do tipo Philips para todas as
ligações. As ferramentas utilizadas para execução dos serviços de aparafusamento
são as parafusadeiras.
Figura 61. Tipos de cabeça em parafusos mais utilizados no sistema LSF.
Nota: a) lentilha; b) sextavada; c) panela; e d) trombeta
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
Rodrigues (2006) recomenda diversos tipos de bitolas, cabeças e pontas que
deverão ser especificadas de acordo com as solicitações estruturais nas ligações do
sistema LSF.
As ligações aparafusadas demandam estudos e cálculos referentes ao
dimensionamento dos furos e das chapas de ligação, suas localizações e
solicitações de resistência. Com relação às dimensões, é indicado que se utilizem
furos circulares com dimensões máximas de acordo com o Quadro 15. Com relação
a espaçamentos mínimos, segundo Rodrigues (2006), recomenda-se que a distância
da borda de um furo até a extremidade do componente conectado não seja inferior
89 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
ao diâmetro nominal do furo e a distância livre entre as bordas de 2 (dois) furos não
deve ser inferior a duas vezes o mesmo diâmetro nominal.
Diâmetro
nominal do
parafuso
(mm)
Diâmetro do
furo
padrão(mm)
Diâmetro do
furo
alongado(mm)
Dimensões do furo
pouco
alongado(mm)
Dimensões do furo
muito alongado(mm)
<12,5 d + 0,8 d + 1,5 (d+0,8). (d+6) (d+0,8). (2,5 d)
≥ 12,5 d + 1,5 d + 5 (d+1,5). (d+6) (d+1,5). (2,5 d)
Quadro 15. Dimensionamento de aberturas nos perfis de aço leve do sistema LSF
Fonte: sdaptado de Rodrigues, 2006.
Segundo Lawson et al. (1999), a melhor opção na construção modular em LSF é a
utilização de rebites auto-aparafusáveis que possibilitam alta resistência na fixação e
uma maior produtividade através da utilização de um braço mecânico que sustenta a
ferramenta de fixação facilitando o acesso a locais mais difíceis (ver figura 62). Em
locais onde o acesso é ainda mais difícil recomenda-se a utilização de uma chapa-
esquadro ou Chapa de Gusset (Consulsteel, 2007) (ver figura 63).
Figura 62
. Linha de produção de painéis utilizando
braço mecânico para aparafusamento
Fonte: Lawson et al., 1999.
Figura 63. Chapa-esquadro ou Chapa de
Gusset
Fonte: adaptado de Consulsteel, 2007.
Outro componente como o twist lock utilizado em contêineres (ver figura 64) é uma
possibilidade de reforço nas ligações e com função de encaixe para montagem que
deve ser considerada na construção modular.
Segundo Lawson et al. (1999), na construção modular é comum a prática de
reforços na estrutura nos locais de içamento e sugerem a utilização de componentes
90 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
de reforço nas ligações entre os painéis utilizando perfis de maior espessura
formado a quente (ver figura 65).
Figura 64. Componentes de viabilização de
transporte vertical em contêineres
Fonte: Autor,2007.
Figura 65. Encontro utilizando perfil cantoneira
conformado a quente
Fonte: adaptado de Lawson et al.,1999.
A solidarização entre a fundação e a estrutura em LSF deverá ser feita através de
um sistema de ancoragem com dimensões e espaçamento definidos em cálculo
estrutural levando-se em consideração ainda as características arquitetônicas
específicas de cada edificação.
Segundo Freitas e Crasto (2006), a ancoragem tem como finalidade evitar
movimentos de tombamento e translação sob a ação do vento e citam a existência
de pelo menos dois tipos de ancoragem utilizadas no sistema LSF: a ancoragem
química definitiva com barra roscada e a ancoragem provisória com pinos de pólvora
(ver figuras 66 e 67).
A ancoragem química é realizada através do chumbamento de uma ponta de peça
de ancoragem no concreto e da fixação da outra ponta em uma peça em aço fixada
à estrutura em LSF. A ancoragem provisória, realizada com a fincagem de pinos
acionados à pólvora, tem como finalidade manter o prumo dos painéis na fundação
até o momento que já possa ser feita a ancoragem definitiva.
91 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 66. Ancoragem definitiva em laje de
concreto
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
Figura 67. Ancoragem provisória em laje de concreto
Fonte: Freitas e Crasto, 2006.
2.4.1.4. Resistência estrutural em condições de incêndio.
Os projetos de edificações em LSF deverão levar em consideração a resistência
estrutural ao fogo durante um determinado tempo.
A exigência de resistência ao fogo nos componentes estruturais em aço pode ser
determinada, segundo Vargas (2003), por dois métodos:
• método tabular, que define o tempo de requerimento de resistência ao fogo de
acordo com o tipo de uso e a altura da edificação (ver quadro 16); e
• método de tempo equivalente que correlaciona o tempo de resistência ao fogo
encontrado em ensaios realizados em estruturas de materiais diferentes com
a situação real de incêndio (ver figura 68), levando em consideração a
presença de medidas de proteção ativa, a ventilação, a carga de incêndio de
acordo com o uso da edificação, as características dos componentes de
vedação, o pé-direito e a área de piso.
92 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Altura da edificação
Ocupação/Uso
Classe P1
h≤ 6m
Classe P2
6m<h≤ 12m
Classe P3
12m<h≤23m
Classe P4
23m<h≤30m
Classe P5 h>
30m
Residencial 30 30 60 90 120
Hoteleiro 30 60 (30) 60 90 120
Supermercado 60 (30) 60 (30) 60 90 120
Escritório 30 60 (30) 60 90 120
Shopping 60 (30) 60 (30) 60 90 120
Escola 30 30 60 90 120
Hospital 30 60 60 90 120
Igrejas 60 (30) 60 60 90 120
Quadro 16. Resistência ao fogo de estruturas, segundo o método tabular ou TRRF, em minutos
Fonte: adaptado de NBR 14432, apud Vargas, 2003.
Notas:
(1) TRRF - Tempo Requerido de Resistência ao Fogo
(2) Para subsolos com h>10m – 90min; h< 10m – 60min, não podendo ser inferior ao TRRF dos
pavimentos acima do subsolo.
(3) Os TRRF são aplicados em pavimentos acima do solo com área superior a 750 m².
Figura 68. Resistência ao fogo segundo o método de
tempo equivalente.
Fonte: Vargas, 2003.
Segundo Vargas (2003), existem diversas medidas de proteção ao fogo em
estruturas metálicas, dentre elas:
• argamassa cimentícia projetada na estrutura;
• fibra projetada na estrutura;
• pintura intumescente; e
• placas de proteção.
No sistema de construção em LSF, as próprias placas de fechamento já exerceriam
uma relativa proteção à estrutura, podendo ser especificadas de acordo com o
93 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
requerimento de resistência ao fogo da edificação. Dentre as placas utilizadas para
proteção, Vargas (2003) sugere:
• placas de gesso acartonado;
• placas de lã de rocha; e
• mantas cerâmicas flexíveis.
As espessuras dos perfis estruturais em situação de incêndio são reguladas pela
ABNT - NBR 14323 e devem ser obtidas a partir de ensaios definidos em norma
brasileira específica (ABNT - NBR 5828) ou estrangeira. As edificações, para ficarem
isentas de verificação estrutural em situações de incêndio, devem ter, segundo a
ABNT - NBR 14432 apud Vargas (2005), as seguintes características:
• área total inferior a 750m²;
• até 2 pavimentos com área inferior a 1500m²; e carga de incêndio inferior a
1000 MJ/m²; e
• edificações térreas em geral, salvo exceções relativas a edificações com
carga de incêndio muito elevada e/ou com compartimentações excessivas.
A densidade da carga de incêndio refere-se à quantidade de calor em situação de
incêndio em função da área e do tipo de uso da edificação(ver quadro 17).
Descrição
Carga de Incêndio
(MJ/m²)
Residências 300
Hotéis 500
Comércio de automóveis 200
Livrarias 1000
Comércio de móveis 300
Comércio de produtos têxteis 400
Supermercados 300
Agências bancárias 300
Escritórios 700
Escolas 300
Bibliotecas 2000
Cinemas e teatros 600
Igrejas 200
Hospitais 300
Quadro 17. Cargas específicas de incêndio de acordo com
o tipo de uso
Fonte: adaptado de Vargas, 2003.
94 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
A estrutura metálica precisa ser protegida geralmente no interior das edificações,
que são os locais em que na maioria das vezes surge o incêndio. No caso de
construções em LSF, as soluções que geralmente atendem às solicitações de
segurança contra incêndio são a utilização de gesso acartonado retardante à chama
(ver figura 69) no fechamento dos painéis de parede e forro e a utilização de lãs
minerais no interior dos painéis de vedação e esquadrias.
Figura 69. Revestimento de pilar metálico com chapa de gesso
retardante a chama
Fonte: KNAUF, 2007.
2.4.1.5. Corrosão e tratamento superficial da estrutura.
Geralmente a corrosão em perfis zincados é muito baixa, ainda mais nas condições
de proteção superficial da estrutura propiciadas pelo sistema LSF. O sistema de
proteção por zincagem é bastante eficiente resistindo a todas as operações de
perfilagem nas bobinas e as de transporte sem apresentar danos na camada de
proteção.
Em estudo realizado durante 3 anos em habitações na Inglaterra, em diversos tipos
de localidades (zona rural, zona urbana, zonas marítimas, zonas industriais), a
corrosão apresentada foi de 2% da camada de proteção (CONSULSTEEL, 2007).
95 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
2.4.2. Componentes e detalhamento dos painéis de vedação
2.4.2.1. Juntas
As juntas estão presentes em praticamente todos os componentes da construção a
seco e nos componentes do subsistema de vedação assumem um papel especial na
garantia da qualidade da edificação, possuindo várias funções, dentre elas:
• acomodar dilatações higrotérmicas;
• acomodar vibrações e movimentação da estrutura;
• promover estanqueidade ao subsistema de vedação;
• contribuir para o conforto termo-acustico da edificação;
• adequar as exigências de segurança a incêndios; e
• orientação de trincas (ver figura 70).
Figura 70. Juntas para orientação de trincas
em argamassa de acabamento
Fonte: adaptado de Freitas e Crasto, 2006.
Os painéis de vedação podem ser compostos por diversos componentes, e cada um
deles terá uma solicitação diferente com relação às características e ao tipo de junta.
96 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
As juntas nos painéis OSB são secas, ou seja, não sofrem nenhum tratamento,
somente recebem acomodações estruturais sem função de vedação. Segundo
Freitas e Crasto (2006) as juntas devem ser de 3mm e devem ser previstas juntas de
movimentação quando as paredes tiverem dimensões maiores que 24 metros (SBA,
2000 apud Freitas e Crasto,2006). Na figura 75, é possível ver detalhes de juntas de
movimentação em placas de gesso acartonado (similar as juntas em painéis OSB).
As juntas nos painéis OSB também deverão ser desencontradas no sentido vertical
para evitar zonas de fragilidade (ver figura 71).
Figura 71. Paginação de juntas no encontro de painéis OSB
Fonte: Autor, 2007.
Com relação às juntas em placas cimentícias, Freitas e Crasto (2006) recomendam
dimensões mínimas de 3 mm entre as placas ou, preferencialmente, que sejam
determinadas pelos fabricantes. As juntas deverão ser em materiais flexíveis
(silicone, poliuretano e polissulfeto), proporcionando segurança ao fogo,
estanqueidade e bom isolamento termoacústico (ver quadro 18).
Selante
Comportamento
Capacidade de
deformação
Vida útil
Cura
Silicone de baixo
módulo
elástico 50% 25 anos 2 a 3 semanas
Polissulfeto mono-
componente
elastoplástico 20% 20 anos
mais de 3
semanas
Polissulfeto bi-
componente
elastoplástico 20% 20 anos
1 a 2 dias
(juntas largas)
Quadro 18. Características dos selantes
Fonte: Silva e Silva, 2003.
As juntas de placas cimentícias são compostas por material de enchimento e pelo
selante. São dimensionadas de acordo com a variação dimensional das placas
devido a variação de temperatura e umidade do ambiente.
As juntas podem ser de três tipos:
97 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• aparentes para placas de coeficiente de variação dimensional elevado,
podendo ter bordas salientes ou não (ver figuras 73 e 75);
• invisíveis, ficando embutidas no encontro das placas, com bordas rebaixadas
para garantir o nivelamento da junta (em painéis cimentícios de GRC -
Glassfiber Reinforced Cement - as abas laterais são de 38 mm a 50 mm para
permitir a aplicação do selante) (ver figura 72) (SILVA e SILVA, 2003); e
• duplas, com uma junta aparente, outra embutida e uma câmara ventilada
entre as duas para evitar a condensação na face interior da junta dentro do
painel (ver figuras 73 e 74).
Figura 72. Juntas em painéis cimentícios de GRC.
Fonte: Silva e Silva, 2003.
Figura 73. Juntas duplas em painéis
cimentícios de GRC
Fonte: adaptado de Silva (1998) apud
Silva e Silva (2003).
Figura 74. Juntas com interceptação de água
em painéis cimentícios de GRC
Fonte: Silva (1998) apud Silva e Silva (2003).
98 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Nas placas de gesso acartonado, as juntas possuem somente a função de absorver
deformações em decorrência da dilatação térmica dos materiais constituintes do
sistema de vedação. Segundo Krüger (2000), existem dois tipos de juntas para
painéis em gesso acartonado:
• as juntas de movimentação, utilizadas para união entre os próprios painéis,
recomendadas a cada 50 m2 e em caso de paredes duplas a cada 70 m2 ou
15 m de comprimento (ver figura 75); e
• as juntas flexíveis ou telescópicas, utilizadas na união entre painéis e lajes de
piso e teto (não aplicáveis no sistema de construção em Light Steel Framing à
seco).
Figura 75. Detalhes das juntas de movimentação
Fonte: KNAUF, 2007.
Nas chapas de gesso acartonado, as juntas devem ser preenchidas com uma massa
específica e recobertas com uma cinta (fita) de reforço. O acabamento é feito com
aplicação de outro tipo de massa específica sobre o painel.
2.4.2.1. Impermeabilização
A impermeabilização é uma característica muitas vezes essencial nos sistemas de
vedação a seco.
Os painéis de OSB podem fazer parte da composição de painéis de vedação
externos, desde que recebam uma camada de impermeabilização em manta ou
99 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
membrana de polietileno, garantindo a proteção contra a umidade e a aderência de
argamassas (quando for o caso). A impermeabilização, além de proteger contra a
umidade e deixar o sistema de vedação mais estanque à entrada de águas de
chuva, também evita o tratamento das juntas. A utilização de membranas na
impermeabilização faz com que não seja necessário o tratamento das juntas no
painel OSB, porém será necessário fazer juntas na argamassa para orientação de
trincas.
Segundo Freitas e Crasto (2006), para garantir proteção à umidade e estanqueidade
nas paredes, os painéis devem ser recobertos de forma a revestir toda a área
externa das paredes e ao mesmo tempo permitir a passagem da umidade interna
para o exterior evitando a condensação dentro do subsistema de vedação vertical.
Os painéis OSB também não devem ter contato direto com o solo de forma que uma
fita seladora deve ficar entre o painel e a base da edificação.
Com relação à impermeabilização de placas cimentícias, segundo Freitas e Crasto
(2006), deve-se proteger as faces das placas voltadas para as áreas externas com
selador de base acrílica e prever sistemas de impermeabilização nas junções entre a
parede e o piso em áreas molháveis.
2.4.3. Sistemas de condicionamento termoacústico
O condicionamento termoacústico em edificações consiste em proporcionar
condições ideais de temperatura, insolação, acústica, umidade etc., às pessoas,
animais, materiais, equipamentos e ao desenvolvimento de atividades dentro das
edificações.
Uma das formas de proporcionar o conforto é através da redução da transmissão de
ruído e/ou calor de um ambiente para o outro. O condicionamento termoacústico de
uma edificação depende do meio ao qual ela está inserida e das características dos
materiais, componentes, subsistemas e sistemas construtivos adotados,
principalmente dos componentes dos subsistemas de vedação como paredes,
esquadrias, cobertura, etc.
O condicionamento em construções em LSF é favorecido pela utilização de placas
de fechamento dispostos em duas ou mais camadas, formando placas, deixando
100 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
um espaço livre ou preenchida com material absorvente entre eles (geralmente lã de
vidro ou de rocha).
Devido à complexidade do assunto, que possui diversas maneiras de abordagem,
não se pretende neste trabalho chegar a conclusões a respeito do desempenho
termo-acústico de edificações, mas somente apresentar de maneira geral as
conclusões obtidas por pesquisadores das áreas de materiais isolantes, de sistemas
de vedação e de construções em LSF.
2.4.3.1. Condicionamento acústico
Segundo Crasto (2005), o desempenho acústico de uma edificação pode ser
qualificado de acordo com a perda de transmissão (PT) de um ambiente para outro
(ver quadro 19).
Quantificação do
Isolamento
Perda de Transmissão
(PT)
Condições de Audição
Pobre < 30 dB
Compreende-se a conversação normal facilmente
através da parede
Regular 30 a 35 dB
Ouve-se a conversação em voz alta, mas não se
entende bem a conversação normal.
Bom 35 a 40 dB
Ouve-se a conversação em voz alta, mas não é
facilmente inteligível.
Muito bom 40 a 45 dB
A palavra normal é inaudível e em voz alta é muito
atenuada, sem compreensão.
Excelente > 45dB Ouvem-se muito fracamente os sons muito altos.
Quadro 19. Qualificação do isolamento acústico
Fonte: adaptado de Gerges (1992) apud Crasto (2005).
Segundo Lawson et al., (1999), o desempenho acústico de edificações em LSF irá
depender dos seguintes fatores:
• do número de camadas de placas de fechamento;
• da característica dos materiais de fechamento e isolamento utilizados; e
• de características estruturais inerentes à estrutura da edificação
principalmente no que diz respeito ao fenômeno de vibração.
Segundo Silva e Silva (2003), o desempenho acústico das vedações verticais e
horizontais irá depender do número de camadas e das características de isolar,
absorver ou descontinuar os caminhos de transmissão de som. Quanto maior a
101 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
massa das placas de fechamento, menor será sua vibração com a incidência de
ondas sonoras.
As técnicas projetuais para construções em LSF geralmente utilizadas para
promover o condicionamento acústico são:
• o aumento do número de placas paralelas no painel de vedação, que diminui
a passagem de ondas sonoras em função da descontinuidade dos meios
físicos de propagação.
• a utilização de materiais absorventes leves e porosos como as lãs minerais
entre as placas, que dissipam as ondas sonoras por atrito viscoso reduzindo a
transmissão de som de um ambiente para o outro.
Segundo Lawson et al. (1999), os principais problemas acústicos de edificações
estruturadas em perfis de aço leve estão associados as vibrações causadas por
impactos na estrutura. No entanto, diferente dos demais métodos de construção em
LSF, a construção modular possui maior possibilidade de redução da transmissão
de sons causados por impactos entre os compartimentos da edificação devido ao
fato dos módulos estruturais possuírem paredes e lajes individualizadas reduzindo a
transferência de som na estrutura desde que haja um espaçamento ou um material
isolante (exemplo: neoprene) entre os perfis estruturais dos módulos.
Além dos procedimentos já citados, segundo Lawson et al., (1999) (ver figura 76)
existem outras técnicas usuais para a atenuação da transmissão de som entre
ambientes na construção modular em LSF tais como:
• utilização de estruturas adicionais na fixação de placas de fechamento,
reduzindo a transferência de som através da estrutura;
• utilização principalmente no piso, de materiais de maior massa ou painéis em
multicamadas ( pisos flutuantes); e
• utilização de materiais de condicionamento acústico dentro dos próprios
ambientes.
102 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 76. Isolamento acústico em painéis de vedação em construção modular em LSF
Fonte: adaptado de Lawson et al., 1999.
2.4.3.2. Condicionamento térmico
Segundo Crasto (2005), os métodos tradicionais de avaliação de desempenho
térmico de edificações usam como referência a resistência térmica e a condutividade
térmica dos materiais e componentes da edificação. No entanto, segundo Akutsu
(1998) apud Crasto (2005), em países predominantemente quentes como o Brasil é
necessário que a avaliação de condicionamento térmico possa ser feita por meio de
simulações onde se consiga enxergar com maior exatidão as trocas térmicas entre
os ambientes.
Em edificações de estrutura metálica pode ocorrer o fenômeno chamado ponte
térmica que é a passagem de calor ou de frio entre dois ambientes através dos
componentes metálicos da estrutura (condutores) com as faces situadas em
ambientes com temperaturas diferentes. A ponte térmica pode causar bastante
incômodo aos usuários principalmente se houver contato físico direto entre estes e a
estrutura. Este fenômeno é geralmente evitado através do isolamento físico entre a
estrutura e os ambientes através de placas e demais recursos de isolamento.
Segundo Crasto (2005), o desempenho térmico também será influenciado pelo
tratamento das juntas dos componentes do fechamento por serem locais suscetíveis
a perdas e ganhos de temperatura entre os ambientes.
Com relação aos subsistemas de vedação, Crasto (2005) afirma que não há estudos
mais desenvolvidos no Brasil sobre o desempenho térmico de edificações em LSF
103 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
não sendo possível avaliar quais as melhores condições de fechamento em
determinadas regiões do país.
Silva e Silva (2006) afirmam que não há estudos no Brasil referentes ao
desempenho térmico de vedações em LSF, não sendo possível uma melhor
avaliação de quais seriam as melhores soluções construtivas neste aspecto.
2.4.3.3. Materiais e componentes construtivos
O isolamento termoacústico em construções em LSF é possibilitado principalmente
através da utilização de painéis compostos por placas de fechamento, conformando-
se painéis preenchidos com material isolante.
Os materiais isolantes mais utilizados no sistema LSF são as lãs minerais como a lã
de vidro e a lã de rocha com destaque maior para a lã de vidro (ver quadros 20, 21 e
22).
Material
Parede
Simples
Parede
Dupla
Parede
Simples
Parede
Dupla
Parede
Simples
Parede
Dupla
Espessura da Lã de Vidro
(mm)
50 50 75 75 100 100
Rw (dB) 43 50 47 55 52 58
Quadro 20. Redução acústica de lã de vidro revestida
Fonte: Isover,2006.
Nota: Revestida com papel Kraft ou véu de vidro
Espessura da lã de
vidro(mm)
CRR - Coeficiente de redução de ruído
(Entre 100 hz e 500 hz)
50 0,71
70 0,83
100 0,85
Quadro 21. Absorção acústica de lã de vidro revestida
Fonte: sdaptado de Consulsteel, 2006.
Nota: Revestida com papel Kraft ou véu de vidro
Espessura da lã de vidro
(mm)
Condutividade
Térmica
[W/(M º C)]
Resistência Térmica
[m² º C/W]
50 0,42 1,19
70 0,42 1,78
100 0,42 2,38
Quadro 22. Resistência térmica e condutividade térmica de lã de vidro revestida
Fonte: Isover, 2006.
Nota: Revestida com tecido
104 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Existem outros componentes de isolamento termoacústico com alta absorção
acústica como painéis de lã de vidro revestidos com tecido e painéis de lã de vidro
aglomeradas com resina sintética que são utilizadas no condicionamento dentro do
próprio ambiente em situações específicas.
Com relação ao desempenho térmico e acústico das placas utilizadas nos painéis de
vedação do sistema LSF, estes dependerão principalmente da espessura das
placas, e de características de absorção e transmissão térmica e acústica do
material.
Os painéis comuns de dry-wall que utilizam somente placas de gesso sem
isolamento acústico, por exemplo, possuem isolamento acústico similar às paredes
em alvenaria convencional e ainda superior com a utilização de isolamento acústico
com lã de vidro (ver quadro 23).
Quadro 23. Comparação entre tipos de fechamento quanto ao isolamento acústico
Fonte: KNAUF, 2007.
O desempenho de subsistemas de coberturas utilizando telhas termoacústicas
dependerá do tipo de substrato, o poliestireno ou o poliuretano. No quadro 24
encontram-se as características térmicas dos substratos das telhas metálicas.
105 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Características
Material
Condutividade Térmica
[W/(M º C)]
Densidade
[Kg/m3]
Espessura(s)
[mm]
mm
Poliuretano 0,016 35/45 30/50
Poliestireno F3
0,026 20/25 14/35/48
Poliestireno F1
0,029 13/16 20/40/50
Lã de rocha 0,032 48 50/75
Quadro 24. Absorção térmica de diversos substratos de telhas termoacústicas
Fonte: adaptado de www.metalica.com.br, 2007.
2.4.4. Esquadrias
No sistema construtivo LSF, segundo Crasto (2005), em aberturas de vãos de portas
é necessário interromper a guia do painel de vedação, deixando 20 cm de cada lado
para serem dobrados 90º sobre os montantes do vão da porta podendo ser
adicionados de montantes enrijecedores (ver figuras 77 e 78).
Figura 77. Vão da porta,
obtido com a dobra do perfil guia
(em vermelho)
Fonte: Crasto, 2005
Figura 78. Montante duplo (em
vermelho) para maior rigidez em vãos
no sistema LSF
Fonte: Crasto, 2005.
Crasto (2005) sugere a utilização de montantes duplos encaixados nas guias
superior e inferior do vão interno para fixação de portas e janelas. As guias poderão,
dependendo do carregamento, ser reforçadas com vergas para receber a carga do
pavimento superior (ver figura 79).
106 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 79. Detalhe de vão de abertura de portas e janelas com vergas
Fonte: Consulsteel, 2006
Nas edificações de apenas 1 (um) pavimento e em edificações em que o pavimento
superior só tem a função de suportar a cobertura e o peso próprio, a utilização de
vergas na maioria dos casos é dispensável (ver Figura 80).
A definição dos tipos de esquadrias de uma edificação está relacionada com a
proposta de sua arquitetura, aspectos técnicos como estanqueidade, conforto
termoacústico e o custo.
As esquadrias com pouca variação dimensional em função da umidade, como as
metálicas e as de PVC, são as mais indicadas para construções em LSF, sendo que
se forem de metais diferentes do aço a estrutura deve ser prevista uma camada
isolante entre as esquadrias e os montantes metálicos.
As esquadrias de PVC, em função de características como estanqueidade e conforto
termoacústico, mesmo possuindo geralmente maior custo, vêm sendo bastante
utilizadas nas edificações em LSF (ver figura 81).
107 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 80. Vão de
janela sem verga
em painéis sem função estrutural
Fonte: Autor, 2007.
Figura 81. Esquadria de PVC utilizadas no sistema LSF
Fonte: Autor, 2007.
Com relação às dimensões das esquadrias, estas influenciam diretamente na
estrutura no que diz respeito ao reforço necessário nos vãos. A padronização das
dimensões das esquadrias favorece ainda a construção modular no que diz respeito
à racionalização da etapa de fabricação dos módulos (ver figura 82).
Figura 82. Módulos em LSF com esquadrias em dimensões
padronizadas
Fonte: SCI, 2006.
Não é recomendável a utilização de esquadrias de madeira nas fachadas externas
sujeitas a intempéries de edificações em LSF devido ao fato da madeira em contato
direto com a umidade e o aço favorecer a corrosão da estrutura. Não existem, no
entanto, impedimentos na utilização de esquadrias de madeira nas parte internas e
108 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
secas das edificações em LSF, cuja instalação é a seco, porém similar à construção
civil tradicional (ver figura 83).
Figura 83. Detalhe de fixação de batente em madeira no sistema LSF
Fonte: CSSBI, 2007.
2.4.5. Instalações técnicas
No sistema LSF, os perfis metálicos devem possuir furações para permitir a
passagem das tubulações das instalações elétricas, hidráulicas, de lógica, de ar-
condicionado e etc. As tubulações podem ser em PVC, conforme na construção civil
tradicional, necessitando de reforços para fixação nos painéis que compõem o
sistema construtivo (ver figura 84), ou em outros materiais mais recentes no
mercado como as tubulações em Polietileno Reticulado ou PEX.
Caiado (2005) afirma que a tendência com relação às instalações hidro-sanitárias
em construções em LSF é a utilização de tubulações do tipo PEX. Este sistema vem
sendo bastante utilizado em construções a seco e combina resistência à temperatura
de águas frias e quentes, resistência a produtos químicos com flexibilidade e maior
facilidade e velocidade de fixação e passagem no interior dos painéis (ver figura 85).
109 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Com relação às instalações elétricas, estas passam por furações específicas na
estrutura. Não foram encontradas informações relativas à necessidade de
tubulações para as instalações elétricas, mas acredita-se que em certas ocasiões
estas podem ser suprimidas (ver figura 86).
Figura 84. Sistema de instalações hidráulicas
utilizando o sistema PEX
Fonte: BORGES, 2003.
Figura 85. Esquemas de fixação de
tubulação em PVC no sistema LSF
Fonte: FORTILIT, 2003.
Figura 86. Passagem de fiação entre vigas no sistema LSF
Fonte: SCI, 2006.
110 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
A passagem de instalações técnicas no sistema LSF possui detalhes e arremates
diferenciados que devem ser levados em consideração nas etapas projeto e de
execução ( Ver figuras 87 e 88).
Figura 87. Grommet para passagem de
instalações nos perfis
Fonte: CSSBI, 2007.
Figura 88. Shaft
entre perfis e fixadores de fiação
elétrica no sistema LSF
Fonte: CSSBI, 2007.
2.4.6. Sistemas de acabamento a seco
No sistema de construção em LSF, existe a possibilidade de utilização de
componentes de acabamento industrializados aplicados a seco. Estes componentes,
tanto nos sistema LSF quanto na construção tradicional aparecem na entre os
diversos subsistemas de uma edificação, principalmente no que diz respeito às
vedações verticais horizontais. Na Figuras 89, 90 e 91 é possível visualizar
exemplos de soluções de acabamento e de arremate entre subsistemas
construtivos.
Figura 89. Rodapé eletrificado em PVC.
Fonte: Pex do Brasil, 2007.
111 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 90. Arremate entre painéis de vedação
em LSF e a 1ª laje
Fonte: CSSBI, 2007.
Figura 91. Contra-rufo e acabamento de beiral
em construção em LSF
Fonte: CSSBI, 2007.
2.5. LOGÍSTICA DE PRODUÇÃO E CONSTRUÇÃO UTILIZANDO MÓDULOS PRÉ-
FABRICADOS EM LSF
A construção modular pode ser objeto de estudo a luz dos conceitos de Lean
Thinking e de Lean Construction, que considera a produção como um processo
baseado em um sistema de fluxos, conversões e valor (KOSKELA, 1992) e que tem
como objetivo a redução de perdas, tempo, custo e o aumento do valor agregado do
produto. Dentro forma, entende-se como a etapa de fluxo, correspondente ao
transporte de insumos, enquanto a etapa que não gera valor agregado ao produto
final e que, portanto deve ter seu custo e o tempo reduzidos.
Uma das prerrogativas para que a construção modular seja competitiva é a utilização
da Logística, enquanto ferramenta de administração dos fluxos de produção. No
Japão, onde a construção modular é mais desenvolvida, correspondendo a 10% do
mercado da construção civil, o desenvolvimento de uma logística integrada de
produção permite que a produção de módulos pré-fabricados ocorra em série ao
mesmo tempo em que mantém a possibilidade de variações projetuais (ver figura
92).
112 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 92. Linha de produção de módulos pré-fabricados no Japão
Fonte: Lawson et al., 1999.
Para melhor controle das diversas atividades de fluxo na construção modular é
importante a administração de informações entre o canteiro de obras e a fábrica com
a finalidade de compatibilizar os tempos de produção, de transporte e de montagem
de forma a evitar demandas nestas três linhas de produção que não possam ser
supridas. No sistema OHS – Open House System, por exemplo, o canteiro de obras
e a fábrica de produção dos módulos atuam simultaneamente de forma a minimizar
espaços de armazenagem e aperfeiçoar o trabalho em ambos os ambientes.
Segundo Lessing (2003), é muito importante a gestão da Informação através da
integração entre os diversos agentes e a determinação de responsabilidades no que
diz respeito ao fluxo de informações. Lessing (2003) afirma ainda que os principais
problemas que ocorreram em empreendimentos de construção modular na Suécia
decorreram da má ou falta de informação durante a obra.
No entanto, a logística integrada de produção, transporte, montagem e canteiro de
obras dos módulos será definida de acordo com outros fatores além das dimensões
e da capacidade da estrutura viária que visam a produtividade do processo como um
todo, como por exemplo:
• a capacidade de produção da fábrica;
• a capacidade de produção do canteiro;
• existência de locais de armazenagem no local ou próximos ao canteiro de
obras;
113 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• legislação incidente ;
• existência ou não de empresas especializadas de transporte; e
• custos.
2.5.1. Instalações físicas da unidade fabril e logística de produção
Esta etapa da revisão bibliográfica visa levantar as principais características de uma
unidade fabril de módulos pré-fabricados em LSF e da logística de produção.
Acredita-se neste trabalho, portanto, que em construções industrializadas, assim
como na construção civil tradicional, é necessário um mínimo de conhecimento de
produção por parte dos projetistas.
Infelizmente, não foi possível o desenvolvimento de um estudo mais detalhado da
logística de produção dos módulos pré-fabricados por falta de bibliografia específica
e pela insuficiência de conhecimento especializado por parte do autor sobre o
assunto. Desta forma, esta etapa da revisão bibliográfica irá apenas apresentar as
características principais das instalações físicas e de produção de módulos pré-
fabricados em LSF existentes na Suécia e disponibilizadas nas publicações
consultadas.
O conforto antropométrico é uma das características necessárias para a unidade de
fabricação dos módulos. Em fábrica de construção modular localizada na cidade de
Arlöv, com área de 8500 m², por exemplo, todo o ambiente de produção possui
controle de umidade, temperatura e iluminação de forma a proporcionar as melhores
condições ambientais possível de trabalho.
Com relação aos equipamentos de produção, segundo Lessing (2003) na produção
de módulos pré-fabricados em LSF no sistema sueco OHS, os principais
equipamentos utilizados são os seguintes:
• mesa de trabalho para fixação de componentes de painéis portantes e de
piso;
• plataforma giratória para girar os painéis 180º permitindo trabalhá-los em
ambos os lados;
114 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• pontes rolantes para erguer e transportar os painéis até o local de produção
dos módulos; e
• trilhos onde são montados e transportados os módulos ao longo da sua
produção (ver figura 93).
Figura 93. Trilhos para transporte de módulos em fábrica
na cidade de Arlöv, Suécia
Fonte: Lessing, 2003.
De acordo com os manuais de construção modular consultados produzidos por
Lawson et al., (1999) e Lessing (2003), a logística de construção utilizando módulos
pré-fabricados depende dos seguintes fatores:
• da capacidade de produção da unidade fabril;
• do transporte dos módulos até canteiro de obras considerando o tipo, a
quantidade de veículos e a distância;
• do tempo de montagem; e
• da logística de canteiro de obras.
Estes fatores estão associados um ao outro e constituem uma seqüência de
produção e, a forma como esta seqüência é coordenada através de ferramentas
logísticas, influenciará na produtividade do processo construtivo.
Com relação a aplicação da logística na unidade fabril de produção, em fábrica de
construção modular na cidade de Arlöv na Suécia, os profissionais envolvidos na
115 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
produção possuem tarefas e prazos determinados para cumprir as atividades. E para
que estas atividades não sejam interrompidas, não existe acúmulo de funções, as
atividades são padronizadas e cada etapa de produção é realizada separada da
outra, evitando o cruzamento de atividades e reduzindo a interdependência entre as
diversas frentes de produção. Este sistema, novidade na construção civil, já é
amplamente aplicado na indústria automobilística onde os fabricantes de
componentes, com suas linhas de produção distintas, ficam a cargo de fornecê-los
às montadoras de veículos com prazo, quantidade e qualidade determinados.
Para que haja uma linha de produção ininterrupta, todos os componentes,
equipamentos e mão-de-obra necessários a produção dos módulos devem estar
sempre disponíveis. No sistema sueco Open House System materiais e
componentes do sistema construtivo são entregues na unidade fabril com padrões
dimensionais e de qualidade definidos previamente entre a fábrica e o fornecedor.
Segundo Lessing (2003) haverá situações em que se torna interessante comprar
componentes em grande quantidade em função de preços ou custo do transporte.
A automação, também realidade na indústria automotiva, pode vir a ser realidade na
construção modular. Segundo Lessing (2003), o sistema estrutural baseado em
ligações aparafusadas realizadas por pessoas pode vir a ser substituídas no futuro
por ligações soldadas a serem realizadas por robô.
Segundo Lessing (2003) a seqüência de produção de módulos pré-fabricados em
LSF no sistema OHS segue a seguinte seqüência:
• os perfis (montantes e vigas) são colocados na mesa de trabalho, alinhados e
conectados através de dispositivos magnéticos de alta precisão (figura 94);
• demais componentes da estrutura dos painéis são conectados;
• aparafusamento e colagem de placas de fechamento em um dos lados dos
painéis;
• os painéis são girados 180º de forma a permitir a produção de sua outra face;
• preenchimento dos painéis com lã mineral;
116 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• aparafusamento e colagem de placas de fechamento no ultimo lado dos
painéis;
• elevação e transporte dos painéis através de ponte rolante;
• montagem dos módulos com painel de piso colocado primeiro nos trilhos da
estação de trabalho;
• painéis de parede são transportados por ponte rolante e fixados nos painéis
de piso;
• posicionamento dos painéis de cobertura (forro);
• são fixadas peças específicas e provisórias para enrijecer a estrutura durante
a etapa transporte;
• transporte do módulo por trilhos para as etapas de acabamento, instalação de
esquadrias, pintura, instalação de equipamentos (figura 95); e
• módulo é transportado dentro da fábrica para o modal de transporte
(caminhão).
Figura 94. Os perfis alinhados com dispositivo magnético na
fábrica em Arlöv, Suécia
Fonte: Lessing, 2003.
Figura 95. A
cabamento interno
dos módulos em Arlöv, Suécia
Fonte: Lessing, 2003.
No sistema OHS, ao término da fabricação, os módulos são protegidos para a etapa
de transporte e numerados de acordo com a seqüência de montagem (figura 96).
117 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 96. Módulo preparado para ser transportado ao canteiro de
obras
Fonte: Lessing, 2003.
2.5.2. Logística de transporte horizontal
No caso específico da Construção Modular, a logística de transporte dos módulos
pré-fabricados e a logística de canteiro de obras são fundamentais na determinação
das características e dimensões construtivas dos módulos e da edificação.
A logística de transporte do local de produção dos módulos até o canteiro de obras
deverá levar em consideração a infra-estrutura viária existente entre os dois locais e
a integração entre tempo de transporte x produtividade na fábrica x produtividade no
canteiro de obras.
Com relação aos modais de transporte existentes, Capo (2005) afirma que estes
estão segmentados pelo tipo de carga, o tipo de serviço e a localização geográfica:
• transporte ferroviário – caracteriza-se pelo transporte de grandes massas de
baixo valor unitário;
• transporte marítimo – caracteriza-se pelo transporte de longo curso;
• transporte aéreo – pequenos volumes de alto valor agregado que exija prazo
rápido para entrega; e
118 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• transporte rodoviário – caracteriza-se pela flexibilidade e pela entrega de
produtos ponto a ponto.
A caracterização da carga é fundamental para se definir o tipo de transporte. No
caso da construção modular, imagina-se que o transporte ideal seja o rodoviário, por
possibilitar mobilidade e entrega ponto a ponto. No entanto é importante que a
unidade fabril e o canteiro de obras estejam interligados por malha urbana ou
estradas pavimentadas para evitar danificações nos módulos. Em outros países o
modal rodoviário é o mais usual utilizado na construção modular. Desta forma
somente o modal de transporte rodoviário terá estudo mais aprofundado nesta
revisão bibliográfica.
Segundo Lawson et al(1999), os principais fatores relacionados ao transporte
rodoviário de módulos pré-fabricados são relativos as dimensões dos módulos e a
capacidade da infra-estrutura viária. O peso, fator relevante em outros tipos de
carga, dificilmente representará algum tipo de problema com relação ao transporte
rodoviário pelo fato dos módulos serem considerados cargas leves em relação ao
volume que ocupam.
A legislação vigente aplicada ao transporte rodoviário de módulos pré-fabricados
poderá ser municipal, estadual e federal. A legislação federal é usualmente adotada
na maioria do sistema viário brasileiro salvo situações específicas. As legislações
federais que regulamentam o transporte nas rodovias federais são:
• CONTRAN Nº.12/98 referente às dimensões autorizadas para veículos
(quadro 25); e
• DNER N.º 2264/81 referente aos limites máximos de peso por eixo ou
conjunto de eixos para cargas indivisíveis (quadro 26),
LARGURA / ALTURA
Largura máxima 2,60 m
Altura máxima em relação ao solo 4,40 m
COMPRIMENTO TOTAL
Veículos simples (ex: Caminhão trucado) 14,00 m
Veículos articulados (ex: Carreta) 18,15 m
Veículos com reboque (ex. Bitrem) 19,80 m
Quadro 25 . Limites de peso e dimensões para veículos que transitam por vias terrestres
Fonte: CONTRAN, 1998.
119 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Tipo de véiculo em função dos
eixos
Quantidade de rodas
Capacidade Permitida
2 rodas 7,5 Toneladas
4 rodas 12 Toneladas
Com Eixo Simples
8 rodas 16 Toneladas
4 rodas por eixo 22 Toneladas Com Eixo duplo co
m distância
entre eixos igual ou superior a
1,35m
8 rodas por eixo 24 Toneladas
Quadro 26. Instruções para transporte de cargas indivisíveis e excedentes em peso
Fonte: DNER, 1981.
Pode-se considerar que o início da etapa de transporte na Construção Modular é
quando é feito o transporte da linha de produção da fábrica até os caminhões. Os
equipamentos previstos para esta etapa são pontes rolantes, esteiras rolantes,
empilhadeiras e demais equipamentos de elevação, dependendo da estrutura da
fábrica e das características estruturais dos módulos. Em fábrica de construção
modular no sistema OHS na cidade de Arlöv na Suécia, os módulos são
transportados até os caminhões através da mesma ponte rolante utilizada na sua
produção.
Nas estradas e vias, os caminhões poderão transportar um número máximo de
módulos dentro da sua capacidade, da legislação vigente e da capacidade de
suporte do sistema viário.
Os custos da etapa de transporte horizontal são relativamente altos. Deve-se,
portanto evitar ociosidade dos caminhões que são geralmente alugados por hora. É
interessante que a entrega dos módulos até canteiro de obras seja realizada por
uma empresa especializada que se responsabilize por eventuais acidentes e danos
aos módulos.
2.5.3. Transporte vertical
A montagem, chamada também de transporte vertical, deverá ser feita por
equipamentos específicos como guindastes e gruas. A movimentação de canteiro de
obras deverá ser planejada por um especialista neste tipo de operações e operada
por empresa especializada. Estas operações são cruciais na construção modular e
exigem um planejamento detalhado da seqüência de montagem e de canteiro de
obras devendo ser estudado desde a etapa inicial de projetos.
120 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Ao chegar no canteiro de obras, os módulos deverão ser retirados dos caminhões
por meio do equipamento de elevação adotado pelo especialista responsável pela
operação (caminhão do tipo munck, guindastes e gruas avulsas).
Os acessórios auxiliares utilizados no içamento para promover a união entre o
módulo e o equipamento de transporte vertical também são aspectos de definição
por parte do especialista responsável pela operação. Segundo Pinho (2005), de
maneira geral, estes acessórios devem resistir aos esforços solicitados com
segurança, serem desmontáveis, serem seguros quanto a choques laterais e
permitirem certos graus de liberdade de fixação. Na figura 97 é possível visualizar
alguns acessórios de montagem.
Figura 97. Exemplos de acessórios para içamento
de cargas
Fonte: Pinho, 2005.
(1) Laços de cabos de aço ou estropos
(podendo ser substituído por
cintas de material
sintético ou correntes) utilizada
s no içamento.
(2) Clipes utilizados para fazer um laço na
extremidade dos cabos de aço utilizados no
içamento.
(3) Sapatilhas para proteção dos cabos
utilizados no içamento.
(4)
Manilhas utilizadas para unir cabos de aço
na estrutura.
(5)
Esticadores utilizados para o esticamento
de cabos.
Lawson et al., (1999) e Pinho (2005) afirmam que as ligações entre os cabos de
içamento e os módulos a serem içados não devem formar um ângulo muito fechado
pois assim aumentam a ação de forças horizontais exigindo mais resistência da
estrutura neste sentido (ver figura 98). Segundo Lawson et al., (1999) o melhor local
nos módulos para fixação dos cabos de içamento é a 20% do comprimento
horizontal das vigas de fôrro de maior comprimento
O uso de balancins, conforme a segunda e quarta ilustração da figura 98 e figura 99,
é outra forma de redução da ação das forças horizontais na estrutura.
121 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 98. Ação das forças horizontais durante o içamento dos módulos
Fonte: Adaptado de Lawson et al, 1999.
Figura 99. Módulo utilizando balancins, sendo erguido para montagem
na Inglaterra.
Fonte: SCI, 2006.
122 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
O tipo de içamento dos módulos dependerá ainda:
• de suas características como capacidade de suporte da estrutura, dimensões
e peso;
• do clima (chuvas e vento); e
• da capacidade e alcance do equipamento de içamento utilizado.
Segundo Lessing (2003), no sistema OHS os módulos são retirados dos caminhões
e armazenados em berços provisórios até o momento de sua montagem.
O operador de guindastes deverá ser, sempre que possível, o mesmo nas
operações de transporte vertical, devido à complexidade da operação exigindo-se o
máximo de experiência possível. A equipe necessária para a operação no sistema
OHS é de 5 (cinco) pessoas, um operador de guindastes e quatro operários com a
função de ajustar o módulo manualmente a sua posição final.
Com relação ao custo da operação de transporte vertical, quanto maior a distância
entre o caminhão e o local de armazenagem ou destinação final na construção
maior, mais caro e mais complexo será o equipamento de elevação.
2.5.4. Logística de montagem
A seqüência de montagem na construção modular em LSF irá depender da interface
entre a produção na unidade fabril e as atividades de canteiro de obras. Esta relação
é tão significativa que a divisão de custos, por exemplo, no sistema OHS entre a
produção na unidade fabril e no canteiro de obras, é de cerca de 50% do custo total
para cada. Conclui-se, portanto que apesar da pré-fabricação, atividades como
montagem, fundação, preparação do terreno e canteiro de obras, representam ainda
uma grande fatia dos custos da construção modular no sistema OHS.
De acordo com Lessing (2003), a seqüência de montagem do sistema de construção
modular OHS se caracteriza basicamente da seguinte forma:
• chegada dos módulos no canteiro de obras através de caminhões;
123 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
• conexão dos módulos com equipamentos auxiliares de elevação como
balancins (figura 100);
• retirada dos módulos dos caminhões através de equipamento de transporte
vertical e ajuste final na construção (figura 101);
• estabilização lateral entre as colunas metálicas e os módulos pré-fabricados
(figura 102);
• montagem da cobertura;
• montagem de estruturas extras como avarandados e escadas;
• montagem de estruturas de estabilização;
• acabamento de juntas e fachada;
• acabamento das partes internas da edificação e ligação com sistemas
hidrossanitários, elétricos, etc.; e
• urbanização e execução do paisagismo.
Figura 100. Operário realizando a conexão
dos módulos com o balancins.
Fonte: Lessing, 2003.
Figura 101. Retirada de módulo do caminhão.
Fonte: Lessing, 2003.
124 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Figura 102. Posicionamento do módulo na
estrutura metálica do sistema OHS
Fonte: Lessing, 2003.
No sistema OHS, para as etapas de montagem em canteiro de obra, os módulos são
entregues no canteiro de obras com uma proteção em capa costurada e os demais
materiais de acabamento entregues embalados dentro dos próprios módulos
aproveitando o transporte.
Os módulos devem ser erguidos de acordo com uma seqüência de montagem
projetada geralmente de baixo para cima. Normalmente não se usam soldas em
canteiro de obras havendo um mecanismo de conexão específico entre os módulos,
ou entre módulos e estruturas auxiliares que direcionam os módulos até a sua
posição final na edificação (figura 103).
Figura 103. Conexão entre os módulos e os pilaretes metálicos no sistema OHS
Fonte: Lessing, 2003
125 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
As estruturas de cobertura poderão ser montadas ao longo da construção ou depois
que todos os módulos estiverem posicionados. Esta definição dependerá do
tamanho da edificação e do tempo que as estruturas de forro ficarão expostas a
intempéries. Independente da seqüência de montagem, segundo Lessing (2003), as
estruturas de cobertura deverão ser protegidas com uma capa, assim como os
módulos, até a fixação dos componentes de fechamento. Outra precaução é de que
algumas partes dos painéis verticais e horizontais, próximas aos locais de fixação
entre os módulos da edificação cheguem ao local de montagem sem o fechamento
para facilitar as etapas de montagem e ligação entre os módulos (ver figura 104).
Figura 104. Montagem de módulo sem acabamento de conexão com
os demais módulos
Fonte: SCI, 2006.
De acordo com Lawson et al., (1999), enquanto que a execução de serviços como
instalações hidro-sanitárias e elétricas em uma edificação construída in-loco
representa normalmente uma das etapas mais demoradas da construção tradicional,
no sistema de construção modular industrializado a execução destes serviços na
própria fábrica trazem grandes vantagens em termos de qualidade e de tempo de
execução. Para execução destas instalações deverão ser previstas algumas
aberturas nos painéis de fechamento vertical e horizontal para viabilizar a ligação de
cabos e tubos entre os módulos. Em algumas edificações na Inglaterra, vem sendo
utilizados módulos pré-fabricados com função de shafts, concentrando e facilitando a
execução das instalações.
Segundo Lessing (2003), no sistema OHS os equipamentos das instalações que
podem se deslocar ou quebrar durante a etapa de transporte são instalados
somente no canteiro de obras.
126 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
Birgersson (2004) afirma que as atividades que mais influenciam no alto custo do
canteiro de obras no sistema sueco são as etapas de montagem da cobertura e de
acabamento de fachada.
Com relação a produtividade global da construção modular, a exemplo do sistema
OHS, é possível atingir o tempo de produção de 1 módulo a cada 5 dias ou 80
homens/hora. Já com relação ao tempo de transporte horizontal, este é relativo e
aos seguintes fatores:
• distância entre a fábrica e o canteiro de obras,
• características dimensionais e de peso do módulo;
• capacidade de suporte da infra-estrutura; e
• da existência ou não de proteção contra intempéries que impossibilitariam o
transporte em dias chuvosos.
O transporte vertical ou elevação dos módulos pode possuir uma variedade de
operações que irão influenciar no seu tempo de duração e são relativas as
características de cada sistema construtivo como peso e dimensões dos módulos.
No sistema OHS as operações utilizadas e o seu tempo de duração estão descritas
no quadro 27 abaixo.
Operação Tempo de execução
Conexão de componentes de apoio ou 2 minutos
Balancins nos módulos
Elevação até a destinação final
20 a 40 minutos dependendo da velocidade do
vento
Posicionamento na estrutura 5 a 15 minutos dependendo da complexidade
Quadro 27. Transporte vertical e tempo de execução em edificações do sistema OHS.
Fonte: adaptado do Lessing, 2003
Nota(1)
: No sistema OHS, uma equipe com 1 operador de guindastes e 4 posicionadores tem a
capacidade de montagem de 8 módulos por dia.
Além dos módulos, existem também as estruturas de cobertura que poderão utilizar
o equipamento de transporte vertical para sua elevação até o local de montagem.
As propriedades dos módulos como dimensões e peso irão influenciar na
produtividade da etapa de transporte vertical. No entanto estas propriedades não
são fatores proporcionais e exatos. Um módulo mais pesado, por exemplo, que em
127 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica
tese levaria mais tempo para ser transportado, dependendo da velocidade do vento
o aumento do peso pode contribuir para o aumento da produtividade. Outro exemplo
é que módulos de grandes dimensões que possuem uma área vélica (de pressão do
vento) maior, em tese seriam menos produtivos, pois seu transporte sofreria mais
com a ação do vento, no entanto se o vento não estiver forte ao ponto de prejudicar
a operação e o equipamento de transporte vertical for de alta capacidade, módulos
de grandes dimensões podem ser mais produtivos por reduzirem o número, o tempo
e o custo das operações.
Não há uma fórmula que diga quais as características ideais de módulos pré-
fabricados com relação às operações de transporte vertical, mas há a necessidade
de que os projetistas considerem no dimensionamento dos módulos a velocidade
predominante dos ventos do local de implantação da edificação e a disponibilidade e
o custo dos equipamentos de transporte vertical. É interessante que o
dimensionamento dos módulos seja feito em parceria com empresa especializada
neste tipo de transporte e que futuramente se responsabilize pela operação
assumindo os riscos inerentes a esta. Os riscos mais comuns das etapas de
transporte, no sistema OHS, segundo Lessing (2003), é o aparecimento das
seguintes patologias:
• danificação da pintura e das placas fechamento pela chuva, durante as
etapas de montagem;
• trincas sob portas e janela durante as operações de transporte; e
• trincas em placas de piso devido a impactos causado durante a montagem.
Segundo Lessing (2003), em dias de chuva, é interessante após a montagem
dos módulos, o uso de ventiladores desumidificadores para reduzir o nível de
umidade no interior dos módulos.
As patologias surgem em função do mau dimensionamento da estrutura para as
etapas de transporte, de erros estratégicos por parte dos operadores durante as
operações e de motivos imprevisíveis causados por agentes externos. Das diversas
patologias existentes, a grande maioria pode ser resolvida no canteiro de obras, no
entanto, cuidados especiais devem ser tomados com relação a patologias que
comprometam a estabilidade e a segurança estrutural dos módulos e da edificação.
128
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
3. ENSAIO PROJETUAL PARA ESCOLA MUNICIPAL UTILIZANDO
SISTEMA MODULAR EM LSF
3.1. INTRODUÇÃO
A partir da revisão bibliográfica realizada foram obtidas as informações técnicas
necessárias à realização do ensaio projetual.
Para a definição de um programa de projetos que norteasse e definisse os objetivos
do ensaio projetual foi realizado um contato com a SEMOB – Secretaria Municipal de
Obras da Prefeitura Municipal de Vitória (PMV) onde se obteve o programa de
necessidades de uma escola municipal localizada no bairro Inhanguetá em Vitória
(ES). A partir deste contato foram definidas as premissas necessárias aos
lançamentos iniciais de projeto tais como as diretrizes de projeto, a utilização do
programa de usos fornecido pela PMV, a localização e o levantamento topográfico
do terreno.
129
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Para responder as perguntas referentes à interface projeto-transporte foi realizado
contato com uma das maiores empresas do estado de locação de equipamentos de
transporte vertical e horizontal onde foram obtidas as informações necessárias à
concepção do projeto através de reuniões e apresentações parciais dos resultados
obtidos, que conduziram à definição das características dimensionais dos módulos
pré-fabricados e da edificação, com o objetivo de atender as etapas de transporte
horizontal, vertical e a logística de canteiro de obras.
Para estudo da interface projeto-transporte tornou-se necessária a definição do local
de produção (sendo escolhida uma das duas metalúrgicas situada no município da
Serra-ES, as quais contribuíram com o estudo inicial de infra-estrutura da unidade
fabril) e do local de montagem (Inhanguetá, Vitória-ES)
Por meio da definição dos locais de fabricação e montagem foi possível fazer a
análise de viabilidade dos possíveis percursos, considerando a legislação rodoviária
incidente, a presença de obstáculos físicos e a capacidade dimensional da infra-
estrutura viária.
O ensaio projetual, além de considerar as etapas de transporte e montagem no
canteiro de obras foi concebido levando também em consideração o programa de
usos e diretrizes do projeto, a legislação municipal de obras e edificações existentes,
a legislação de corpo de bombeiros e as consultas com engenheiro de estruturas.
Considerou-se também a melhor solução com relação aos condicionantes
arquitetônicos de conforto e de funcionalidade da edificação.
Para a concepção do Ensaio Projetual foi utilizado programa AutoCAD (versão
2004). A utilização do programa permitiu a compatibilização dimensional exata do
ensaio projetual com o projeto estrutural além da análise gráfica da etapa de
transportes.
A concepção dos projetos partiu de uma seqüência de análise de fluxos macro-
espaciais (transporte) para a análise de fluxos micro-espaciais (montagem). No
entanto, todas as decisões de projeto tomadas partiram da análise concomitante dos
fluxos junto à empresa de transportes e o apoio do NEXEM – Núcleo de Excelência
em Estruturas Metálicas da UFES – Universidade Federal do Espírito Santo, que
130
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
disponibilizou um professor e um aluno para a realização do cálculo estrutural dos
módulos e da edificação.
Os projetos executivos, arquitetônico e estrutural, assim como dos demais projetos
complementares, projeto hidrossanitário, elétrico, ar-condicionado, rede de lógica
etc., necessários à execução da edificação, não foram desenvolvidos em função das
dificuldades encontradas em conseguir os recursos financeiros e humanos que para
viabilizassem a execução de um projeto completo para execução.
Os detalhes técnicos de estrutura e arquitetura foram desenvolvidos utilizando como
referência as soluções publicadas nos manuais técnicos do CBCA, SCI, SBI e
Consulsteel.
Os estudos da logística de produção, de transporte, de canteiro de obras e de
montagem dos módulos foram realizados desde a concepção inicial da edificação
com vistas a obter informações relativas a(s):
• seqüência necessária de fabricação;
• possibilidades de transporte de acordo com as suas características
dimensionais e de peso;
• operações de montagem e estabilidade da edificação durante a operação;
• acabamento final necessário;
• necessidade de espaço físico com relação ao canteiro de obras; e
• legislação de transporte vigente.
No Quadro 28 é possível visualizar de forma sintética, os métodos e ferramentas
utilizados no Ensaio Projetual.
Etapa Métodos e Ferramentas
Lançamentos Iniciais
Legislação / Características do Terreno / Programa de Usos /
Definição prévia das dimensões modulares.
Desenvolvimento Projetual
Lançamentos Iniciais / Manuais Técnicos / Padronização e
repetição de soluções / Coordenação Modular / Engenharia
Simultânea / Software de CAD
Logística Integrada de
Transporte
Princípios do Lean Construction/ Legislação / Engenharia
Simultânea / Manuais Técnicos / Software de CAD
Quadro 28. Métodos e ferramentas utilizadas no desenvolvimento das etapas de projeto
131
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
3.2. CONDICIONANTES DE PROJETO
3.2.1. Terreno
Após a definição do local de construção e do programa de usos da edificação, foi
feita a análise do terreno com relação as suas características físicas e a legislação
incidente. O terreno escolhido pertence ao município de Vitória e fica localizado no
bairro Inhanguetá na zona noroeste da cidade. Possui formato irregular com
algumas frações ocupadas com construções clandestinas. A área gira em torno de
18 mil metros quadrados, delimitando-se desta, 7778 m² para o ensaio projetual
(figura 105).
Para o desenvolvimento do ensaio projetual não se tornou necessário o
Levantamento Topográfico do terreno, devido ao fato do mesmo ser totalmente plano
e ausente de elementos naturais conforme constatado em visita ao terreno (ver
figura 106).
Figura 105. Foto aérea do terreno escolhido para o ensaio projetual
Fonte: adaptado de Google Earth, 2007.
132
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 106. Vista do terreno, onde atualmente existe um campo de futebol
Fonte: Autor, 2006.
3.2.2. Legislação
No subsetor de edificações dentro da indústria da construção civil existem
legislações que regulam as áreas de projeto e de construção. As principais
legislações reguladoras de projetos de arquitetura nas suas etapa iniciais são o PDU
– Plano Diretor Urbano, o Código de Obras e a Norma de Saídas Emergência do
Corpo de Bombeiros, conforme quadro 29.
Normas Utilizadas Características
Lei 4167/1994 - PDU -
Plano
Diretor Urbano do município
de Vitória
Regulamenta os índices urbanísticos de acordo com o
zoneamento e a finalidade da edificação
Lei 4821/1998 – Código de
Edificações do município de
Vitória
Regulamenta os procedimentos a serem obedecidos no projeto,
licenciamento, execução, manutenção e utilização das obras,
edificações e equipamentos
Norma 9077/93 – Saída de
Emergência em Edificações
Determina os requisitos mínimos necessários ao
dimensionamento das saídas de emergência em edificações
Quadro 29. Normas norteadoras do ensaio projetual
Durante o desenvolvimento desta dissertação, o PDU – Plano Diretor Urbano do
município de Vitória foi revisto pelo município, entrando em vigor uma nova
legislação (Vitória, 2006). Em análise a nova legislação, verificou-se que o
133
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
zoneamento proposto inviabilizaria por completo qualquer construção no local
proposto, pelo fato do terreno ter sido considerado parte de uma área de
preservação ambiental.
Por se tratar de um ensaio projetual, por este estar em uma fase adiantada no
momento de mudança da legislação, e por ser objetivo maior desta dissertação a
análise da aplicação da tecnologia de construção modular que propriamente a
adequação dos projetos as leis de uso do solo, optou-se por continuar o
desenvolvimento do ensaio projetual no terreno escolhido, seguindo a legislação
municipal previamente analisada. Desta forma os principais condicionantes do PDU
anterior com relação ao projeto estão apresentados no quadro 30.
Característica do Uso: Serviço local
Coeficiente de aproveitamento: 1,4
Afastamento frontal: 3,0m
Afastamentos laterais: 1,5m a partir do 3° pavimento
Afastamento de fundos 3,0m a partir do 3° pavimento
Taxa de ocupação máxima: 70%
Taxa de permeabilidade mínimo: 10%
Vagas de garagem 1 vaga p/ cada 50 m² de áreas
computáveis
Localização permitida Terrenos localizados em vias
principais
Quadro 30. Análise dos índices da Lei 4167/1994 – PDU, utilizados no ensaio
projetual
Fonte: Vitória, 1994.
Com relação à Lei 4821/1998 – Código de Obras (Vitória, 1998), as principais
diretrizes adotadas no ensaio projetual se referem a:
• dimensões mínimas dos compartimentos (já dispostas no programa de usos);
• dimensões mínimas de aberturas de ventilação e iluminação;
• dimensões mínimas de áreas de circulação;
• dimensões mínimas de pé-direito;
• desnível de piso máximo da edificação; e
• quantidade mínima e característica das instalações sanitárias.
134
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Com relação à norma NBR 9077/93 - Saída de Emergência de Edificações (ABNT,
1993) foi feito o dimensionamento durante o ensaio Projetual conforme a seguinte
fórmula:
N =
P
C
(1)
Onde:
N = Número de unidades de passagem.
P = População (pela tabela da legislação: 500 alunos; pela quantidade real:
600 alunos +
professores).
C = Capacidade da unidade de passagem, (60cm, pela tabela da legislação)
Assim as unidades de passagem de saídas de incêndio somadas chegaram ao
mínimo de 5,50m e dentro da distância máxima de 30m dos fundos dos
compartimentos.
3.2.3. Programa de usos e necessidades
O programa de usos e necessidades utilizado para o desenvolvimento do ensaio
projetual é um programa de usos padrão para escolas municipais de ensino
fundamental (EMEFs) da PMV - Prefeitura Municipal de Vitória (ES).
A utilização no ensaio projetual do programa de usos e necessidades padrão para
EMEFs da prefeitura de Vitória aumentará as chances de uma futura continuação
deste trabalho por criar a possibilidade de uma comparação entre o projeto
elaborado pela prefeitura, baseado em sistemas construtivos tradicionais e o ensaio
desenvolvido em construção modular em LSF.
O programa de usos e necessidades utilizado determina 15 salas de aula,
comportando 40 alunos cada, totalizando por turno, um atendimento a 600 alunos. O
programa prevê ainda outros ambientes destinados a atividades administrativas,
operacionais, pedagógicas, de recreação, de práticas esportivas e etc. e que
deverão ser setorizados na edificação conforme o programa de usos e diretrizes de
projeto constantes no quadro 31.
135
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Programa de usos e diretrizes de projeto
Conjuntos /Ambiente
Quant.
Área
(m²)
Conjunto Esportivo
Quant.
Área
(m²)
Conjunto Direção/Administração Material Educação Física 01 10,0
Espera 01 10,0
Quadra Poliesportiva Coberta
carquibancada
01 630
Direção 01 12,0
Sala de Educação Física 01 10,0
Secretaria 01 25,0
Vestiários Masc. e Fem. 02 15,0
Depósito 01 7,0 Conjunto de Serviços
Sanitário Feminino 01 7,0 Depósito de Mat.de Limpeza 01 4,0
Sanitário Masculino 01 7,0 Área de Serviço 1º pav. 01 6,0
Sanitário Deficiente 01 6,5 Área de Serviço 2º pav. 01 2,5
Conjunto Técnico/Pedagógico W.C Professores Fem. 2º pav. 01 2,5
Coordenação 02 20,0
W.C Professores Masc. 2º pav. 01 2,5
Supervisão Escolar 01 18,0
Vestiário Func. Fem. 01 10,0
Atendimento Individual 01 7,0 Vestiário Func. Masc. 01 10,0
Sala de Professores 01 35,0
Conjunto de Serviços (cont.)
Sala de Planejamento 01 35,0
Central de Gás 01 1,5
Depósito de Mat. Didático 01 7,0 Guarita com w.c 01 6,0
Conjunto Pedagógico Equip. Cabeamento Estruturado 01 4,0
Sala de Aula 15 750
Descanso de Funcionários 01 10,0
Laboratório de Informática
01 60,0
Conjunto do Auditório
Laboratório de Ciências 01 50,0
Auditório 01 200
Biblioteca 01 80,0
Camarim 02 9,0
Sala de Vídeo 01 50,0
Depósito 01 3,0
Sala de Educação Artística
01 50,0
Sanitário 01 2,0
Sala Dança/ Multiuso 01 50,0
Área Descoberta
Conjunto Recreação/Assistência Pátio Descoberto 01 1250
Sala do Grêmio Estud. 01 10,0
Área de Serviço Descoberta 01 20
Refeitório 01 160
Estacionamento (15 vagas) 01 300
Cozinha 01 32,0
Preparo da Cozinha 01 10,0
Depósito de Merenda 01 15,0
Cantina 01 10,0
Depósito da Cantina 01 4,0
Recreio Coberto 01 200
Sanitário Alunos Fem. 01 20,0
Sanitário Alunos Masc. 01 20,0
Total de área útil coberta: 2729,50
Total de área descoberta: 1570,00
Área total da construção: 3412,00 m2
Áreas de circulação e paredes: 25% ou 682,50
m2
Quadro 31. Programa de usos e diretrizes de projeto
3.2.4. Definição do local de produção dos módulos
O local escolhido para a fabricação dos módulos foi uma grande metalúrgica local
localizada no município da Serra (ES) a qual demonstrou interesse em contribuir
com a pesquisa no estudo da viabilidade de produção dos módulos pré-fabricados.
136
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
A Figura 107 é uma a fotografia aérea onde se indicam a localização da empresa
metalúrgica, em relação ao terreno do ensaio projetual e o possível trajeto de
transporte dos módulos.
Figura 107. Distância entre a empresa metalúrgica e o terreno do ensaio projetual
Fonte: Google Earth, 2007.
Nota: Em amarelo o provável trajeto de transporte dos módulos
3.3. DESENVOLVIMENTO PROJETUAL
3.3.1. Estudo preliminar e concepção modular
O estudo preliminar e o partido arquitetônico foram desenvolvidos mediante análise
e avaliação das informações coletadas, tais como:
• condicionantes geográficos e bioclimáticos;
• condicionantes de terreno e entorno;
• programa de usos e diretrizes de projeto;
• legislação; e
• possibilidades da tecnologia.
137
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
No que diz respeito aos condicionantes geográficos e bioclimáticos, sua análise foi
de fundamental importância na definição da implantação da edificação e de
componentes de fachada que procuraram tirar partido da ventilação e iluminação
natural predominante e ao mesmo tempo proteger a edificação da insolação
indesejável.
Com relação ao terreno, o fato de este ser plano, foi um fator facilitador no
desenvolvimento deste estudo, diante da possível dificuldade de adaptação da
tecnologia a terrenos em desnível. A ausência de edificações no entorno imediato,
facilitaram também o desenvolvimento deste estudo, visto que não se tornou
necessário uma análise mais profunda no que diz respeito ao impacto ambiental do
entorno na edificação e vice-versa. Sua localização de esquina margeando a
Rodovia Serafim Derenzi e com possibilidade de acesso por uma via transversal
menor, facilita a acessibilidade de pessoas e veículos à edificação, tornando possível
também privilegiar as visuais internas e sua arquitetura enquanto elemento da
paisagem.
A partir do reconhecimento das características físicas do entorno partiu-se para o
desenvolvimento do Estudo Preliminar, inicialmente por meio da concepção modular
da edificação, tirando partido das possibilidades da tecnologia estudada tendo o
programa de usos e as diretrizes de projeto como elementos norteadores.
A concepção modular foi realizada a partir dos seguintes objetivos:
• adequação do módulo às dimensões compatíveis com as operações de
transporte rodoviário e de içamento (transporte horizontal e vertical);
• adequação da medida dos módulos à medida dos componentes do sistema
LSF;
• adequação dos módulos as dimensões necessárias ao desenvolvimento das
atividades previstas no programa de usos e a legislação municipal vigente; e
• proporcionalidade nas duas dimensões horizontais, ampliando as
possibilidades de posicionamento e montagem.
138
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
A adequação dos módulos às dimensões compatíveis com a etapa de transporte foi
realizada utilizando como referência as medidas nominais das dimensões comerciais
de dois tipos de contêineres, de 20ft (244cm x 606cm x 259cm ) e 40ft (243cm x
1219cm x 259cm)
16
que são medidas padrões e adequadas aos veículos de
transporte rodoviário e aos equipamentos de içamento mais comuns.
A concepção modular foi definida com o apoio da consultoria de uma das maiores
empresas de transporte de cargas especiais do Espírito Santo. Chegou-se a
conclusão com relação às etapas de transporte horizontal e vertical que as
dimensões de contêiner de 20ft seriam tecnicamente e economicamente mais
viáveis que as dimensões de contêiner de 40ft, mesmo necessitando do dobro da
quantidade de módulos para se adequar a necessidade de área da edificação. A
utilização de contêineres de 40ft implicaria em uma maior dificuldade de operação,
tanto nas etapas de transporte vertical quanto nas de transporte horizontal, além de
exigir veículos e equipamentos de custo horário mais elevado.
A adequação entre as medidas dos módulos durante a concepção modular foi
realizada de forma que o módulo fosse compatível com os padrões dimensionais dos
componentes construtivos como pisos, esquadrias, placas de vedação, e etc., com
objetivo de se evitar desperdícios de tempo e material em atividades de cortes para
adequação dimensional. Algumas perdas, no entanto, são praticamente inevitáveis
devido às aberturas (portas e janelas) demandando cortes nas placas de
fechamento dos painéis de vedação. Uma forma de minimizar perdas é através do
estudo de paginação das placas de fechamento, prevendo o aproveitamento de
outras placas já cortadas. No entanto, este estudo não chegou a ser desenvolvido
para este ensaio projetual por ter sido considerado irrelevante nesta etapa de
desenvolvimento do projeto.
Outras perdas foram admitidas pela intenção do projeto de aproximar o máximo
possível a medida dos módulos as dimensões de contêiner de 20ft (244cm x 606cm
x 259cm) e em função da pequena desproporção entre a modulação do sistema LSF
(60 cm) e das placas OSB – Oriented Standard Board (122 cm), utilizadas como
componentes estruturais e de vedação (figura 108).
16
De acordo com o S.I – Sistema Internacional de Unidades, 1 pé ou 1 “ft” equivale a 30,48cm.
139
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 108. Planta esquemática do módulo em LSF
Nota: dimensões em centímetros
Este tipo de solução apesar de gerar perdas de produção e material foi considerada
neste trabalho como a melhor solução por se aproximar das medidas de contêineres
proposta por Lawson et al. (1999) e por possibilitar uma alta produtividade por fazer
uso de medidas modulares na estrutura. Com relação à proporcionalidade nas duas
dimensões horizontais dos módulos, defendida por Caiado (2005) (exemplo: se a
dimensão maior possui 640 cm, a dimensão menor poderia ser a metade ou 320
cm), esta idéia não foi adiante devido as seguintes desvantagens apontadas:
• incompatibilidade com a proporção de contêineres de 20 pés demandando
uma logística de transporte mais complexa;
• logística de montagem mais complicada se utilizando os módulos com 2 tipos
de posicionamentos ao invés de posicionados no mesmo sentido; e
• previsão de maior dificuldade de concepção estrutural por gerar demandas
estruturais menos padronizadas em função da maior diversidade de módulos.
Na adequação dos módulos às atividades exigidas, aos condicionantes geográficos
e bioclimáticos e de acordo com a legislação municipal, procurou-se através dos
primeiros lançamentos fazer o arranjo dos módulos de acordo com as áreas e
dimensões mínimas previstas no programa de usos e estabelecidas em lei (ver
figura 109). O auditório, em função da necessidade de pé-direito mais elevado, não
se adequou a altura da modulação e, portanto, não foi concebido utilizando módulos
pré-fabricados.
140
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 109. Arranjos iniciais dos módulos na edificação
Nota: Reprodução sem escala da planta original.
Os arranjos iniciais e os estudos de implantação foram desenvolvidos juntos (figuras
110 e 111). A implantação ficou definida com duas fachadas maiores voltadas para
as direções leste e oeste, o que normalmente não é a melhor posição devido a maior
incidência de sol da tarde na fachada oeste, mas que nesse caso, considerou-se a
melhor opção, visto que na fachada leste, local onde estão situados 75% dos
compartimentos da edificação, há menor incidência de insolação e clima mais
ameno devido a existência de uma área de preservação localizada em topografia
acentuada vizinha ao terreno. Esta opção de implantação também favorece a
entrada de brisas mais frescas e uma visão mais amena do entorno por parte dos
usuários. Com relação à fachada oeste, propõe-se que esta seja protegida por
elementos sombreadores, tais como rampas, escadas, quadra de esportes que
fazem parte do programa de usos do projeto e por brises nas aberturas.
141
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 110. Proposta de implantação da edificação no terreno
Figura 111. Perspectiva da escola
3.3.2. Concepção e pré-dimensionamento da estrutura
A concepção estrutural dos módulos foi definida de acordo com a necessidade de
atender as principais solicitações de carga, as necessidades de ligação dos
142
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
ambientes internos e as logísticas de fabricação, transporte e montagem. Portanto,
para adequação as solicitações de áreas de piso, o arranjo entre os módulos deverá
seguir o sistema de construção modular conjugado (Lawson et al., 1999) em que
mais de um módulo determina um ambiente (ver figura 118).
Todo o desenvolvimento do pré-dimensionamento estrutural teve o
acompanhamento do engenheiro professor da Universidade Federal do Espírito
Santo, Prof. Pedro Augusto Cezar Oliveira de Sá, diretor do NEXEM – Núcleo de
Excelência em Estruturas Metálicas da UFES e especialista em cálculo de estruturas
metálicas.
Em virtude da definição do partido arquitetônico e das características gerais da
edificação e a adequação das dimensões propostas, passou-se a estudar os
módulos quanto a sua singularidade na edificação, com o objetivo de evidenciar as
semelhanças e diferenças inerentes a cada um para o desenvolvimento do pré-
dimensionamento estrutural.
Dessa forma o projeto proposto apresenta 4 tipos de módulos, denominados de
“unidades base”, com características distintas do ponto de vista do seu
posicionamento na edificação (figuras 112 e 113).
Figura 112. Tipos de módulos com relação ao posicionamento na edificação
Nota: Dimensões em centímetros.
143
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 113. Posicionamento dos tipos de módulos na edificação
Nota (
1): A numeração se refere ao tipo de módulo em relação ao posicionamento na estrutura
Nota (2): As partes não numeradas são estruturas anexas (rampa e auditório) a edificação
modular .
Diante dos 4 tipos de “unidades base” considerados, durante a concepção estrutural
inicial dos módulos ficou considerada como a melhor alternativa, a utilização de
painéis estruturais para as paredes, com perfis estruturais de pisos e fôrros (vigas)
fazendo a ligação horizontal entre os painéis, possibilitando assim uma produção
individualizada dos componentes da estrutura para posterior união e conversão em
módulos estruturais (figura 114).
Figura 114. Perspectiva esquemática da concepção modular por painéis
144
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Visando a padronização construtiva, considerando que o módulo do tipo 04 não
possui painéis de vedação, optou-se por uma solução comum de distribuição de
cargas para todos os módulos. Dessa forma:
• Apenas os montantes localizados nos encontros entre os painéis terão função
estrutural; e
• Os vãos sem montantes serão vencidos por treliças em LSF.
A solução adotada, propõe uma maior produtividade no sentido de fabricação, por
possuir apenas 1(uma) “unidade estrutural base” e não mais as quatro iniciais
propostas. Diante desta definição, os demais painéis da edificação, internos e
externos passaram a ter, portanto somente a função de vedação. Na figura 115 é
possível visualizar a solução proposta de um único módulo estrutural para todos os
diversos tipos de módulos da edificação.
Figura 115. Perspectiva esquemática do módulo estrutural proposto
145
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
3.3.2.1. Pré-dimensionamento estrutural
Após a definição das características estruturais da “unidade estrutural base”, foi
desenvolvido o pré-dimensionamento estrutural dos módulos com a participação do
Professor Pedro Augusto Cezar Oliveira de Sá e da Engenheira Priscila Blanck da
Cunha cujo trabalho de graduação em Engenharia Civil foi sobre o cálculo estrutural
dos 2 tipos de módulos propostos no ensaio projetual desta dissertação ( ver Cunha,
2007).
Como na concepção estrutural optou-se pela utilização de painéis que unidos dariam
forma à “unidade estrutural base”, um pré-dimensionamento estrutural foi
desenvolvido para cada tipo de painel conforme quadro 32.
Tipo
Dimensões ( altura x largura)
(cm x cm)
Função estrutural principal
Vertical estrutural com vão
maior
346,5 x 600
Distribuição de cargas
verticais.
Vertical estrutural com vão
menor
346,5 x 212
Distribuição de cargas
verticais.
Quadro 32. Tipos de painéis conforme sua função estrutural
Nota: Os painéis verticais de menor vão p
ossuem largura de 212 que somando a espessura dos
painéis verticais de maior vão chegará a medida modular de 240 cm.
Além dos painéis, a composição da estrutura conta ainda com as vigas de piso e de
fôrro. Para o pré-dimensionamento das vigas estruturais de piso utilizou-se como
base o exemplo de dimensionamento apresentado por Rodrigues (2006) que possui
características semelhantes ao estudo desenvolvido nesta dissertação sendo estas:
• Painel de piso de prédio de 2 (dois) pavimentos;
• Espaçamento de 600 mm entre vigas;
• Comprimento total de 2400 mm.
Neste trabalho foi adotada a fundação do tipo radier como sistema para
descarregamento das cargas do sistema estrutural no solo. O Radier foi escolhido
por suportar as cargas relativamente baixas previstas, principalmente em função do
baixo peso próprio do sistema construtivo e por possibilitar uma melhor logística de
montagem como será visto no item 3.4.2.
146
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
No dimensionamento apresentado por Rodrigues (2006) as vigas do tipo Ue (U
enrijecido) foram dimensionadas com as dimensões de (140mm x 40mm x 12mm /
0,95mm) ( altura x largura x comprimento do enrijecedor / espessura do perfil).
Considerando não haver prejuízo de cálculo e para melhor adaptação das vigas de
piso aos painéis verticais, optou-se por aumentar a altura dos perfis em 60 mm,
ficando estes com 200mm x 40mm x 12mm x 0,95mm. Considerou-se ainda,
conforme Rodrigues (2006) que as vigas deverão ser travadas horizontalmente a
cada 1200 mm através de bloqueadores e fitas de aço galvanizado no fundo das
almas.
Nos painéis verticais, a solução encontrada para aumentar a rigidez e vencer os
vãos nos painéis que conjugam os ambientes da edificação foi a de utilização de
treliças, assumindo a função de distribuição das cargas nos montantes duplos em
perfis Ue (ver figuras 116 e 117). Por haver diferenças no pré-dimensionamento
entre os painéis verticais devido às solicitações de carga inerentes a sua localização
na estrutura, procurou-se padronizar os perfis de acordo com a sua localização nos
painéis para facilitar a linha de produção dos módulos. Dessa forma, os perfis foram
dimensionados de acordo com os maiores esforços encontrados.
Figura 116. Pré-dimensionamento estrutural nos painéis do tipo vertical com maior vão
147
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 117. Pré-dimensionamento estrutural nos painéis do tipo vertical com menor vão
As vigas de forro, aparentemente com solicitação de carga menor, foram
dimensionadas iguais as vigas de piso já dimensionadas em favor da segurança, por
desconhecimento das suas solicitações de carga principalmente no que diz respeito
à rigidez do conjunto modular como um todo (figura 118).
Figura 118. Pré-dimensionamento estrutural das vigas de piso e de forro
148
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
No pré-dimensionamento realizado, os perfis ficaram com as dimensões dentro dos
limites de espessura estabelecidos por Rodrigues (2006) para os perfis que
compõem o sistema LSF, ou seja, entre 0,80mm e 3,00mm.
Além dos perfis, existem os demais componentes da estrutura que estão
relacionados basicamente as ligações dos tipos:
• entre os perfis;
• entre os painéis,
• entre os perfis e as placas de OSB (utilizadas como contraventamento);
• entre os módulos; e
• entre os módulos e a fundação.
No sistema LSF o tipo de ligação utilizado é geralmente através de chapas e
cantoneiras aparafusadas através de parafusos autobrocantes.
Com relação aos contraventamentos, no sistema LSF podem ser utilizadas chapas
do tipo gusset unidas a fitas fazendo contraventamentos em “X” ou “K” ou chapas do
tipo OSB funcionando como um diafragma rígido. Neste trabalho, no pré-
dimensionamento, optou-se pela não utilização de contraventamentos baseado nas
seguintes prerrogativas:
• Nos painéis de vão de 6,00m, por existir incompatibilidade na existência de
contraventamentos com o projeto de arquitetura da edificação devido a
existência de grandes vãos de janelas ou grandes vãos dentro de ambientes.
• Nos painéis de vão de 2,40m, pelo fato do vão ser relativamente pequeno e
ter estrutura de vigamento superdimensionada em função da padronização
dos perfis com o painel do vão de 6,00m.
• Em ambos os painéis, as treliças conformam maior rigidez aos painéis
verticais que painéis contraventados que utilizam vigas comuns.
149
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
• Em ambos os painéis, nas ligações entre módulos, há a conformação de um
sistema de pilares duplos que possibilitam uma maior rigidez do conjunto e
uma melhor distribuição de cargas laterais entre os painéis.
Para o dimensionamento das ligações é necessária a definição da sua localização,
da espessura da chapa ou do perfil cantoneira, da quantidade e do tipo de parafusos
utilizados na ligação e o conhecimento dos esforços solicitados nestas ligações.
Neste trabalho por não ter sido possível um maior aprofundamento nos cálculos das
ligações, foram utilizados critérios de pré-dimensionamento, baseados em exemplos
e dimensionamentos mínimos constantes em manuais técnicos nacionais e
estrangeiros, porém sem o devido aferimento de cálculo (ver figuras 119, 120, 121,
122,123 e 124).
Figura 119. Esquema de ligações entre perfis nas treliças dos módulos.
150
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 120. Esquema de ligações entre painéis e entre pilares e treliças
Figura 121. Detalhe de ligações entre módulos e fundação
151
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 122. Esquema de ligações entre módulos
Figura 123. Perspectiva da união entre quatro
módulos
Figura 124. Aproximação das ligações entre módulos
3.3.2.2. Demais elementos estruturais
Os demais elementos estruturais que compõem a edificação são a cobertura da
edificação, as rampas metálicas de acesso, a escada metálica de acesso a
cobertura da quadra de esportes e o auditório.
152
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Estes elementos estruturais, com exceção da cobertura da edificação e da estrutura
e fechamento do auditório, são estruturas metálicas convencionais idealizadas a
partir de perfis formados a quente e não serão mais detalhadas por fugir ao foco
deste trabalho.
Com relação à cobertura da edificação, esta é composta por terças e treliças
metálicas. As treliças ficam posicionadas no sentido transversal da edificação
enquanto as terças ficam apoiadas nas treliças e tem a função de suportar a
cobertura e vencer vãos de 6 em 6 metros no sentido longitudinal da edificação. O
telhado possui duas águas com inclinação de 8º voltadas para o interior da
edificação possuindo duas treliças simétricas formando uma tesoura. Por serem
simétricas foi feito o pré-dimensionamento somente de uma treliça e das terças
(Cunha, 2007). (ver figura 125).
Figura 125. Pré-dimensionamento da cobertura da edificação (Corte)
Com relação à estrutura do auditório, esta deverá ser em LSF por painéis fugindo
aos padrões modulares propostos devido a necessidade de vãos livres de 12 e 14
metros de comprimento e de pé direito duplo. A estrutura de cobertura deste setor da
edificação deverá também ser diferenciada devido aos grandes vãos nos dois
sentidos. Neste trabalho optou-se por não pré-dimensionar estas estruturas, por fugir
ao foco da pesquisa.
153
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Com relação à estrutura da edificação como um todo, cabe ainda ressaltar que
devido a extensão da planta (cerca de 80 metros), tornou-se necessária a criação de
3 juntas de dilatação, dividindo a edificação em 4 blocos estruturalmente distintos.
Na figura 126 a seguir é possível visualizar a localização das juntas de dilatação e a
divisão da edificação em blocos estruturais distintos.
Figura 126. Eixos de localização das juntas de dilatação na edificação (Planta)
3.3.3. Anteprojeto arquitetônico e definição dos demais subsistemas
construtivos
Esta etapa do projeto irá sintetizar as definições obtidas no estudo iniciais e na
concepção estrutural da edificação com a finalidade de se obter um projeto com
forma e conceito (ambiental, econômico e tecnológico) definidos e que discrimine de
maneira mais detalhada os demais subsistemas construtivos adotados na
concepção do projeto, principalmente os painéis de vedação, vertical e horizontal e a
interface destes com a estrutura.
Esta etapa de projeto foi concebida com o suporte de manuais e catálogos técnicos
relativos aos subsistemas adotados. Serão apresentadas nos ANEXOS A.1, A.2,
A.3, A.4, A.5, B.1, B.2 e B.3, as plantas técnicas (implantação, plantas baixas, cortes
e fachadas) e perspectivas desenvolvidas .
154
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
3.3.4. Soluções técnicas e detalhamento
Esta etapa do projeto irá apresentar aproximação em escala das soluções
desenvolvidas no anteprojeto com relação aos subsistema de vedação e suas
interfaces. Nas figuras 127, 128 e 129 é possível ver o detalhamento esquemático
dos subsistemas de vedação.
Figura 127. Detalhe do subsistema de vedação e interface com a cobertura (Corte)
155
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 128. Detalhe do subsistema de vedação e interface entre os pavimentos (Corte)
156
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 129. Detalhe do subsistema de vedação e interface com a fundação (Corte)
157
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
3.4. ASPECTOS DE LOGÍSTICA NO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO MODULAR
3.4.1. Transporte dos módulos
Nesta dissertação, optou-se por utilizar para análise o modal rodoviário para o
transporte dos módulos pré-fabricados da unidade fabril de produção até o canteiro
de obras. Esta escolha se deu pelo fato do modal rodoviário ser o mais
recomendado no transporte de cargas unitárias, de baixo peso próprio, de alto valor
agregado e que necessitem de ser transportados para localidades que sejam
interligados por malha urbana rodoviária.
Dentro do modal de transporte rodoviário, o veículo adotado para o transporte dos
módulos do local de produção até o canteiro de obras, foi definido de acordo com os
seguintes fatores:
• dimensão dos módulos;
• localização da unidade fabril de produção;
• capacidade da infra-estrutura de transporte do percurso do local de produção
até o canteiro de obras; e
• definição da logística integrada de produção.
A dimensão dos módulos, como citado anteriormente, ficou definida de acordo com
as dimensões horizontais de contêiner de 20ft (largura e comprimento) e dimensão
vertical (altura) superior em função da necessidade de pé direito da edificação.
Foi escolhida uma unidade fabril de produção para simulação logística. A opção foi
uma das maiores empresas metalúrgicas do estado do Espírito Santo, localizada às
margens da BR-101 no município de Serra (ES), próxima de grandes empresas
transportadoras locais.
Foram analisados três percursos possíveis de transporte dos módulos da unidade
fabril até o canteiro de obras (ver quadro 33) por meio de visitas técnicas aos
158
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
percursos e simulações gráficas realizadas com suporte de softwares de CAD e
software de fotografias aéreas. Para o transporte do tipo de carga, ou seja, unidades
indivisíveis com dimensões próximas as de um contêiner, optou-se por analisar os
veículos do tipo porta contêiner de 20ft (capaz de transportar 1 módulo por vez) e o
de 40ft ( capaz de transportar 2 módulos por vez).
Os aspectos analisados os possíveis percursos foram:
• A legislação incidente;
• A capacidade de suporte da infra-estrutura; e
• A existência de nós (afunilamentos) de percurso.
Percurso Trajeto Distância
01
Av. Fernando Ferrari
→ Av. Maruípe → Rod. Serafim
Derenzi (Adotado)
Aprox. 19 Km
02
Av. Fernando Ferrari
→ Reta da Penha → Av. Vitória → Av.
Maruípe → Rodovia Serafim Derenzi
Aprox. 25 Km
03
Rodovia do Contorno
→ Av. Santo Antônio → Rodovia
Serafim Derenzi.
Aprox. 40 Km
Quadro 33. Distância dos percursos analisados no transporte dos módulos
Nota: A distância foi medida utilizando a ferramenta computacional Google Earth.
Na figura 130 é possível ver um exemplo de análise gráfica dos percursos.
Figura 130. Exemplo de análise gráfica de nós no percurso 01
159
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Diante das visitas técnicas e análises gráficas realizadas, considerou-se o Percurso
01 como o mais adequado em ralação aos outros em função da distância ser menor
e da existência de menos nós (afunilamentos) ao longo malha viária. No quadro 34 é
possível visualizar um modelo esquemático utilizado na análise dos percursos com
relação aos dois tipos de caminhão propostos.
Tipo do
Caminhão
Compatibilidade
com a legislação
Compatibilidade
com a infra-
estrutura
Necessidade de
horários especiais
para circulação
Existência de
Nós
20ft Sim
Sim Não Não
40ft Sim
Sim Sim Sim
Quadro 34. Análise do percurso 01 (adotado)
No percurso adotado ambos os tipos de caminhão são compatíveis com a legislação
e com a infra-estrutura existente. No entanto o caminhão de 40ft possui restrição de
passagem devido aos nós (afunilamentos) existentes nos percursos (exemplo:
curvas de raio reduzido), precisando interromper a circulação da via de sentido
oposto para possibilitar a sua passagem, o que causaria transtornos ao trânsito da
cidade.
Através da análise do transporte dos módulos ficou definido que o caminhão de 20ft
é o mais adequado para transporte dos módulos. No entanto, somente a análise
com relação ao transporte não é suficiente para determinar qual modelo de
caminhão será adotado. A logística de montagem será um fator fundamental, em
função da compatibilização do equipamento para içamento dos módulos e de
transporte, principalmente no que diz respeito ao espaço disponível e ao custo para
operação conjunta dos dois equipamentos no canteiro de obras.
3.4.2. Montagem em canteiro de obras
O estudo da logística de montagem foi realizado com apoio de um especialista em
logística de cargas individuais de uma das maiores empresas de locação de
equipamentos de transporte vertical do Espírito Santo, o qual forneceu as
informações sobre os equipamentos disponíveis no mercado e sobre a relação
custo-benefício das operações içamento (transporte vertical dos módulos).
160
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
A logística de montagem no canteiro de obras na construção modular envolve a
entrada, a circulação e a operação dos equipamentos de transporte vertical e
horizontal com o objetivo de posicionar os módulos na localização correta da
edificação e viabilizando rapidamente as operações de arremate.
A escolha do(s) equipamento(s) para a realização do içamento ficou definida de
acordo com a logística de montagem que poderá se basear nos seguintes fatores:
• características da carga;
• características da edificação;
• características do canteiro de obras e possibilidade de circulação de
equipamentos e de zonas de armazenagem provisórias no terreno;
• seqüência de montagem ideal em função da facilidade e exeqüibilidade de
operação;
• disponibilidade local de equipamentos, pessoal especializado e custo de
locação; e
• em função da segurança da operação e produtividade da operação.
A carga unitária estipulada para os módulos definida é considerada leve (máximo até
5 toneladas) e facilmente transportável pelos diversos equipamentos de içamento
existentes no mercado. Pelo fato de ser leve e possuir dimensões relativamente
grandes, o içamento deste tipo de carga sofre considerável influência das ações do
vento em função da altura de elevação.
Dessa forma, devido ao programa de usos e diretrizes de projeto e por se tratar de
edificação educacional, a edificação proposta ficou definida como de baixa altura
(dois pavimentos) e com de grandes dimensões horizontais (largura x comprimento).
Apesar das grandes dimensões horizontais, a implantação proposta possibilitou
considerável afastamento dos lotes vizinhos proporcionando dessa forma, operações
de içamento relativamente tranqüilas. A estrutura de fundação adotada (do tipo
radier) permite ainda a circulação dos equipamentos de içamento desde que
tomadas às devidas precauções de distribuição de carga na estrutura para não
danificá-la. O canteiro de obras é relativamente plano e com área superior a área de
161
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
projeção da edificação (ver figura 131), possuindo áreas suficientes de
armazenagem e circulação.
Figura 131. Áreas livres (em verde) passíveis de circulação e armazenagem
A seqüência de montagem foi definida em função dos seguintes fatores:
• Da estabilidade dos módulos durante a seqüência de montagem até o final
da construção;
• Da divisão da edificação por juntas de dilatação, em 4 blocos estruturalmente
distintos , em função das grandes dimensões em planta; e
• Da facilidade de operação e circulação dos equipamentos para instalação dos
módulos.
Desta forma sugere-se que os módulos do primeiro pavimento do Bloco A sejam
agrupados horizontalmente de dois a dois até a junta de dilatação da edificação para
que posteriormente sejam colocados os módulos superiores seguindo o mesmo
princípio na continuação da montagem dos demais módulos e nos demais blocos
(ver figura 132).
162
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 132. Esquema de seqüência de montagem dos módulos
Para utilizar guindastes com alcance de lança menor sugere-se que os módulos dos
demais blocos devam ser colocados logo após a finalização de uma seqüência de
duplas do bloco anterior (ver seqüência de montagem nas figuras 132 e 133) para
evitar espaços muito confinados para a operação. A partir da elaboração da
seqüência de montagem tornou-se possível identificar quais equipamentos seriam
mais apropriados para a realização operação.
A partir destes estudos foi realizada uma simulação gráfica de montagem dos
módulos que apresenta suas principais etapas na figura 133. Estes tipos de
simulações são extremamente importantes para a segurança e garantia de
exeqüibilidade das operações e vem sendo cada vez mais utilizadas em projetos
industrias como, por exemplo, no projeto de plataforma de extração de petróleo, que,
no entanto, fazem uso de equipamentos mais específicos com artifícios
holográficos
17
que permitem maior aproximação do projetista com a simulação.
17
Os artifícios holográficos são também conhecidos como hologramas e possibilitam a visualização
de projetos em 3 dimensões em um holoespace, ao invés de na tela do computador.
163
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
Figura 133. Esquema tridimensional de montagem dos módulos
No estado do Espírito Santo existe razoável disponibilidade de empresas de aluguel
e operação de equipamentos para montagem vertical de estruturas. O custo de um
contrato de aluguel e operação destes tipos de equipamentos irá variar de acordo
com a sua capacidade de peso e do alcance da lança de içamento além de outros
164
Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular
em LSF – Light Steel Framing
relativos ao tempo de locação do equipamento, a produtividade e a segurança das
operações. Com a definição das características dos módulos, do terreno e dos
requisitos de execução da operação, ficou definido junto ao especialista em logística
da empresa, que o equipamento de melhor custo x benefício e que atende as
necessidades das operações de montagem é o guindaste de pequeno porte situado
sobre caminhão
(
Caminhão Munck ou Guindauto) (figura 134). Este equipamento foi
escolhido principalmente por proporcionar a realização de ambas às operações de
transporte (horizontal e vertical) evitando o assim aluguel de outro equipamento.
Figura 134. Exemplo de caminhão do tipo utilizado
Fonte: Igor Gomes Oliveira.
Outros equipamentos de maior porte e com uma margem maior de segurança, como
grua e guindaste telescópico (ver figuras 135 e 136), foram analisados e
apresentaram menor risco quanto à operação por possuírem maior capacidade de
carga e de alcance de lança. No entanto, neste trabalho, considerou-se mais viável a
utilização do equipamento de menor custo de forma a proporcionar uma maior
competitividade da construção modular em relação a construção civil tradicional.
Figura 135. Exemplo de guindaste telescópico
Fonte: Sistermi.
Figura 136. Exemplo de grua
Fonte: www.interstatecrane.com
165
Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de
construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.
4. FABRICAÇÃO: ANÁLISE DAS POSSIBILIDADES DE ADOTAR A
TECNOLOGIA DE CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF NO
ESPÍRITO SANTO
4.1. INTRODUÇÃO
Neste tópico será apresentado o resultado de entrevistas semi-estruturadas
realizadas com 2 (duas) empresas metalúrgicas do estado do Espírito Santo, que já
possuem reconhecida experiência na produção de estruturas metálicas para a
construção civil no sub-setor de edificações. A entrevista contou com uma “Pergunta
Fundamental”, que deverá dar maior liberdade de resposta aos entrevistados e um
”Roteiro pré-estabelecido” com a finalidade de estimular as respostas desejadas
caso sejam obtidas na Pergunta Fundamental.
O Roteiro pré-estabelecido foi feito a partir do roteiro desenvolvido por Conde (2001)
e aborda os seguintes temas:
166
Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de
construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.
• aspectos técnicos;
• aspectos gerenciais; e
• aspectos financeiros.
As entrevistas foram realizadas utilizando um gravador digital, para posterior análise
e descrição resumida das respostas obtidas.
4.2. ENTREVISTA SEMI-ESTRUTURADA: PERGUNTA FUNDAMENTAL E
ROTEIRO PARA A ENTREVISTA
4.2.1. Pergunta fundamental
• A empresa tem interesse de executar módulos pré-fabricados em LSF caso
seja solicitado em projeto? Porque?
Obs: As demais perguntas serão feitas caso não haja nas primeiras perguntas uma
resposta conclusiva.
4.2.2. Roteiro para os aspectos técnicos
• A empresa tem dificuldade/facilidade de compra dos materiais como perfis de
aço leve, parafusos, bobinas?
• A empresa tem dificuldade/facilidade quanto ao espaço físico para a produção
de estruturas espaciais em perfis de aço leve?
• A empresa tem dificuldade/facilidade quanto a aquisição de equipamentos
para produzir estruturas espaciais (como painéis) aparafusadas ou soldadas
em perfis de aço leve?
• A empresa tem dificuldade/facilidade quanto a capacidade técnica dos seus
funcionários de analisar um projeto estrutural em perfis de aço leve e executá-
lo conforme especificado?
167
Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de
construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.
• A empresa tem dificuldade/facilidade em assumir a responsabilidade técnica
em longo prazo quanto à estabilidade estrutural e a durabilidade das
estruturas espaciais em perfis de aço leve produzidas?
• A empresa tem dificuldade/facilidade a no que diz respeito a produção de
perfis de aço leve a partir de bobinas perfiladas em perfiladeiras operadas
computacionalmente onde é possível produzir perfis com medidas exatas as
do projeto estrutural?
• A empresa tem dificuldade/facilidade quanto a aquisição de equipamentos de
transporte interno das estruturas como esteiras e pontes rolantes?
4.2.3. Roteiro para os aspectos gerenciais
• A empresa tem dificuldade/facilidade quanto a realização de procedimentos
de avaliação de recebimento de material?
• A empresa tem dificuldade/facilidade de realizar ensaios específicos para
estruturas espaciais em perfis de aço leve?
• A empresa tem dificuldade/facilidade em gerenciar a produção de estruturas
espaciais em perfis de aço leve?
• A empresa tem dificuldade/facilidade possui em gerenciar a produção de
estruturas espaciais em perfis de aço leve em série, ou seja, disponibilizando
pessoal, equipamentos e espaço físico especificamente para a produção dos
módulos?
• A empresa tem dificuldade/facilidade de interagir com demais agentes da
cadeia produtiva como empresas transportadoras e montadoras?
• A empresa tem dificuldade/facilidade em montar uma linha de montagem
específica para a produção destes módulos com a finalidade de se produzir
outras edificações com a mesma tecnologia? Por quê?
168
Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de
construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.
4.2.4. Roteiro da entrevista para os aspectos financeiros
• A empresa tem dificuldade/facilidade em investir em procedimentos de
avaliação para recebimento de material?
• A empresa tem dificuldade/facilidade em investir em equipamentos de ensaio
específicos avaliar componentes estruturais?
• A empresa tem dificuldade/facilidade em investir na compra de equipamentos
como perfiladeiras e pontes rolantes, para a produção e transporte interno de
estruturas espaciais pré-fabricadas em perfis de aço leve?
• Na existência de um projeto macro, envolvendo demais agentes da cadeia
produtiva, a empresa teria interesse em investir na fabricação de módulos
semi-acabados, com estrutura, placas de fechamento, instalações,
acabamento, etc?
4.3. RESULTADO DAS ENTREVISTAS NAS EMPRESAS METALÚRGICAS
As entrevistas foram realizadas com os gerentes de produção de duas empresas
metalúrgicas situadas no município de Serra-ES.
Segue abaixo a opinião sobre os aspectos principais abordados pelos entrevistados
quanto à viabilidade das empresas em produzir os módulos em LSF.
4.3.1. Empresa 1
4.3.1.1. Resposta à pergunta fundamental
A empresa não possui a capacidade de executar os módulos pré-fabricados em
perfis de alço leve.
4.3.1.2. Motivos quanto aos aspectos técnicos
Segundo o entrevistado, a empresa não trabalha com perfis de aço leve, não possui
atualmente fornecedores dos perfis e dos componentes como parafusos e
169
Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de
construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.
cantoneiras necessários para a montagem da estrutura. A empresa, no entanto,
trabalha com desbobinamento de chapas de baixa espessura, e poderia, caso
possuísse perfiladeiras (máquinas que fazem à dobra dos perfis nas dimensões
especificadas em projeto), produzir os perfis necessários para a fabricação das
estruturas em LSF.
Segundo o entrevistado, atualmente a empresa não possui espaço físico construído,
de maneira a disponibilizar para a montagem das estruturas. O atual espaço físico
da empresa já está voltado para outras linhas de produção. No entanto, a área de
terreno da empresa permite uma considerável ampliação das atuais instalações.
Segundo o entrevistado, a empresa não possui todos os equipamentos necessários
para a produção dos perfis em série, neste caso as perfiladeiras e os slitters
(máquinas que fazem o corte de bobinas nas dimensões exatas para a produção
dos perfis em série nas perfiladeiras). A empresa possui os seguintes equipamentos
necessários para a produção dos módulos: desbobinadeira; esteiras rolantes; ponte
rolante de 7,0t e dobradeiras que fazem a mesma função das perfiladeiras, mas que
só são economicamente viáveis para a formação de perfis a frio entre 4,76 e
12,50mm, enquanto que o perfil em LSF chega no máximo a 3,0mm.
Segundo o entrevistado, com a atual estrutura, a empresa também teria que assumir
certos riscos com relação a responsabilidade técnica sobre os módulos estruturais,
pois também não possui os equipamentos necessários para realizar ensaios de
resistência em perfis e estruturas espaciais. O entrevistado afirmou que não há
equipamentos dessa natureza no estado do Espírito Santo e que faz apenas o
controle de recebimento de matéria prima. Quando há necessidade se fazer ensaios
laboratoriais, manda o material para laboratórios situados no Rio de Janeiro e em
Macaé.
Segundo o entrevistado a empresa possui certa dificuldade de análise e de
produção dos módulos de perfis de aço leve por não possuir a cultura de montagem
de estruturas, mas afirmou que possui profissionais com formação suficiente para a
análise de projetos de estruturas e gerenciar sua execução.
170
Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de
construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.
4.3.1.3. Motivos quanto aos aspectos gerenciais
O entrevistado afirmou que a empresa não possui dificuldade em fazer a avaliação
de recebimento dos materiais da sua linha de produção, mas que no caso de
produção dos módulos, haveria necessidade de maior conhecimento a respeito dos
materiais necessários para a sua produção.
O entrevistado afirmou ainda que não possui equipamentos de ensaio para análise
de resistência de estruturas e que não tem como avaliar com as informações
passadas na entrevista, as dificuldades gerenciais para a produção de estruturas
espaciais seja por encomenda unitária, seja por encomenda em série.
O entrevistado afirmou ter boa interação com demais agentes da cadeia produtiva,
como transportadoras e empresas de montagem de estruturas metálicas.
4.3.1.4. Motivos quanto aos aspectos financeiros
Segundo o entrevistado a empresa possui capacidade de investimento em
procedimentos específicos de avaliação de recebimento de materiais, e de compra
de equipamentos de produção. A empresa não soube afirmar quanto ao
investimento em equipamentos de ensaio por terceirizar atualmente todos os
ensaios técnicos realizados na sua produção.
O entrevistado afirmou ainda que a empresa possui a cultura de investimento em
novos negócios e que teria interesse em investir na produção de módulos pré-
fabricados mas que para isso seria imprescindível conhecer os custos totais e a
rentabilidade dos investimentos.
4.3.2. Empresa 2
4.3.2.1. Resposta à pergunta fundamental
De acordo com o entrevistado, a empresa não possui a capacidade de executar os
módulos pré-fabricados em perfis de alço leve.
4.3.2.2. Motivos quanto aos aspectos técnicos
171
Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de
construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.
O entrevistado afirmou que a empresa não trabalha com perfis de aço leve e,
desconhece os fornecedores da matéria prima necessária para execução dos
módulos.
O entrevistado afirmou que a empresa não possui espaço físico construído
disponível para a montagem de estruturas espaciais e que o atual espaço físico já
está destinado para outras linhas de produção. O entrevistado afirmou no entanto
que a empresa conta com áreas de reserva no próprio terreno para necessidades
futuras de ampliação das instalações.
O entrevistado afirmou que a empresa não possui os equipamentos necessários
para a produção dos perfis de LSF em série, neste caso as desbobinadeiras,
perfiladeiras e os slitters. A empresa possui, no entanto alguns equipamentos
necessários para a produção dos módulos, como pontes rolantes e pórticos com
capacidade de até 20t; esteiras rolantes; empilhadeiras e dobradeiras ( que no
mesmo caso da empresa anterior, faz a mesma função das perfiladeiras, mas não
são economicamente viáveis para dobras de perfis abaixo de 3,0mm como o caso
do LSF).
Segundo o entrevistado, a empresa também não possui equipamentos para
realização de ensaios e que o controle de qualidade adotado consiste na compra de
aços certificados. O entrevistado afirmou que a empresa não possui atualmente
capacidade de análise e de produção dos módulos de perfis de aço leve por não
possuir a cultura de montagem de estruturas.
4.3.2.3. Motivos quanto aos aspectos gerenciais
O entrevistado afirmou que a empresa faz a avaliação de recebimento dos materiais
da sua linha de produção mas que não tem como afirmar se teria condições de
avaliar os insumos da tecnologia em LSF.
O entrevistado afirmou que existem dificuldades gerenciais para a produção de
estruturas espaciais seja por encomenda unitária, seja por encomenda em série
devido a empresa não possuir o know-how de montagem de perfis de baixa
espessura e aparafusados e trabalhar somente com perfis usinados e soldados de
maior espessura.
172
Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de
construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.
O entrevistado afirmou que a empresa conhece e tem boa interação com empresas
de montagem de estruturas metálicas espaciais, mas somente montagem de
estruturas com perfis de aço de maior espessura que o LSF.
4.3.2.4. Motivos quanto aos aspectos financeiros
O entrevistado afirmou que a empresa possui capacidade e interesse de
investimentos em compra de equipamentos de produção e em capacitação de mão
de obra. O entrevistado não soube afirmar quanto ao investimento em equipamentos
de ensaio por desconhecer sua rentabilidade.
O entrevistado afirmou que a empresa possui a cultura de investimento em novos
negócios, mas que dificilmente teria interesse de investir na compra dos
equipamentos necessários e na formação de mão de obra para viabilizar a produção
de perfis e de montagem dos módulos por ter o seu foco de mercado voltado para as
atividades de offshore, principalmente atividades ligadas a extração de petróleo.
173
Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras
5. CONCLUSÕES E CONTRIBUIÇÕES FUTURAS
5.1. SÍNTESE
A pesquisa desenvolvida nesta dissertação possibilitou o desenvolvimento de
conceito sobre construção industrializada utilizando módulos pré-fabricados em Light
Steel Framing – LSF até então pouco discutido no Brasil.
A pesquisa possibilitou também identificar vantagens e desvantagens da construção
modular em LSF com relação aos demais métodos construtivos, os caminhos e os
obstáculos para o seu desenvolvimento no Brasil, mais especificamente no estado
do Espírito Santo.
As poucas publicações a respeito de construção modular no Brasil fizeram com que
a revisão bibliográfica tivesse seu alicerce conceitual a partir de publicações
estrangeiras e da compilação de publicações nacionais cujos temas fossem afins à
tecnologia estudada. O resultado da revisão bibliográfica é, portanto, uma síntese
174
Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras
das informações disponíveis a respeito da construção modular em LSF
possibilitando dessa forma a construção conceitual e técnica necessárias para o
desenvolvimento de projetos de arquitetura em nível de ensaio projetual.
Em avaliação aos resultados alcançados com o Ensaio Projetual, acredita-se neste
trabalho que as informações obtidas na revisão bibliográfica, bem como a
metodologia adotada proporcionaram um resultado de projeto promissor para
desenvolvimento futuro de um projeto executivo do ensaio realizado.
Com relação ao estudo de viabilidade de desenvolvimento da tecnologia de
construção modular em LSF no Espírito Santo, nas pesquisas realizadas com as
empresas metalúrgicas ficou claro que existem dificuldades com relação aos
aspectos técnicos, gerenciais e financeiros das empresas entrevistadas para se
tornar viável a produção local da tecnologia construtiva.
Apesar de não ter sido assunto recorrente no desenvolvimento da pesquisa,
acredita-se que o desenvolvimento de tecnologias industrializadas para a construção
civil pode ajudar a viabilizar a sustentabilidade econômica e social, além de
possibilitar a melhoria da qualidade da construção nos seus diversos aspectos,
configurando-se como mais uma opção no combate ao déficit habitacional, um dos
maiores problemas do país.
5.2. CONCLUSÕES DE CARÁTER GERAL
Através da pesquisa desenvolvida tornou-se possível atingir integralmente os
objetivos iniciais do trabalho relativos a:
• sistematizar informações a respeito de construções modulares em LSF com
ênfase nas técnicas, materiais, métodos e padrões construtivos;
• analisar a cadeia produtiva local e a possibilidade da produção de módulos
pré-fabricados em LSF.
• propor soluções técnicas e projetuais para construção modular em LSF com
ênfase nas questões relativas a transporte, montagem e produção.
175
Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras
E parcialmente os objetivos relativos a:
• estudo da viabilidade do desenvolvimento da tecnologia de construção
modular em LSF no Espírito Santo.
• análise do processo de desenvolvimento projetual de arquitetura de edificação
com programa de usos pré-definido utilizando módulos pré-fabricados, sua
relação com demais projetos e com a logística de construção desde a sua
produção, passando pelo transporte até a montagem no canteiro de obras.
Considera-se de uma forma geral, que o trabalho atingiu a maior parte de seus
objetivos, obtendo de forma sistematizada as informações a respeito da tecnologia
nos seus diversos aspectos, representando uma grande possibilidade de inovação
tecnológica nos setores de projeto, planejamento e construção de edificações para
diversos fins, destacando-se as edificações com grande número de repetições e que
necessitem de velocidade de conclusão.
5.3. CONCLUSÕES DE CARÁTER ESPECÍFICO
5.3.1. Relativas ao ensaio projetual
Apesar deste trabalho não ter chegado a um nível de projeto executivo para
construção modular em LSF, considera-se que os resultados alcançados no ensaio
projetual são bastante consistentes, consistência esta proporcionada pela revisão
bibliográfica, pelo atendimento ao programa de usos, pelo atendimento à legislação
vigente e pelas análises realizadas de transporte e montagem dos módulos no
canteiro de obras.
Considera-se que para um maior avanço nesta etapa teria sido interessante o
desenvolvimento de demais projetos (hidrossanitário, elétrico, e de lógica, por
exemplo) e também do detalhamento do projeto estrutural, no que diz respeito ao
dimensionamento das ligações principalmente no que se refere ao desenvolvimento
de tecnologias adaptáveis à montagem na fábrica e posterior conexão in loco.
Durante o desenvolvimento projetual da edificação, foi possível entender a
importância da presença de uma equipe multidisciplinar nas fases iniciais de
176
Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras
desenvolvimento de um projeto de natureza industrializada. No caso do ensaio
projetual realizado foi fundamental a presença na equipe de profissionais das áreas
de estruturas e de transporte e de um orientador especialista em produção civil.
5.3.2. Relativas às etapas de transporte e montagem
Do ponto de vista do transporte dos módulos do local de fabricação até o canteiro de
obras e da montagem, considera-se nesta fase de ensaio projetual, que o resultado
obtido condiz com o atual estágio do projeto.
A metodologia utilizada, a de basear a veracidade das informações em uma única
fonte, (neste caso uma das maiores empresas locais de transporte de cargas
indivisíveis) foi satisfatória. As informações obtidas possibilitaram o aprofundamento
técnico e teórico a respeito da tecnologia estudada e do estudo da legislação
incidente, tornando possível conhecer os devidos caminhos a se percorrer no
desenvolvimento de projetos que necessitem de transporte de cargas indivisíveis
como o caso da construção modular.
Acredita-se, no entanto, que para o desenvolvimento de um projeto executivo, torna-
se necessário uma análise mais aprofundada das etapas de transporte e montagem,
através da utilização de recursos computacionais mais direcionados para tal
finalidade ainda inexistentes na empresa de transportes pesquisada, por não ser seu
foco de mercado.
5.3.3. Relativas à fabricação
As entrevistas realizadas possibilitaram uma análise dos aspectos técnicos,
financeiros e gerenciais existentes e carentes necessários para a produção local dos
módulos pré-fabricados em LSF.
Apesar das entrevistas realizadas terem possibilitado a real análise a respeito da
capacidade local de produção dos módulos, ambos os entrevistados solicitaram, ao
longo das entrevistas, informações relativas ao custo de montagem de uma unidade
fabril de produção dos módulos bem como demonstraram insegurança quanto à
aceitação do mercado por parte da tecnologia apresentada.
177
Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras
5.4. CONCLUSÕES RELATIVAS ÀS PERGUNTAS DA PESQUISA
5.4.1. Pergunta geral
É viável a construção modular em Light Steel Frame no estado do Espírito Santo?
Não. A falta da infra-estrutura técnica e gerencial das empresas metalúrgicas, bem
como o desconhecimento da tecnologia acaba por tornar atualmente inviável a
construção modular em Light Steel Frame no Espírito Santo. No entanto, com a
publicação deste trabalho, e de outros no futuro, espera-se que a falta de
conhecimento da tecnologia não seja mais um empecilho.
5.4.2. Perguntas específicas
Quais são os fatores técnicos e sócio-econômicos que estão relacionados à
construção utilizando módulos pré-fabricados em Light Steel Frame no estado do
Espírito Santo? Considera-se que, através da análise conceitual do que é a
construção modular e a etapa de projetos e análise da cadeia produtiva local
(transporte, montagem e fabricação), foi possível delimitar de maneira satisfatória os
fatores relativos ao desenvolvimento de um ensaio projetual.
No entanto, para a viabilização da construção modular, os fatores delimitados
correspondem apenas a uma parte dos fatores técnicos e sócio-econômicos
necessários à viabilização da construção modular. Demais fatores relativos ao
detalhamento do sistema construtivo, a uma análise mais profunda das etapas de
fabricação, transporte, montagem e análise de mercado, necessários à viabilização
da construção modular em LSF, não foram delimitados.
Quais são os aspectos relativos a projeto de arquitetura e engenharia para
construção modular em Light Steel Frame? Como estes aspectos devem ser
tratados? Considera-se que os principais aspectos relativos ao desenvolvimento de
projetos de arquitetura e de engenharia para construção modular em LSF e a forma
como devem ser conduzidos, foram apresentados neste trabalho. Sabe-se, no
entanto, que outros aspectos relativos principalmente a gestão de projetos e a
engenharia simultânea poderiam ter sido abordados, mas não o foram, em virtude
deste trabalho ter optado por abordagem mais voltada para o desenvolvimento de
tecnologias construtivas que propriamente para questões relativas à gerência de
projetos em si.
178
Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras
Quais são os aspectos relativos ao planejamento e controle da construção modular
em Light Steel Frame no que diz respeito às etapas de transporte, montagem e
fabricação? Como estes aspectos devem ser tratados? A pesquisa realizada
conseguiu responder a pergunta apenas com relação aos aspectos de planejamento
da construção modular nas etapas de transporte, montagem e fabricação e como
estes aspetos devem ser conduzidos. Os aspectos relativos ao controle destes
processos, dizem respeito à logística integrada de produção, que controla o
processo de produção como um todo, a qual não foi desenvolvida neste trabalho.
5.5. PERSPECTIVAS FUTURAS DE PESQUISA
Considerando o que foi desenvolvido nesta dissertação, propõem-se as seguintes
ações futuras:
• desenvolvimento de pesquisa voltada para a gestão de projetos e engenharia
simultânea na Construção Modular em LSF
• disseminação deste trabalho para áreas como a Engenharia de Produção
com objetivo de estimular o desenvolvimento de pesquisas relativas a
fabricação dos módulos e ao desenvolvimento de logística integrada de
produção, transporte e montagem. Especificamente com relação à logística
de transporte e de montagem, seria interessante pesquisa que fizesse uma
abordagem a respeito métodos e ferramentas de transporte e armazenagem
utilizadas por empresas relacionadas a operações portuárias de contêineres.
• desenvolvimento de pesquisas em áreas com pouca ou nenhuma publicação
na construção modular em LSF como instalações hidráulicas e instalações
elétricas;
• desenvolvimento de pesquisas com aprofundamento relativo à estrutura de
Construção Modular em LSF de maneira geral, e especificamente com
relação à vibrações de piso e ao dimensionamento das ligações estruturais e
ligações entre estrutura e componentes de vedação.
179
Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras
• desenvolvimento de um protótipo, através do detalhamento do Ensaio
Projetual desenvolvido, com a finalidade de apresentar a tecnologia aos
agentes locais e a comunidade técnica em geral.
180
Referências
REFERÊNCIAS
ANANDA PRODUTOS EM AÇO GALVANIZADO. Características das Telhas
Termoacústicas. Artigo Técnico. Disponível em< http://www.metalica.com.br >.
Acesso em Novembro de 2007.
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. Dimensionamento de
estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio – procedimentos: NBR
14323. Rio de Janeiro, 1999.
____________. Componentes construtivos estruturais. Determinação da
resistência ao fogo: NBR 5828. Rio de Janeiro, 1984.
____________. Saída de Emergência em Edificações: NBR 9077. Rio de Janeiro,
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Anexos
ANEXOS
ANEXO A – Plantas Técnicas
ANEXO B – Perspectivas
ANEXOB.1-PERSPECTIVASPANORÂMICAS
ANEXOB.2-PERSPECTIVASEXTERNAS
ACESSOPRINCIPAL
FACHADA OESTESOMBREADA
ANEXOB.3-PERSPECTIVASINTERNAS
RAMPA DE ACESSO
CORREDORERAMPA DE ACESSO
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