UNIVERSIDADE DO VALE DO TAQUARI CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE O SISTEMA CONSTRUTIVO DE ALVENARIA ESTRUTURAL E O SISTEMA CONSTRUTIVO DE LIGHT STEEL FRAMING EM RESIDÊNCIA DE ALTO PADRÃO Luan Ademar Zeni Lajeado/RS, novembro de 2022 Luan Ademar Zeni ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE O SISTEMA CONSTRUTIVO DE ALVENARIA ESTRUTURAL E O SISTEMA CONSTRUTIVO DE LIGHT STEEL FRAMING EM RESIDÊNCIA DE ALTO PADRÃO Monografia apresentada na disciplina de Trabalho de Conclusão II, do curso de Engenharia Civil, da Universidade do Vale do Taquari - Univates, como parte da exigência para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientadora: Profa. Ma. Rebeca Jéssica Schmitz Lajeado/RS, novembro de 2022 Luan Ademar Zeni ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE O SISTEMA CONSTRUTIVO DE ALVENARIA ESTRUTURAL E O SISTEMA CONSTRUTIVO DE LIGHT STEEL FRAMING EM RESIDÊNCIA DE ALTO PADRÃO A Banca examinadora abaixo aprova a Monografia apresentada no componente curricular Trabalho de Conclusão de Curso II, do Curso de Engenharia Civil, da Universidade do Vale do Taquari – Univates, como parte da exigência para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil: Profa. Ma. Rebeca Jéssica Schmitz - orientadora Universidade do Vale do Taquari - Univates Prof. Me. Rafael Mascolo Universidade do Vale do Taquari - Univates Ma. Bibiana Rossato Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS Lajeado/RS, 09 de dezembro de 2022 AGRADECIMENTOS Agradeço à minha família, noiva, sogros, compadres e amigos pelo apoio nos momentos complicados, pela paciência com a falta de tempo, pelo incentivo incondicional para conclusão do curso e por estarem presentes em minha vida, pois “uma base forte é essencial para um grande crescimento”. Agradeço também à minha orientadora, Professora Rebeca, aos demais professores e colegas do curso de engenharia civil que colaboraram na minha trajetória durante a graduação, do início até a elaboração deste trabalho. RESUMO O setor da construção civil vem buscando sistemas construtivos mais eficientes no mundo inteiro, de modo que aumente a produtividade no canteiro de obras, reduza o desperdício de materiais e atenda a uma demanda crescente por moradias. Todas essas questões têm um impacto direto nos custos, neste contexto, este trabalho visa realizar uma comparação de preços entre os sistemas construtivos em alvenaria estrutural, denominado sistema autoportante, e o Light Steel Framing (LSF). Através de uma residência unifamiliar de alto padrão executada em alvenaria estrutural, e da modelagem de uma edificação alternativa em LSF com base no projeto existente, foi realizado o levantamento dos quantitativos de projeto para execução de cada uma das edificações. Após, foi orçado, de acordo com as composições de serviços do Sistema Nacional de Pesquisas de Custos e Índices da Construção Civil (SINAPI) e por meio de pesquisa de mercado com empresas que realizam o serviço ou que vendem os materiais utilizados. Os resultados mostraram que existem grandes diferenças nos preços associados à execução da fundação, estrutura e fechamento dos dois sistemas, uma vez que o sistema em LSF apresentou, em uma das propostas de orçamento, um preço de metro quadrado de obra sendo 48,02% superior ao sistema em alvenaria estrutural. Por meio do comparativo de preços, constatou-se que o sistema em LSF não é uma alternativa economicamente atrativa em relação ao sistema em alvenaria estrutural. Palavras-chave: alvenaria estrutural; light steel framing; residência alto padrão. ABSTRACT The civil construction sector has been seeking more efficient construction systems worldwide, in order to increase productivity at the construction site, reduce material waste and meet a growing demand for housing. All these issues have a direct impact on costs, in this context, this work aims to compare prices between constructive systems in structural masonry, called self-supporting system, and the Light Steel Framing (LSF). Through a high standard single-family residence executed in structural masonry, and the modeling of an alternative building in LSF based on the existing project, a survey was carried out of the project quantities for the execution of each of the buildings. Afterwards, it was budgeted, according to the composition of services of the National System of Surveys of Costs and Civil Construction Indexes (SINAPI) and through market research with companies that perform the service or that sell the materials used. The results showed that there are great differences in the prices associated with the execution of the foundation, structure and closure of the two systems, since the LSF system presented, in one of the budget proposals, a price per square meter of work being 48,02% superior to the structural masonry system. Through price comparison, it was found that the LSF system is not an economically attractive alternative to the structural masonry system. Keywords: structural masonry; light steel framing; high standard residence. LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Sistema da alvenaria estrutural ............................................................................. 19 Figura 2 – Paginação em paredes ........................................................................................... 26 Figura 3 –Travamento em paredes ......................................................................................... 27 Figura 4 – Representação esquemática de uma edificação em Light Steel Framing ............. 33 Figura 5 – Tipos de seção transversal para PFF ..................................................................... 35 Figura 6 – Painel estrutural de Light Steel Framing .............................................................. 36 Figura 7 – Painel estrutural de Light Steel Framing com abertura ........................................ 37 Figura 8 – Contraventamento com fita de aço galvanizado em formato de X ....................... 38 Figura 9 – Painel de entrepiso em Light Steel Framing ......................................................... 39 Figura 10 – Elementos da armação com caibros .................................................................... 40 Figura 11 – Elementos da armação com tesouras ................................................................... 41 Figura 12 – Ligações dos elementos da armação com tesouras ............................................. 42 Figura 13 – Detalhe esquemático de ancoragem em uma fundação tipo sapata corrida ........ 43 Figura 14 – Detalhe esquemático de ancoragem em uma fundação tipo radier ..................... 44 Figura 15 – Esquema de ancoragem química com barra roscada .......................................... 45 Figura 16 – Esquema de ancoragem com fita metálica .......................................................... 46 Figura 17 – Esquema de ancoragem fixada na guia com barra roscada tipo “J” ................... 47 Figura 18 – Esquema de ancoragem fixada no montante com barra roscada tipo “J” ........... 47 Figura 19 – Pontas dos parafusos auto atarraxantes ............................................................... 52 Figura 20 – Tipos de cabeças de parafusos ............................................................................ 52 Figura 21 – Esquema das etapas previstas ............................................................................. 57 Figura 22 – Planta baixa da edificação em estudo ................................................................. 60 Figura 23 – Fachadas da edificação em estudo ...................................................................... 61 Figura 24 – Propriedades da parede de cortina representando o painel de LSF de 9 cm ....... 67 Figura 25 – Propriedades da parede de cortina representando o painel de LSF de 14 cm ..... 68 Figura 26 – Modulação final da edificação alternativa em LSF ............................................ 72 Figura 27 – Numeração dos painéis autoportantes ................................................................. 76 Figura 28 – Propriedades da laje de fundação ........................................................................ 78 Figura 29 – Componentes da laje de fundação ....................................................................... 78 Figura 30 – Estrutura da edificação alternativa ...................................................................... 79 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Espessura dos perfis montantes para pé direito de 2,80 m, com bloqueador à meia altura, suportando somente cargas do telhado e forro ................................................... 66 Tabela 2 – Alterações nas dimensões e áreas dos ambientes ................................................. 70 Tabela 3 – Alterações nas dimensões das janelas ................................................................... 71 Tabela 4 – Cargas exercidas pela edificação alternativa sobre sobre as fundações ............... 77 Tabela 5 – Custos totais de cada grupo de serviços da edificação existente .......................... 80 Tabela 6 – Custos totais de cada grupo de serviços da edificação alternativa considerando a proposta da Empresa A ........................................................................................................ 82 Tabela 7 – Custos totais de cada grupo de serviços da edificação alternativa considerando a proposta da Empresa B ........................................................................................................ 83 Tabela 8 – Custos totais de cada grupo de serviços da edificação alternativa considerando a proposta da Empresa C ........................................................................................................ 84 Tabela 9 – Comparativo dos custos por metro quadrado de obra ........................................... 84 Tabela 10 – Valores com aplicação do BDI ............................................................................ 85 Tabela 11 – Comparativo dos preços por metro quadrado de obra ........................................ 85 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABCEM Associação Brasileira da Construção Metálica ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas BDI Benefícios e Despesas Indiretas CBCA Centro Brasileiro da Construção em Aço IBS Instituto Brasileiro de Siderurgia LSF Light Steel Framing OBS Oriented Strand Board PFF Perfis Formados a Frio PCI Proposta de Construção Individual SINAPI Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil TCU Tribunal de Contas da União SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 13 1.1 Problema de pesquisa 14 1.2 Objetivos 14 1.2.1 Objetivo geral 14 1.2.2 Objetivos específicos 14 1.3 Justificativa da pesquisa 15 1.4 Delimitação da pesquisa 15 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 16 2.1 Sistemas construtivos 16 2.2 Alvenaria estrutural 16 2.2.1 Fundações 19 2.2.2 Componentes da alvenaria 20 2.2.2.1 Bloco estrutural 20 2.2.2.2 Argamassa de assentamento 21 2.2.2.3 Graute 22 2.2.2.4 Armaduras 23 2.2.3 Lajes 23 2.2.4 Modulação 24 2.2.5 Execução da alvenaria 26 2.2.5.1 Marcação da alvenaria 27 2.2.5.2 Elevação da alvenaria 27 2.2.6 Vantagens e desvantagens 28 2.2.7 Requisitos para as edificações em alvenaria estrutural 29 2.3 Light Steel Framing 30 2.3.1 Fundações do sistema 32 2.3.2 Componentes da estrutura 33 2.3.2.1 Painéis 33 2.3.2.2 Lajes 37 2.3.2.3 Coberturas 38 2.3.3 Ancoragem dos painéis 41 2.3.3.1 Ancoragem química com barra roscada 43 2.3.3.2 Ancoragem com fita metálica 44 2.3.3.3 Ancoragem com barra roscada tipo “J” 45 2.3.3.4 Ancoragem provisória 46 2.3.4 Fechamento dos painéis 47 2.3.4.1 Placas OSB 48 2.3.4.2 Placas cimentícias 48 2.3.4.3 Placas de gesso acartonado 49 2.3.5 Isolamento termoacústico 50 2.3.6 Ligações 50 2.3.7 Vantagens e desvantagens do Light Steel Framing 52 2.3.8 Requisitos para as edificações em Light Steel Framing 52 2.4 Orçamento na construção civil 54 3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 56 3.1 Estratégia de pesquisa 57 3.2 Estudo de caso 58 3.3 Descrição da edificação existente em alvenaria estrutural 60 3.4 Modelagem e pré-dimensionamento da edificação alternativa em LSF 61 3.5 Orçamento das edificações 62 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 64 4.1 Modelagem e pré-dimensionamento 64 4.2 Cargas estruturais 72 4.3 Análise de preços 79 4.3.1 Custos da edificação existente 79 4.3.2 Custos da edificação alternativa 80 4.3.2.1 Proposta A 81 4.3.2.2 Proposta B 82 4.3.2.3 Proposta C 83 4.3.3 Comparativo de preços 84 5 CONCLUSÃO 87 REFERÊNCIAS 89 APÊNDICES 93 13 1 INTRODUÇÃO O crescimento populacional e os avanços tecnológicos trazem uma série de desafios e inovações para a Engenharia Civil, por isso, Santiago, Freitas e Crasto (2012) explicam que o setor da construção civil vem buscando sistemas construtivos mais eficientes no mundo inteiro, de modo que aumente a produtividade no canteiro de obras, reduza o desperdício de materiais e atenda a uma demanda crescente por moradias. Porém, a atual situação na indústria da construção civil já era prevista, conforme exposto por Resende, Taigy e Silva (1998), pois as alternativas propostas para melhorar o desempenho sobre os eventuais desperdícios são uma necessidade do setor, apesar da resistência às inovações, da incessante competição entre as empresas e do aumento da demanda por parte dos consumidores de projetos de edificações. Entretanto, as pesquisas do Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA) em parceria com a Associação Brasileira da Construção Metálica (ABCEM) registraram para 2020 que a produção de estruturas de aço cresceu 24,9% em relação ao ano anterior, enquanto que o estudo denominado Cenário dos Fabricantes de Perfis Galvanizados - Light Steel Frame e Drywall (2020), em comparação a 2019, registrou aumento de 52,7% na produção do Light Steel Frame e de 17,2% na produção do Drywall, mantendo expectativas otimistas das empresas participantes do estudo para os próximos anos. Em contrapartida, vale destacar que a produção de estruturas de aço em 2020 foi superior a 1 milhão de toneladas, mas apenas 2% deste total foram destinados para obras residenciais, mostrando que ainda não há relevância 14 significativa na utilização desse sistema construtivo na comunidade da construção civil brasileira. O Brasil é atualmente um dos maiores produtores mundiais de aço, em razão do enorme potencial de seu parque industrial, apesar disso, a utilização desse material em edificações no país tem sido extremamente baixo. Neste contexto, Santiago, Freitas e Crasto (2012) afirmam que isso pode ser explicado pelo fato de que o uso do aço em sistemas construtivos exige além de profissionais bem preparados, projetos que sejam detalhados e integrados, pois só assim será possível reduzir os custos e o tempo da obra. Com este cenário de crescimento e desenvolvimento no Brasil quanto ao emprego do sistema construtivo em estudo, sabendo que trata-se de um sistema racionalizado e industrializado que colabora com o meio ambiente por ser sustentável, devido a técnica utilizar o mínimo de recursos naturais para a sua execução e ter baixa geração de resíduos, busca-se compreender através de uma análise de preços em comparação a outro sistema construtivo tradicionalmente conhecido, se este fator pode ser uma das causas do sistema ser pouco demandado pela sociedade em geral. 1.1 Problema de pesquisa O sistema construtivo em Light Steel Framing (LSF) é uma alternativa viável economicamente em relação ao sistema em alvenaria estrutural, considerando uma residência unifamiliar de alto padrão? 1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo geral Comparar os preços entre os sistemas construtivos em alvenaria estrutural, denominado sistema autoportante, e LSF, para uma residência unifamiliar de alto padrão, atualmente executada em alvenaria estrutural na cidade de Maquiné, Rio Grande do Sul. 1.2.2 Objetivos específicos Os objetivos específicos são: 15 a) avaliar as alterações necessárias na edificação para a alternativa em LSF, com base no projeto arquitetônico da edificação existente em alvenaria estrutural; b) comparar os preços da edificação existente em alvenaria estrutural e da edificação alternativa em LSF. 1.3 Justificativa da pesquisa Apesar do surgimento de novas tecnologias construtivas e de apresentar o início de uma mudança significativa, a construção civil em território nacional ainda é realizada de forma tradicionalista em diversos projetos residenciais. Porém, o mercado da construção civil passa por uma transformação significativa, à medida que cresce a necessidade de construções mais eficientes no momento de sua execução, as técnicas construtivas mais modernas ganham força no mercado em relação às outras. Diante do importante papel que a Engenharia Civil desempenha na industrialização e na sustentabilidade, aspectos vitais da sociedade contemporânea, muitos profissionais da área veem o uso do aço na construção civil como uma das opções para mudar o cenário do setor. Portanto, se faz necessário compreender se o preço para aplicação do LSF pode ser um dos fatores que contribuem para que o sistema construtivo não seja tão difundido no Brasil, apesar de se mostrar uma excelente alternativa, e atualmente ser tendência tanto nos Estados Unidos quanto em outros países desenvolvidos. Além disso, este trabalho constatou após as pesquisas bibliográficas, que não haviam tantos estudos comparativos entre os sistemas construtivos em LSF e alvenaria estrutural na execução de residências de alto padrão, principalmente na região do Vale do Taquari, o que torna a realização desta pesquisa útil, pois serve como material de consulta à comunidade da construção. 1.4 Delimitação da pesquisa O presente trabalho se delimita as análises relativas à estrutura, desconsiderando as instalações complementares, como os sistemas elétricos e hidrossanitários, além das louças e metais, pois estes itens não mudam significativamente os seus custos ao serem executados em ambos os sistemas construtivos. 16 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Sistemas construtivos Conforme Martucci e Basso (2002), os sistemas construtivos representam uma etapa tecnológica específica no processo de planejamento e construção de edificações, em outras palavras, sintetizam um conjunto de conhecimentos técnicos e organizacionais sobre materiais construtivos, componentes, subsistemas da edificação, máquinas, ferramentas e instrumentos utilizados na indústria da construção civil. Sabbatini (1989, p. 25) define sistema construtivo como “um processo construtivo de elevados níveis de industrialização e de organização, constituído por um conjunto de elementos e componentes inter-relacionados e completamente integrados pelo processo”. Martucci e Basso (2002) ressaltam que os sistemas construtivos podem ser subdivididos em vários subsistemas e, nesse sentido, ao desenvolver planos para uma edificação residencial, há uma infinidade de cenários que podem ser considerados, visto que, praticamente tudo é possível no plano projetual, entretanto, nem sempre será viável do ponto de vista da execução. 2.2 Alvenaria estrutural De acordo com Ramalho e Corrêa (2003), o sistema construtivo em alvenaria estrutural é considerado muito tradicional, devido à sua utilização ao longo de milhares de anos para executar os mais diversos tipos de estruturas. Segundo os mesmos autores, a execução destas estruturas ocorriam através da técnica de empilhamento dos blocos de pedra e argila, o que não impediu a criação de grandes obras que, atualmente, são consideradas 17 monumentos de alta importância histórica. Duarte (1998) ainda ressalta que após mais de 2000 mil anos, diversas obras monumentais, construídas em alvenaria de pedras e tijolos, são um exemplo de durabilidade e aceitação deste sistema construtivo, visto que algumas delas ainda são utilizadas. Conforme Ramalho e Corrêa (2003), a transferência de ações através de tensões de compressão é o conceito principal da alvenaria estrutural, sendo um fator crucial a ser considerado na criação dos projetos neste sistema construtivo. Ainda segundo os mesmos autores, as tensões de tração podem ser admitidas em certas peças, entretanto, essas tensões devem apresentar valores baixos e se limitar a pontos específicos da estrutura. Os autores destacam que caso esses critérios não sejam atendidos, mesmo que a estrutura possa ser tecnicamente viável, o processo tende a não ser adequado economicamente. Segundo Parsekian e Soares (2011), os edifícios em alvenaria estrutural possuem elementos que juntos servem de estrutura e vedação. Ainda, segundo os referidos autores, este sistema construtivo é normalmente recomendado quando não são esperadas alterações na arquitetura, sendo mais viável em edifícios residenciais com número limitado de pavimentos e paredes entre 4 e 5 metros. Para Sabbatini (1989), o principal elemento da alvenaria estrutural são as paredes, que devem resistir às cargas impostas pela edificação, bem como os pilares e vigas utilizados nas construções de concreto, aço ou madeira. O mesmo autor ainda ressalta que a distribuição das paredes deve ser feita de forma que cada uma contribua com a estabilidade do conjunto. Kalil (2007, p. 5) explica que “A concepção estrutural pode ser facilitada se alguns aspectos forem observados: forma; distribuição das paredes resistentes; lajes.”. Ainda segundo Kalil (2007, p. 5) “Um projeto arquitetônico em alvenaria portante será mais econômico na medida em que for mais repetitivo e tiver paredes coincidentes nos diversos pavimentos, dispensando elementos auxiliares ou estrutura de transição.”. Conforme apresentado na Figura 1, tem-se a formação estrutural deste sistema construtivo. 18 Figura 1 - Sistema da alvenaria estrutural Fonte: Kalil (2007, p. 5). De acordo com Kalil (2007), este tipo de sistema é dividido em dois tipos, a alvenaria estrutural não armada e armada. A autora exemplifica que a alvenaria não armada, é caracterizada por ser tradicionalmente utilizada em edificações de pequeno porte como residências e escritórios com até oito pavimentos, diferente da alvenaria armada, que pode ser utilizada em edifícios com até mais de vinte pavimentos. Conforme Tauil e Nese (2010), a principal diferença na execução destes dois tipos de sistema, é que, por exigências estruturais, a alvenaria armada recebe armaduras, de modo que as barras de aço são inseridas nos vazios dos blocos e em seguida preenchidos com graute. Já na alvenaria não armada, somente armaduras construtivas, como vergas, contravergas e cintas de amarração são utilizadas. Kalil (2007, p. 6) ressalta que “Na alvenaria estrutural não armada a análise estrutural não deve acusar esforços de tração.”. Em relação aos parâmetros que levam a adoção deste sistema construtivo, Ramalho e Corrêa (2003) destacam que o custo de execução da alvenaria estrutural é superior ao da execução da alvenaria de vedação, mas esse custo é compensado pelos benefícios da retirada de pilares e vigas da estrutura. Duarte (1998) ressalta que a utilização de blocos estruturais, 19 juntamente com a pressão para redução do custo de construção, aumenta a ocorrência de falhas construtivas. Para Ramalho e Corrêa (2003), a relação entre a altura das edificações em alvenaria estrutural e a viabilidade econômica, considerando os parâmetros atuais no Brasil, pode-se dizer que a alvenaria estrutural é adequada para edificações com no máximo 15 ou 16 pavimentos, pois acima desse número de pavimentos, a resistência à compressão dos blocos encontrados no mercado impede que a obra seja concluída sem um esquema de grauteamento generalizado, que é bastante dispendioso. Ainda segundo os autores, mesmo que a resistência à compressão do bloco fosse adequada, seria necessário o uso de armaduras e graute, pois as ações horizontais começariam a produzir tensões de tração significativas, e caso o número de pontos nessas condições for muito alto, a economia da obra ficará irreversivelmente comprometida. Ramalho e Corrêa (2003) destacam que o sistema construtivo em alvenaria estrutural costuma não ser indicado para obras que necessitam da utilização de grandes vãos, como edifícios comerciais ou residenciais de alto padrão, visto que o processo é mais adequado a obras que tenham os ambientes e os vãos menores, como é o caso de edifícios residenciais de padrão médio ou baixo. 2.2.1 Fundações Conforme Kalil (2007), os fatores que devem ser levados em consideração na escolha da fundação são a qualidade do local onde será realizada a construção, a localização e o valor da carga nas fundações, bem como os aspectos técnicos e econômicos impostos pelo mercado ou pelo cliente. Nesse sentido, explica como a relação entre a distribuição de cargas com as características do solo influenciam no tipo de fundação que deve-se utilizar da seguinte forma: Como na alvenaria estrutural as paredes são os elementos portantes, as cargas chegam às fundações de forma distribuída ao longo do comprimento das mesmas, favorecendo o emprego de fundações contínuas. Normalmente empregam-se sapatas contínuas, mas isso vai depender do tipo de solo onde se localiza a edificação. Uma alternativa para solos com baixa capacidade portante seria o uso de estacas alinhadas espaçadas entre si no máximo 3 m, onde sobre elas é executada uma viga baldrame para a distribuição das cargas (KALIL, 2007, p. 37-38). 20 2.2.2 Componentes da alvenaria Conforme Ramalho e Corrêa (2003, p. 6), “Entende-se por um componente da alvenaria uma entidade básica, ou seja, algo que compõe os elementos que, por sua vez, comporão a estrutura.”. Ainda segundo os autores, os principais componentes de uma parede em alvenaria estrutural são blocos, argamassa, graute e armaduras. 2.2.2.1 Bloco estrutural Ramalho e Corrêa (2003) definem os blocos ou unidades como os componentes fundamentais da alvenaria estrutural, pois são os principais responsáveis por definirem as características de resistência da edificação. Parsekian e Soares (2011) também afirmam que os blocos são os componentes fundamentais da alvenaria estrutural, visto que respondem por 80 a 95% do volume total. Os autores ainda explicam que estes são os principais elementos que contribuem para as características de resistência à compressão, estabilidade, resistência ao fogo e intempéries, além de um bom isolamento térmico e acústico. Conforme Kalil (2007, p. 7) “Os tijolos ou blocos que compõem a alvenaria podem ser constituídos de diferentes materiais, sendo os mais utilizados os cerâmicos ou de concreto.”. Ramalho e Corrêa (2003) explicam que, em termos de forma, as unidades podem ser maciças ou vazadas, sendo maciças aquelas que possuem índice de vazios de no máximo 25% da área total, pois caso os vazios ultrapassem esse valor, a unidade é classificada como vazada. Em relação à resistência característica à compressão que os blocos estruturais devem atender, a NBR 6136 (ABNT, 2016) especifica que o valor mínimo para blocos de concreto em paredes externas sem revestimento é de 6 MPa e 4,5 MPa para blocos de concreto em paredes internas ou externas com revestimento. Dessa forma, Ramalho e Corrêa (2003, p. 7) concluem que “[...] na prática, só podem ser utilizados blocos com resistência característica de no mínimo 4,5 MPa.”. Já para os blocos cerâmicos estruturais, a NBR 15270-1 (ABNT, 2017) estabelece que a resistência característica à compressão deve ser no mínimo de 4 MPa. Em se tratando das dimensões dos blocos, os blocos com comprimentos múltiplos de 15 cm e 20 cm são encontrados mais facilmente do Brasil, sendo eles respectivamente das famílias 29 e 39 cm (RAMALHO; CORRÊA, 2003). Conforme Manzione (2004), os blocos de concreto podem ser divididos em dois grupos devido às suas dimensões, sendo assim, têm-se os blocos modulares, que são 21 caracterizados por terem o comprimento igual a duas vezes a sua largura mais a junta, e os blocos não modulares, que não seguem esse critério. Ainda segundo o autor, a utilização de blocos modulares apresenta uma série de vantagens, sendo uma delas o uso da coordenação modular, técnica que dispensa o uso de blocos com medidas específicas, reduzindo o número de tipos de elementos na obra e facilitando o trabalho. Desta forma, Ramalho e Corrêa (2003, p. 13) explicam que “Uma unidade será sempre definida por três dimensões principais: comprimento, largura e altura.”. 2.2.2.2 Argamassa de assentamento De acordo com Ramalho e Corrêa (2003), a finalidade da argamassa de assentamento é ligar os blocos, transmitir e equalizar as tensões entre eles, absorver pequenas deformações e evitar a entrada de água e vento na estrutura. Segundo Parsekian e Soares (2011), areia, cimento, cal e água compõem a argamassa, que, em seu estado plástico, deve aderir às superfícies verticais e suportar o peso dos blocos superiores assentados no mesmo dia, além de ter a capacidade de reter água. Neste contexto, Ramalho e Corrêa (2003, p. 8), salientam que “[...] a argamassa deve reunir boas características de trabalhabilidade, resistência, plasticidade e durabilidade para o desempenho de suas funções.”. Conforme Parsekian e Soares (2011), as argamassas possuem dois estados distintos: plástico e endurecido, onde as principais características no estado plástico são trabalhabilidade e capacidade de retenção de água, enquanto as principais características no estado endurecido são adesão, resiliência, resistência à compressão e resistência à retração. Os autores também explicam que a resistência da argamassa à compressão não pode ser maior que a resistência do bloco, pois o uso de uma argamassa muito rígida faz com que ela não consiga absorver deformações, por outro lado, usar uma argamassa muito fraca, resulta em má adesão entre os blocos e pouca resistência à compressão, diminuindo a eficiência da alvenaria. Desta forma, Ramalho e Corrêa (2003, p. 8), ressaltam que “[...] a resistência à compressão da argamassa não é tão significativa para a resistência à compressão das paredes [...]”, pois, de acordo os mesmos autores “Mais importante que essa característica de resistência é a 22 plasticidade, que realmente permite que as tensões sejam transferidas de modo uniforme de uma unidade à outra.”. Segundo Kalil (2007), as principais funções da argamassa de assentamento são: a) unir as unidades para que as tensões sejam transferidas de forma uniforme entre elas; b) distribuir igualmente as cargas atuantes na parede; c) absorção de pequenas deformações a que a alvenaria está sujeita; d) compensar irregularidades dimensionais em unidades de alvenaria; e) fechar as juntas da edificação para evitar que a água e o vento entrem. Por fim, segundo Ramalho e Corrêa (2003), a espessura da junta horizontal de argamassa tem grande impacto na resistência final da alvenaria, pois não deve ser muito grossa, visto que a resistência da parede diminui conforme a espessura da junta de argamassa aumenta, mas também não pode ser muito fina, pois os blocos viriam a se encostar, provocando um acúmulo de tensões que comprometem a resistência da parede. 2.2.2.3 Graute Conforme Manzione (2004), o graute pode ser definido com um concreto de alta plasticidade, que através do aumento da seção transversal do bloco aumenta a resistência da parede à compressão. De acordo com Ramalho e Corrêa (2003), outra função do graute é gerar a solidarização do bloco com eventuais armaduras posicionadas em seus vazios, pois além de aumentar a capacidade à compressão da alvenaria, permite que as armaduras posicionadas combatam tensões de tração que a alvenaria não seria capaz de suportar sozinha. Segundo Kalil (2007, p. 21), em relação aos materiais que compõem o graute se comparados aos utilizados no concreto convencional, têm-se que “[...] as diferenças estão no tamanho do agregado (mais fino, 100% passando na peneira 12,5 mm) e na relação água/cimento.”. Ramalho e Corrêa (2003) explicam que o bloco, graute e ocasionalmente armadura combinadas funcionam de forma monolítica, semelhante ao que acontece com o concreto armado, para isso, o graute deve circundar completamente as armaduras e juntá-las, assim como o bloco, formando um conjunto único. Ainda segundo os autores, a resistência 23 característica do graute deve ser maior ou igual ao dobro da resistência característica do bloco. 2.2.2.4 Armaduras Conforme Ramalho e Corrêa (2003), as armaduras usadas na construção da alvenaria possuem as mesmas barras de aço usadas nas estruturas de concreto armado, porém, neste caso devem ser revestidas em graute para garantir que o restante dos componentes da alvenaria trabalhem em conjunto. Segundo Manzione (2004), as barras de aço devem ser usadas em conjunto com o graute, e sua função é combater os esforços de tração. De acordo com o referido autor, outra forma de utilizar as armaduras é como elemento de amarração entre paredes, conhecido como grampo. 2.2.3 Lajes Segundo Kalil (2007), as lajes neste método construtivo desempenham um papel significativo na estrutura da edificação, uma vez que as cargas são uniformizadas e transferidas para as paredes da construção. De acordo com Parsekian e Soares (2011, p. 127), os tipos de lajes que podem ser utilizados na alvenaria estrutural são “[...] lajes com vigotas pré-moldadas, pré-laje em painéis pré-moldados, painéis maciços pré-moldados, lajes maciças pré-moldadas no local.”. Os autores ressaltam que, o tipo de laje escolhido é determinado pelo número de andares, número de repetições da laje, tamanho da obra, disponibilidade de equipamentos, prazo de execução, entre outros fatores. Kalil (2007, p. 38) salienta que “[...] o ideal seria a execução de lajes maciças, pois garantem uma melhor transmissão e uniformização de cargas, podendo ser moldadas in loco ou pré-fabricadas, podendo ser armadas em uma ou duas direções.”. Neste contexto, a autora explica que as pré-fabricadas são mais usuais em edificações de grande porte, enquanto as moldadas in loco em edificações de pequeno e médio porte. 24 2.2.4 Modulação De acordo com Ramalho e Corrêa (2003), para que uma edificação em alvenaria estrutural seja econômica e racional é essencial realizar o procedimento de modulação dos blocos. Kalil (2007) explica que existem dois tipos de modulação, horizontal e vertical, em que o módulo horizontal, também conhecido como módulo de planta, é definido pelo comprimento e largura do bloco, enquanto a altura do bloco define o módulo vertical, que é utilizado em elevações. Conforme Parsekian e Soares (2011), em um projeto de alvenaria não deve-se cogitar quebrar os blocos, desta forma, é necessário que as dimensões arquitetônicas coincidam com o modelo de bloco modular, ou seja, que possuam medidas múltiplas da dimensão padrão, isso permitirá o alinhamento perfeito dos blocos da planta. Segundo Kalil (2007), a modulação arquitetônica é acertar as suas dimensões em planta, bem como o pé-direito da edificação através das dimensões dos blocos, com o objetivo de reduzir os cortes e ajustes na execução das paredes ao máximo. Parsekian e Soares (2011) explicam que é necessário que o projeto estrutural da alvenaria tenha os detalhes das fiadas par e ímpar, bem como as paginações das paredes, que são plantas com a indicação dos blocos a serem usados em cada fiada, dos lugares onde existem aberturas de portas, janelas, pontos elétricos e hidrossanitários e armaduras, além de pontos de grauteamentos para execução de vergas e contra vergas e possíveis reforços estruturais, conforme apresentado na Figura 2. 25 Figura 2 - Paginação em paredes Fonte: Kalil (2007, p. 44). Ainda segundo Parsekian e Soares (2011), para garantir a amarração total dos blocos é necessário que a amarração entre eles seja direta, de modo que o intertravamento entre blocos siga uma sequência padronizada. Os autores salientam que ao lançar as fiadas, é 26 importante ser cauteloso e evitar as juntas a prumo, que são áreas onde não há blocos que se cruzam, podendo causar fissuras verticais na parede acabada. Através da Figura 3, as amarrações de canto e encontro de paredes podem ser vistas, e nota-se que as juntas verticais de argamassa não têm qualquer continuidade, ou seja, não possuem juntas a prumo. Figura 3 - Travamento em paredes Fonte: Parsekian e Soares (2011, p. 102). De acordo com Kalil (2007), o objetivo da modulação vertical é definir distâncias verticais como a altura da porta, a altura da janela, a altura do pé direito, entre outras. A autora indica que a modulação vertical pode ser feita de duas formas, sendo que a primeira é quando a distância modular é aplicada de piso a teto, e a segunda é quando a distância modular é aplicada de piso a piso. Manzione (2004) ressalta que ao trabalhar com essas modulações, é fundamental prestar muita atenção nas paredes internas e externas para solucionar as ligações da parede com as lajes. 2.2.5 Execução da alvenaria Conforme Parsekian e Soares (2011), para que o resultado final da obra seja satisfatório, é necessário trabalhar com materiais dentro das tolerâncias impostas pelas normas, o que facilita tanto a execução da alvenaria, quanto a produtividade do assentamento. Segundo Sabbatini (2003), a estrutura da edificação deve proporcionar segurança e confiabilidade, para isso, a execução do sistema construtivo em alvenaria estrutural deve obedecer as técnicas e métodos construtivos específicos. Neste contexto, Manzione (2004, p. 27 96) explica que “A execução da alvenaria estrutural está dividida em duas etapas: marcação e elevação.”. De acordo com Parsekian e Soares (2011), a qualidade de uma alvenaria é em grande parte determinada pelas condições em que é realizada, portanto, as ferramentas sugeridas visam garantir a obtenção das tolerâncias desejadas de prumo, nível, alinhamento e planicidade, com custo benefício e praticidade. 2.2.5.1 Marcação da alvenaria Sabbatini (2003) explica que a marcação da alvenaria deve ser feita de acordo com um projeto que especifique a localização exata de todos os blocos da primeira fiada, e que a marcação só pode ser feita em bases de concreto niveladas e resistentes. Parsekian e Soares (2011), ressaltam que a precisão geométrica do conjunto é definida pela marcação da alvenaria. Conforme Manzione (2004), os principais passos na etapa de marcação da alvenaria, em sequência, são: esquadro e nível, locação dos eixos, assentamento dos blocos estratégicos, umedecimento da superfície, espalhamento de argamassa, assentamento dos blocos da primeira fiada e assentamento dos escantilhões. O referido autor destaca que é necessário realizar uma série de verificações que são essenciais nesta etapa, como a locação e checagem dos vãos para as portas, a conferência dos pontos a serem grauteados, o assentamento de blocos com aberturas para escoamento do graute, a disposição dos conduítes elétricos e a inspeção geral das cotas. 2.2.5.2 Elevação da alvenaria Conforme Parsekian e Soares (2011), o serviço de elevação da alvenaria inicia-se após a execução da segunda fiada. Ainda segundo os autores, o desempenho da parede vai depender do cumprimento das tolerâncias de prumo e de nível e da execução correta das juntas de argamassa. De acordo com a NBR 15812-3 (ABNT, 2010), a largura das juntas de argamassa devem ter 10 mm, com tolerância de 3 mm para mais ou para menos nas juntas verticais, e de 5 a 20 mm de espessura como tolerância para as juntas horizontais. 28 Segundo Sabbatini (2003), para garantir a correta elevação da parede, é necessário cumprir algumas exigências práticas, dentre elas, têm-se que o assentamento deve ser realizado com suas amarrações de acordo com o projeto, restritas aos detalhes construtivos e características dos vãos, e não deve ser executado com tempo chuvoso, caso contrário, podem surgir manifestações patológicas na alvenaria. 2.2.6 Vantagens e desvantagens Conforme Ramalho e Corrêa (2003), as vantagens de utilizar o sistema construtivo em alvenaria estrutural são as seguintes: a) economia de fôrmas: normalmente, as fôrmas limitam-se à execução de lajes, que são baratas e reutilizáveis; b) redução significativa nos revestimentos: a qualidade dos blocos empregados é maior, diminuindo tanto o custo do revestimento quanto o custo na regularização da superfície da parede; c) redução nos desperdícios: depois de executadas, as paredes não aceitam aberturas para a inserção de instalações hidráulicas e elétricas, o que gera economia de materiais e mão de obra; d) redução de especialidades: armadores e carpinteiros profissionais não são mais necessários; e) agilidade de execução: quando são utilizadas lajes pré-moldadas, o tempo de cura da peça é reduzido, resultando em maior produtividade. Ainda, segundo Ramalho e Corrêa (2003), as desvantagens de utilizar o sistema construtivo em alvenaria estrutural são as seguintes: a) adaptação da Arquitetura para o novo uso: não é possível realizar mudanças arquitetônicas, pois as paredes são a estrutura do edifício. E como todo edifício está sujeito a alterações para acomodar os seus utilizadores ao longo do tempo, este problema torna-se grave e importante, causando uma perda de vendas; b) interferência entre arquitetônico, estrutural e instalações: como as instalações são diretamente dependentes das posições dos vazados modulação, os projetos devem ser altamente compatíveis. Já as dimensões do projeto arquitetônico são 29 determinadas pelas dimensões do projeto de modulação estrutural, que é determinado pelas dimensões da unidade modular (bloco estrutural); c) necessidade de mão de obra bem qualificada: o sistema construtivo exige um método de construção adequado, bem como um treinamento antecipado da mão de obra, para garantir que o edifício não apresente falhas que possam comprometer a segurança. 2.2.7 Requisitos para as edificações em alvenaria estrutural Para garantir o atendimento à NBR 15575 (ABNT, 2013), que rege os critérios de desempenho da edificação, é fundamental que o projeto e a execução sejam baseados em normas técnicas. De acordo com Kalil (2007), para se ter um bom projeto, a alvenaria estrutural deve ser vista como um processo construtivo racionalizado, planejado, projetado, calculado e construído de acordo com as normas pertinentes, com o objetivo de alcançar a funcionalidade, mantendo a segurança e a economia. Nesse contexto, Mitidieri Filho (2020) explica que as normas técnicas que serviam de base para a construção de alvenarias estruturais no Brasil foram revogadas, sendo substituídas pela NBR 16868 (ABNT, 2020), que é dividida em três partes. Ainda segundo o autor, como resultado, essa norma passa a ser a única referência para alvenaria estrutural de tijolos e blocos cerâmicos, bem como blocos de concreto, não só para o projetista estrutural, mas também para a fase de execução. Como exposto anteriormente, além das três partes da NBR 16868 (ABNT, 2020), deve ser complementado com as normas que são citadas em seus conteúdos, pois juntas regem a normatização de acordo com a estrutura analisada pela presente pesquisa, sendo elas: a) NBR 6118 (ABNT, 2014), Projeto de estruturas de concreto – Procedimento; b) NBR 6120 (ABNT, 2019), Cargas para o cálculo de estruturas de edificações; c) NBR 6136 (ABNT, 2016), Blocos vazados de concreto simples para alvenaria – Requisitos; d) NBR 7480 (ABNT, 2007), Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação; e) NBR 8681 (ABNT, 2003), Ações e segurança nas estruturas – Procedimento; 30 f) NBR 13281 (ABNT, 2005), Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Requisitos; g) NBR 13279 (ABNT, 2005), Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão; h) NBR 15270-1 (ABNT, 2017), Componentes cerâmicos – Blocos e tijolos para alvenaria – Parte 1: Requisitos; i) NBR 16868-1 (ABNT, 2020), Alvenaria estrutural – Parte 1: Projeto; j) NBR 16868-2 (ABNT, 2020), Alvenaria estrutural – Parte 2: Execução e controle de obras; k) NBR 16868-3 (ABNT, 2020), Alvenaria estrutural – Parte 3: Métodos de ensaio; Por fim, Mitidieri Filho (2020) salienta que ainda estão previstas mais duas partes da NBR 16868 (ABNT, 2020), a Parte 4, relativa à “Estrutura em situação de incêndio” e a Parte 5, relativa ao “Projeto para ações sísmicas”. 2.3 Light Steel Framing De acordo com Santiago, Freitas e Crasto (2012), embora o sistema construtivo em LSF seja considerado uma tecnologia nova, sua origem é do início do século XIX. Os autores explicam que o surgimento deste processo ocorreu devido ao rápido desenvolvimento da indústria do aço nos Estados Unidos, quando o protótipo de uma residência em LSF foi apresentado na Feira Mundial de Chicago em 1933, com o intuito de ser uma opção capaz de substituir as estruturas de madeira, denominadas Wood Frame, que eram tradicionalmente construídas no país naquele momento. Após a Segunda Guerra Mundial, o LSF ganhou força à medida que os processos de fabricação de perfis de aço melhoraram e se tornaram mais vantajosos que a madeira em termos de resistência e eficiência estrutural (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012). Nesse contexto, Rodrigues e Caldas (2016) acrescentam que há cerca de 35 anos, o LSF tem sido amplamente utilizado em projetos de construção no Japão, Estados Unidos, Reino Unido, Austrália e Canadá. Conforme Crasto (2005), a utilização do LSF como sistema construtivo no Brasil teve início no final da década de 1990, quando algumas construtoras brasileiras começaram a importar kits pré-fabricados de LSF dos Estados Unidos para a construção de residências, 31 que, apesar de não serem projetadas para o clima ou cultura brasileira, apresentaram a eficiência do sistema como processo industrializado. Como exposto anteriormente, apesar do LSF ser um sistema construtivo amplamente utilizado em muitos países onde a construção civil é majoritariamente industrializada, o mesmo não ocorre no Brasil, que atualmente tem o método construtivo artesanal como mais utilizado, fazendo com que o sistema em LSF seja pouco conhecido (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012). Rodrigues e Caldas (2016) explicam que o sistema LSF possui dois conceitos básicos, sendo eles, o Frame, que é o esqueleto estrutural da edificação projetado para dar forma e resistir aos esforços, sendo composto por elementos leves através dos Perfis Formados a Frio (PFF), e o Framing, que é o processo por qual esses elementos se unem e se vinculam. Conforme Santiago, Freitas e Crasto (2012), este sistema construtivo apresenta uma produção racional, tendo como principal característica a utilização dos PFF de aço galvanizado, que servem para a construção de painéis que desempenham ou não função estrutural na edificação, como vigas de piso, estruturas treliçadas, painéis autoportantes, e outros elementos do edifício. Os autores ressaltam que este sistema também é conhecido como Autoportante de Construção a Seco, pois sua utilização promove uma construção a seco e de rápida execução, pelo fato de ser um sistema industrializado. De acordo com sua tradução literal, Light Steel Framing quer dizer “estrutura em aço leve”. Desta forma, o sistema em LSF pode ser definido como uma técnica pela qual um esqueleto estrutural em aço é formado por diversos elementos individuais que estão interligados, fazendo com que trabalhem juntos tanto para dar forma, quanto para suportar os esforços aplicados sobre a edificação (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012). A Figura 4, apresenta de forma esquemática a ligação da estrutura, que é composta principalmente de paredes, pisos e cobertura, e dos demais subsistemas que compõem uma obra em LSF. 32 Figura 4 - Representação esquemática de uma edificação em Light Steel Framing Fonte: Santiago, Freitas e Crasto (2012, p. 14). Segundo Mattos (2017), o sistema LSF não engloba apenas a estrutura do edifício, mas também a variedade de sistemas que integram a sua construção, incluindo hidráulicos, sanitários, elétricos, e outros sistemas, como a automação, que fazem parte dos subsistemas; por outro lado, inclui-se fundação, fechamento interno e externo e isolamento térmico e acústico como parte dos sistemas principais relativos à estrutura do LSF. O referido autor ressalta que a qualidade de uma edificação construída por este processo, requer não apenas materiais de alta qualidade, mas também uma adequada concepção e execução do projeto. 2.3.1 Fundações do sistema Conforme Consul Steel (2002), as estruturas em LSF normalmente utilizam fundações do tipo sapata corrida ou radier, pois possuem um peso menor que as estruturas convencionais e suas cargas são distribuídas pelos painéis, não sendo necessário uma base tão robusta, porém, elas devem ser contínuas sob os painéis autoportantes. 33 De acordo com Crasto (2005), a fundação em sapata corrida é a mais recomendada para estruturas de LSF com paredes autoportantes, onde a carga é distribuída de forma contínua e linear pela parede. A referida autora explica que esse tipo de fundação é composto por vigas, que podem ser de concreto armado, alvenaria ou blocos de concreto, e que ficam localizadas abaixo dos painéis que compõem a estrutura da edificação. Por outro lado, a fundação em radier é a mais utilizada em estruturas de LSF, pois é um tipo de fundação que pode ser utilizada em uma maior diversidade de solos (CONSUL STEEL, 2002). Em relação ao radier, Consul Steel (2002) exemplifica que o seu comportamento é similar a uma laje, mas ao invés de transmitir as cargas para as vigas, o radier as transmite diretamente para o solo, isto ocorre devido à sua composição, que inclui um contorno feito de vigas que abrange toda a área de projeção da construção, com preenchimento de concreto armado na área interna formada pelas vigas. 2.3.2 Componentes da estrutura Segundo Rodrigues e Caldas (2016), as paredes estruturais do sistema autoportante são substituídas por perfis metálicos verticais atuando como elementos estruturais, enquanto pisos e lajes dão lugar a perfis metálicos horizontais. Os referidos autores explicam que, em geral, os perfis que compõem o subsistema vertical são denominados de montantes, enquanto o subsistema horizontal é composto por perfis denominados guias. 2.3.2.1 Painéis As paredes utilizadas em uma edificação pelo método LSF são formadas por painéis estruturais ou autoportantes, que são constituídas por diversos perfis de aço galvanizado formados a frio (PFF), denominados de montantes e guias, o que resulta em uma estrutura monolítica, leve e resistente (PENNA, 2009). Em relação ao processo de fabricação dos perfis formados a frio (PFF) para o sistema LSF, Rodrigues e Caldas (2016, p. 42) explicam que eles “[...] são obtidos por dobramento, em prensa dobradeira, de tiras cortadas de chapas ou bobinas, ou por conformação contínua em conjunto de matrizes rotativas, a partir de bobinas laminadas a frio ou a quente [...]”. Os referidos autores destacam que os PFF possuem uma ampla gama de formatos de seção 34 transversal, sendo algumas delas em U, U enrijecido, Z, Z enrijecido, cartola, tubular, caixa entre outros formatos, conforme ilustrado na Figura 5. Figura 5 - Tipos de seção transversal para PFF Fonte: Rodrigues e Caldas, (2016, p. 42). De acordo com Rodrigues e Caldas (2016), os montantes possuem seção transversal do tipo “U” enrijecido (Ue) com espaçamento de 400 mm ou 600 mm entre os perfis e são responsáveis por receberem as cargas verticais da edificação e transmiti-las à fundação, enquanto as guias possuem seção transversal do tipo “U” simples (U), e além de suportarem cargas, são as principais responsáveis por assegurar o correto alinhamento e a fixação da estrutura vertical com os pavimentos superiores e inferiores, pois ficam na base e no topo dos painéis. A Figura 6 ilustra a composição de um painel típico de LSF com montantes e guias. 35 Figura 6 - Painel estrutural de Light Steel Framing Fonte: Rodrigues e Caldas, (2016, p. 29). Conforme Santiago, Freitas e Crasto (2012), às medidas de espaçamento entre os montantes dependem do cálculo estrutural da edificação, porém, elas são padronizadas como citado anteriormente, dessa forma, os custos de fechamento são reduzidos, devido ao menor desperdício de material, já que as placas utilizadas para o mesmo são moduladas de acordo com as medidas de distância entre os perfis. Nesse contexto, Consul Steel (2002) destaca que em casos que sejam aplicadas cargas de grande magnitude sobre o painel, os montantes podem ser instalados com espaçamento de 200 mm. Em casos que existam aberturas como portas ou janelas previstas no painel estrutural, são utilizadas guias de abertura, verga de perfil U e vergas constituídas por perfis caixa ou perfis Ie, compostos por dois perfis Ue ligados pela alma (CONSUL STEEL, 2002). A Figura 7 ilustra a composição de um painel estrutural de LSF com abertura. 36 Figura 7 - Painel estrutural de Light Steel Framing com abertura Fonte: Rodrigues e Caldas, (2016, p. 15). Os painéis no sistema construtivo LSF também podem ser utilizados tendo como função apenas o fechamento sem desempenhar quaisquer funções estruturais (CONSUL STEEL, 2002). Segundo Consul Steel (2002), os painéis que compõem a estrutura da edificação em LSF são suscetíveis às cargas horizontais do vento, devendo também suportar as cargas impostas por outros painéis, pisos e cobertura, de modo a transmitir essas cargas que lhe foram aplicadas até a fundação da edificação. Neste contexto, Santiago, Freitas e Crasto (2012) acrescentam que os painéis elaborados somente de montantes não possuem a capacidade de resistir às cargas horizontais, e essas cargas podem gerar instabilidade ou até levar ao colapso da estrutura, sendo assim, é necessário realizar o dimensionamento dos contraventamentos nos painéis, de modo que a estrutura suporte esses esforços. Os referidos autores, ainda, explicam que os contraventamentos são feitos com fitas de aço galvanizado, que podem ser em forma de V, X ou K, conforme apresentado na Figura 8. 37 Figura 8 - Contraventamento com fita de aço galvanizado em formato de X Fonte: Rodrigues e Caldas, (2016, p. 23). 2.3.2.2 Lajes Mattos (2017) explica que a estrutura que forma o entrepiso é semelhante aos painéis que compõem as paredes, sendo constituído por perfis de aço galvanizados formados a frio de seção Ue, que recebem o nome de vigas de piso e são instalados separadamente com uma distância entre eles de 400 e 600 mm, de forma que essa distância siga a mesma modulação utilizada nos painéis das paredes. De acordo com Rodrigues e Caldas (2016, p. 21), os painéis de entrepiso “[...] são compostos pelas guias de entrepiso em perfis U, vigas de piso em perfis Ue, perfis enrijecedores de alma nos apoios das vigas [...]”, conforme ilustrado na Figura 9. 38 Figura 9 - Painel de entrepiso em Light Steel Framing Fonte: Rodrigues e Caldas, (2016, p. 16). As lajes devem ser escolhidas de acordo com o tipo de contrapiso que será utilizado para a edificação, pois as lajes do tipo úmida, consistem na aplicação de chapas metálicas onduladas que são parafusadas nas vigas do entrepiso e preenchidas com concreto, e as lajes do tipo seca consistem em placas de OSB (Oriented Strand Board) ou placas cimentícias que também são parafusadas nas vigas do entrepiso, como resultado, têm-se a base sobre a qual o acabamento do piso deve ser assentado (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012). 2.3.2.3 Coberturas De acordo com Santiago, Freitas e Crasto (2012), a estrutura do telhado é semelhante a das estruturas convencionais, com a ressalva de que as peças de madeira são substituídas por perfis galvanizados, que além de fácil trabalhabilidade, permitem o uso de diversos tipos de telhas, como por exemplo, cerâmicas, cimento, concreto, shingle ou mesmo metálicas, 39 garantindo assim a qualidade e dando aos arquitetos uma grande liberdade na criação do projeto. A escolha de um telhado é influenciada por uma variedade de fatores, como, tamanho do vão a cobrir, carregamentos, considerações estéticas e econômicas, entre outras, no entanto, os métodos com estruturas de caibros e tesouras para coberturas inclinadas são os mais utilizados em edificações residenciais de LSF (CRASTO, 2005). A referida autora ressalta que, para viabilizar o princípio de estrutura alinhada, a alma dos perfis que compõem as tesouras ou caibros devem estar alinhadas com a alma dos montantes dos painéis estruturais, dessa forma, a estrutura deve cumprir sua função projetada sem imprevistos durante a sua vida útil. As Figuras 10 e 11 ilustram os elementos que compõem os telhados inclinados estruturados com caibros e com tesouras, respectivamente. Figura 10 - Elementos da armação com caibros Fonte: Crasto, (2005, p. 99). 40 Figura 11 - Elementos da armação com tesouras Fonte: Crasto, (2005, p. 109). Conforme Elhajj, Bielat (apud CRASTO, 2005, p. 101), as ligações dos elementos de uma armação com caibros, ocorrem de forma que “A fixação dos caibros e vigas nos painéis é obtida pelos enrijecedores de alma trabalhando em conjunto com cantoneiras devidamente aparafusadas às guias superiores dos painéis [...]”. Crasto (2005) acrescenta que as vigas de teto que passam pelo vão ligando as extremidades opostas dos caibros não são obrigatórias nesse método, exceto nos momentos em que é inevitável o seu uso para evitar que os painéis de apoio cedam devido ao peso do telhado. Santiago, Freitas e Crasto (2012) explicam que o tipo de ligações dos elementos que compõem as tesouras mais utilizadas são por meio de chapa de Gusset (a), que consiste em conectar os perfis por meio de chapas parafusadas nos nós da tesoura, e a técnica de camada sobre camada (b), que parafusa as almas dos perfis que formam os pendurais e diagonais nos banzos superiores e inferiores, conforme ilustrados na Figura 12. 41 Figura 12 - Ligações dos elementos da armação com tesouras Fonte: Crasto, (2005, p. 112). 2.3.3 Ancoragem dos painéis Segundo Scharff (1996), a ancoragem dos painéis na fundação é extremamente importante, pois evita que a edificação se desloque devido à pressão do vento, caso a ancoragem não seja efetiva, a estrutura será vulnerável a movimentos de translação ou de tombamento com rotação. O referido autor explica sobre as diferenças das ações do vento na edificação, pois o movimento de translação ocorre quando a edificação se move lateralmente devido às forças do vento, mas o movimento de tombamento ocorre quando a edificação é elevada ou arrancada devido à rotação, que tem como causa a assimetria na direção do vento que a atinge. As Figuras 13 e 14 ilustram como devem ser as ancoragens dos painéis estruturais nos tipos de fundações mais utilizados nas edificações em LSF. 42 Figura 13 - Detalhe esquemático de ancoragem em uma fundação tipo sapata corrida Fonte: Adaptado de Consul Steel, (2002, p. 54). 43 Figura 14 - Detalhe esquemático de ancoragem em uma fundação tipo radier Fonte: Adaptado de Consul Steel, (2002, p. 49). De acordo com Consul Steel (2002), o tipo de fundação utilizado na edificação, as cargas aplicadas, os eventos sísmicos e os fatores climáticos, influenciam no método de ancoragem que deve ser escolhido. Em relação aos tipos de ancoragens, o referido autor destaca que as ancoragens químicas com barras roscadas, ancoragens com fitas metálicas e as ancoragens com barras roscadas tipo “J” são frequentemente utilizadas, mas cabe ao engenheiro responsável escolher e realizar o dimensionamento. 2.3.3.1 Ancoragem química com barra roscada Conforme Crasto (2005), a ancoragem química com barra roscada é totalmente executada após a concretagem da fundação, diferentemente dos outros dois métodos citados. De acordo com a autora, este método consiste em fixar a estrutura com uma barra roscada com arruela e porca, que é instalada no concreto por meio de um furo preenchido com uma resina química à base de epóxi, de forma que, após o preparo do furo na base de concreto, é inserido um conector de aço em cima da guia do painel, sendo conectados através da barra 44 roscada, enquanto a lateral do conector é parafusada no montante geralmente duplo, como ilustrado na Figura 15. Figura 15 - Esquema de ancoragem química com barra roscada Fonte: Crasto, (2005, p. 35). 2.3.3.2 Ancoragem com fita metálica Consul Steel (2002) explica que as ancoragens com fitas metálicas são compostas por peças de aço, que ficam com uma extremidade engastada na fundação, colocada antes da concretagem, enquanto a outra extremidade é parafusada nos montantes da estrutura, não sendo recomendado utilizar os montantes curtos localizados embaixo de vãos de janelas. A Figura 16 ilustra o detalhamento na aplicação deste tipo de ancoragem. 45 Figura 16 - Esquema de ancoragem com fita metálica Fonte: Crasto, (2005, p. 37). Segundo Crasto (2005), a extremidade da fita metálica que é colocada antes da concretagem, não pode ser movida após a cura do concreto, devendo estar posicionada com precisão para que a ligação com o montante seja perfeita e funcione adequadamente, caso contrário, se ela não puder ser fixada no montante devido ao posicionamento inadequado, recomenda-se que a mesma seja substituída por uma ancoragem com barra roscada. 2.3.3.3 Ancoragem com barra roscada tipo “J” Conforme Crasto (2005), a ancoragem com barra roscada tipo “J” não é muito recomendada, devido à dificuldade de locação da barra roscada, pois o método consiste em uma barra roscada e curvada que é engastada na fundação antes de sua concretagem, de modo que, a parte curva fique posicionada dentro da fundação e a parte reta fique sobressalente para ser fixada à guia ou ao montante. A autora ressalta que, se a ancoragem for fixada na guia, é necessário aplicar um reforço metálico de perfil Ue, com pelo menos 150 mm de comprimento, conforme Figura 17, mas caso seja fixada no montante, deve ser aplicado uma peça de aço, denominada conector, que é conectado à barra roscada e à guia e parafusado no montante geralmente duplo, de acordo com a Figura 18. 46 Figura 17 - Esquema de ancoragem fixada na guia com barra roscada tipo “J” Fonte: Crasto, (2005, p. 38). Figura 18 - Esquema de ancoragem fixada no montante com barra roscada tipo “J” Fonte: Crasto, (2005, p. 39). 2.3.3.4 Ancoragem provisória 47 De acordo com Santiago, Freitas e Crasto (2012), durante a instalação da estrutura no pavimento térreo, os painéis precisam ser fixados para garantir o correto posicionamento e prumo enquanto são montados e conectados uns aos outros, além de serem suficientemente firmes para a ancoragem definitiva, para isso, é utilizado um método de finca pinos acionados à pólvora, que fixa a guia dos painéis na fundação de forma provisória. 2.3.4 Fechamento dos painéis Crasto (2005) explica que o sistema de fechamento vertical no sistema LSF é composto pelas paredes externas e internas de uma edificação, e que os componentes de fechamento devem ser compostos por elementos leves e compatíveis com o projeto da estrutura para suportar vedações de baixo peso. A autora acrescenta que os componentes de fechamento devem ser posicionados na parte externa da estrutura como uma espécie de "pele", pois junto dos perfis galvanizados, formam as vedações internas e externas. Para Santiago, Freitas e Crasto (2012), a ideia principal do processo construtivo em LSF é utilizar fechamentos racionalizados, visando o maior grau de industrialização possível na construção, garantindo assim o melhor aproveitamento das placas e chapas de fechamento. Nesse contexto, os autores explicam que a melhor otimização dos fechamentos, é devido a grande maioria das placas encontradas no mercado terem largura fixa de 1,20 m, sendo modulares para os vãos dos montantes, que possuem largura de 400 mm ou 600 mm. Os materiais utilizados nos fechamentos dos painéis devem atender a critérios e requisitos tanto para os usuários, quanto para a própria edificação. Desse modo, a Norma ISO 6241 (1984) define o desempenho necessário para estes materiais, além de estabelecer os requisitos de segurança contra incêndios, conforto termoacústico, estanqueidade, conforto visual, segurança estrutural, adaptabilidade ao uso, durabilidade, economia e higiene. De acordo com Crasto (2005), os fechamentos desse sistema construtivo mais comuns no Brasil e que atendam aos requisitos estabelecidos pela norma, são o OSB, gesso acartonado e a placa cimentícia, fornecidos em placas ou chapas, com várias espessuras. A referida autora ressalta que o gesso acartonado deve ser utilizado apenas para fechamento interno, pois é um material que não suporta altos níveis de umidade. 48 2.3.4.1 Placas OSB Segundo Santiago, Freitas e Crasto (2012), as placas OSB são utilizadas para fechamento das faces internas e externas dos painéis, e também podem ser aplicadas em outras partes da obra, como forros, pisos e substrato para cobertura de telhado, no entanto, não devem ser expostas diretamente à água e a agentes climáticos devido às suas características, necessitando de um sistema de impermeabilização em áreas externas assim que forem fixadas nos painéis. De acordo com Masisa (apud CRASTO, 2005), o OSB, também conhecido como painel de tiras de madeira orientadas, é formado a partir de madeira de reflorestamento como o pinus, que são orientadas em três camadas perpendiculares, unidas com resinas e prensadas em altas temperaturas, que causam o aumento da resistência mecânica e rigidez do material. As placas OSB são encontradas no mercado nas dimensões de 1,22m x 2,44m, com espessuras que variam de 9, 12, 15 e 18 mm, sendo que as espessuras das placas são determinadas por fatores como o tipo de acabamento, o espaço entre os montantes e a função estrutural, como propostas no projeto da edificação (CRASTO, 2005). Por possuir dimensões reduzidas e serem muito leves, Crasto (2005, p. 126), explica que a fixação e montagem das placas ocorre “por meio de parafusos auto-brocantes e auto atarraxantes específicos aos perfis galvanizados podendo ser transportadas manualmente sem a necessidade de equipamentos.". 2.3.4.2 Placas cimentícias As placas cimentícias podem ser usadas como fechamento interno e externo, especialmente em áreas molhadas, pois apresentam como atributos uma resistência mais alta à umidade, além de boa resistência a impactos e serem incombustíveis (SANTIAGO; FREITAS; CRASTO, 2012). Segundo Crasto (2005), toda chapa delgada que tenha cimento na sua composição é chamada de cimentícia, sendo compostas por uma mistura de cimento Portland, fibras de celulose ou sintéticas e agregados, e são divididas em dois grupos, os com fibras dispersas na matriz, e os com malha de fibra de vidro em ambas as superfícies. 49 As placas cimentícias utilizadas nos sistemas de fechamento LSF são vendidas em comprimentos que variam de 2,00, 2,40 e 3,00m, com largura de 1,20m e espessuras que variam de acordo com sua função e aplicação, sendo de 6, 8 e 10mm (CRASTO, 2005). Conforme Santiago, Freitas e Crasto (2012), deve ser aplicada uma camada de selador de base acrílica nas faces das placas cimentícias viradas para o exterior da edificação, e nos ambientes úmidos, deve ser implementado um sistema de impermeabilização nas juntas formadas entre o piso e as paredes, a fim de evitar que a água infiltre no painel. Em relação à fixação das placas, Crasto (2005) explica que elas podem ser fixadas tanto na horizontal quanto na vertical, no entanto, devido aos critérios de modulação, é recomendado que as placas sejam instaladas verticalmente para obter os melhores resultados. Nesse assunto, a referida autora acrescenta que as placas são parafusadas nos montantes dos painéis, com a utilização de parafusos galvanizados tipo auto atarraxantes, com espaçamento de 25 a 30 cm entre os parafusos e no mínimo a 1 cm da borda da placa. 2.3.4.3 Placas de gesso acartonado De acordo com Santiago, Freitas e Crasto (2012), as placas de gesso acartonado empregadas nas edificações com estrutura em LSF ficam limitadas às áreas internas da edificação, pois não possuem função estrutural, dessa forma, servem exclusivamente para a compartimentação e separação de espaços internos. As placas de gesso acartonado tem um peso extremamente baixo, que varia de 6,5 a 14 kg/m², devido ao seu processo de fabricação ser industrializado e a sua composição, pois é formada por uma mistura de gesso, água e aditivos, sendo que ambas as faces das placas devem ser revestidas com lâminas de cartão, que conferem resistência à tração e flexão ao gesso (CRASTO, 2005). Segundo Crasto (2005), as placas de gesso acartonado devem seguir as tolerâncias e dimensões exigidas por normas, sendo geralmente vendidas com largura fixa de 1,20 m e comprimento, conforme especificação do fabricante, que varia de 1,80 a 3,60 m com espessuras de 9,5, 12,5 e 15 mm. 50 Em relação à fixação e montagem das placas, Santiago, Freitas e Crasto (2012), explicam que o método empregado é basicamente o mesmo utilizado na instalação das placas cimentícias, com exceção dos tipos de parafusos e tratamento das juntas. 2.3.5 Isolamento termoacústico Santiago, Freitas e Crasto (2012), explicam que o isolamento termoacústico é uma propriedade que busca controlar a qualidade do conforto dentro de um espaço da edificação, de forma que as condições externas não influenciam as condições internas, impedindo a transmissão do som e evitando perdas ou ganhos de calor por meios externos ou internos. Os referidos autores acrescentam que os fechamentos verticais desempenham um papel crucial no isolamento termoacústico, pois atuam como barreiras físicas entre o exterior da edificação e os ambientes internos. Os princípios de isolamento termoacústico em LSF são baseados em conceitos mais atuais de isolamento multicamada, que consiste em combinar placas de fechamento afastadas, preenchidas com material isolante no espaço formado entre elas, nesse aspecto, várias combinações podem ser feitas para melhorar o desempenho do sistema, como adicionar mais camadas de placas de fechamento ou aumentar a espessura do material isolante (CRASTO, 2005). 2.3.6 Ligações Rodrigues (2006) explica que como os elementos estruturais do sistema LSF devem estar conectados entre si, o dimensionamento adequado do tipo de ligação que deve ser adotado é fundamental para o bom funcionamento do método, garantindo sua resistência e estabilidade. Nesse contexto, Crasto (2005, p. 172) ressalta que “Apesar da importância das ligações, em muitos casos não se dá a necessária atenção ao assunto, o que pode comprometer o desempenho da estrutura e encarecer os custos da obra.”. Segundo Crasto (2005), os parafusos auto atarraxantes e auto perfurantes são os tipos de ligações mais usados nas obras com LSF, pois são produzidos a partir de aço carbono com tratamento cementado e temperado, sendo recobertos com uma proteção zinco-eletrolítica que evita a corrosão e mantém as características similares aos perfis galvanizados. 51 Conforme Santiago, Freitas e Crasto (2012), os parafusos auto atarraxantes são classificados em razão da sua ponta, e são fabricados em dois modelos, ponta agulha e ponta broca, sendo que o tipo de ponta a ser usada, vai depender da espessura da chapa de aço a ser perfurada. A Figura 19 ilustra os tipos de pontas dos parafusos auto atarraxantes. Figura 19 - Pontas dos parafusos auto atarraxantes Fonte: Adaptado de Santiago, Freitas e Crasto, (2012, p. 97). De acordo com Crasto (2005), além dos tipos de pontas, os parafusos possuem especificações em relação a sua cabeça, pois o tipo de material a ser fixado é que define a cabeça do parafuso que deve ser utilizado, dessa forma, os parafusos com cabeça tipo lentilha, sextavada e panela são usados para a ligação de perfis metálicos entre si, enquanto os parafusos com cabeça tipo trombeta servem para a ligação de placas de fechamento nos perfis metálicos. A Figura 20 ilustra os detalhes de cada tipo de cabeça, respectivamente, os parafusos com cabeças lentilha, sextavada, panela e trombeta. Figura 20 - Tipos de cabeças de parafusos Fonte: Crasto, (2005, p. 174). 52 2.3.7 Vantagens e desvantagens do Light Steel Framing De acordo com Crasto (2005) e Rego (2012), as principais vantagens de utilizar o sistema construtivo em LSF são as seguintes: a) maior durabilidade da estrutura: devido à galvanização das peças fabricadas, a obra tem maior longevidade; b) leveza dos elementos estruturais: facilitam a montagem, manuseio e toda a logística de transporte; c) alta resistência e controle de qualidade: maior precisão dimensional e alto desempenho da estrutura, devido à utilização do aço como matéria-prima; d) facilidade na execução de ligações: em razão dos perfis de aço chegarem perfurados no canteiro de obras; e) alta velocidade de construção: como resultado, o tempo necessário para concluir o trabalho é menor, reduzindo o custo de mão de obra; f) qualidade dos materiais: devido ao aço ser um material reciclável, e tanto a lã de rocha, quanto o gesso, serem materiais incombustíveis; g) elevado desempenho termoacústico: comparado aos métodos tradicionais de fechamento, alcançado pela combinação de materiais leves; h) facilidade na obtenção da estrutura: pois os PFF possuem alta produtividade nas indústrias. Em relação às desvantagens na utilização deste sistema construtivo, Santiago, Freitas e Crasto (2012) elencam as principais, que são: a) dificuldade de encontrar mão de obra especializada; b) limite de altura das edificações (até 5 pavimentos); c) resistência cultural da população. 2.3.8 Requisitos para as edificações em Light Steel Framing O sistema construtivo em LSF não possuía até há pouco tempo uma norma técnica específica que garantisse seu desempenho, como é o caso da NBR 15575 (ABNT, 2013), que inclui diretrizes para métodos de projeto e execução. Porém, visando preencher essa lacuna 53 quanto aos projetos de edificações residenciais executadas em LSF, bem como facilitar o financiamento destas construções por entidades bancárias, foram publicadas recentemente as NBR 16970-1, 2 e 3 (ABNT, 2022), que juntas estabelecem uma série de requisitos, como por exemplo, para os componentes e desempenho, requisitos gerais para projeto e dimensionamento das estruturas de aço com base no método dos estados-limites especificados na NBR 14762 (ABNT, 2010) e detalhes construtivos para interfaces entre sistemas, como entre paredes e pisos, externos e internos, entre paredes e esquadrias, entre paredes ou pisos e instalações. Devido a demanda de financiamentos de residências em LSF no Brasil, o CBCA com apoio do Instituto Brasileiro de Siderurgia (IBS), elaborou o manual "Steel Framing – Requisitos e Condições Mínimos para Financiamento pela Caixa", sendo reconhecido em todo o país desde 2003, o que fez com que o sistema construtivo fosse mais acessível para o público em geral (ANDRADE, 2017). Dessa forma, a elaboração da presente pesquisa fez uso de normas técnicas, manuais e recomendações, de modo que a estrutura alternativa em LSF respeite os parâmetros estabelecidos, conforme apresentados, os materiais de consulta utilizados são: a) NBR 6355 (ABNT, 2012), Perfis estruturais de aço formados a frio – Padronização; b) NBR 14715-1 (ABNT, 2010), Chapas de gesso para drywall - Parte 1: Requisitos; c) NBR 14762, Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio; d) NBR 15217 (ABNT, 2018), Perfilados de aço para sistemas construtivos em chapas de gesso para drywall - Requisitos e métodos de ensaio; e) NBR 15253 (ABNT, 2014), Perfis de aço formados a frio, com revestimento metálico, para painéis estruturais reticulados em edificações – Requisitos gerais; f) NBR 16970-1 (ABNT, 2022), Light Steel Framing - Sistemas construtivos estruturados em perfis leves de aço formados a frio, com fechamentos em chapas delgadas – Parte 1: Desempenho; 54 g) NBR 16970-2 (ABNT, 2022), Light Steel Framing - Sistemas construtivos estruturados em perfis leves de aço formados a frio, com fechamentos em chapas delgadas – Parte 2: Projeto estrutural; h) NBR 16970-3 (ABNT, 2022), Light Steel Framing - Sistemas construtivos estruturados em perfis leves de aço formados a frio, com fechamentos em chapas delgadas – Parte 3: Interfaces entre sistemas; i) Manual CBCA “Steel Framing: Arquitetura”; j) Manual CBCA “Steel Framing: Engenharia”. 2.4 Orçamento na construção civil Segundo Mattos (2006), o orçamento é determinado através da soma dos custos diretos e indiretos de um projeto e, após concluído, são adicionados os impostos e o lucro auferido pela atividade, dessa forma, tem-se o preço de venda da obra. O referido autor explica que o orçamento não é exato, mas deve ser preciso, sendo necessário além de um planejamento correto a experiência de um bom profissional, pois as diversas variáveis, como produtividade da mão de obra, preço dos insumos, impostos, perda e desperdício, custo de equipamento, despesas gerais e imprevistos, fazem com que o orçamento seja um valor aproximado. De acordo com o Instituto de Engenharia (2011), através da Norma Técnica nº 01/2011 para elaboração de orçamento de obras de construção civil, os tipos de orçamento podem ser por estimativa de custo, orçamento preliminar, orçamento analítico ou detalhado e orçamento sintético ou orçamento resumido, em que, cada tipo, possui as seguintes definições: a) estimativa de custo: é uma avaliação de custos alcançada por um exame preliminar de dados com base em uma ideia de projeto em relação à área a ser executada, através das quantidades de materiais e serviços envolvidos, em que os custos médios destes itens são definidos por meio de pesquisas de mercado ou estimativas baseadas em preços médios de construção em publicações especializadas; b) orçamento preliminar: é uma avaliação de custos alcançada por meio de listagem e estimativa de quantidades de materiais, serviços e equipamentos, com pesquisa dos custos médios e o BDI, sendo comumente utilizado durante a etapa do anteprojeto; 55 c) orçamento analítico: também denominado de orçamento detalhado, é uma avaliação do preço, com um adequado nível de precisão, alcançada mediante ao levantamento de quantidades, materiais, serviços e equipamentos, com a composição de preços unitários e o BDI, sendo realizada na etapa de projeto; d) orçamento sintético: também denominado de orçamento resumido, corresponde a um resumo do orçamento analítico, pois é constituído por etapas ou grupos de serviços resumidos e lançados em planilhas com os seus respectivos custos e o custo total da obra, mais o BDI. Mattos (2006, p. 29) explica que os custos diretos “[..] são aqueles diretamente associados aos serviços de campo.”. Desta forma, o autor esclarece que os custos diretos são aqueles que podem ser unitários, isto é, referenciados a uma unidade de serviço, como mão de obra, materiais e equipamentos, ou dados como verba, quando não são uma unidade mensurável, como serviços de paisagismo e sinalização. Os custos indiretos, segundo Mattos (2006, p. 29), “[...] são aqueles que não estão diretamente associados aos serviços de campo em si, mas que são requeridos para que tais serviços possam ser feitos.”. As equipes técnicas, a mobilização e desmobilização do canteiro, as taxas e emolumentos, entre outras despesas, fazem parte dos custos indiretos, conforme o referido autor. 56 3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS Este capítulo apresenta e delimita os procedimentos metodológicos adotados, de modo a alcançar os objetivos propostos pela presente pesquisa. As etapas realizadas nesta pesquisa estão apresentadas através de um esquema, sendo que estas etapas são os itens descritos no decorrer deste capítulo, conforme ilustra a Figura 21. Figura 21 - Esquema das etapas previstas Fonte: Do autor. 57 3.1 Estratégia de pesquisa O presente trabalho buscou fazer uma análise comparativa de uma edificação residencial unifamiliar, executada em dois sistemas construtivos distintos, alvenaria estrutural e Light Steel Framing, em termos de levantamento de preços. Primeiramente foi realizado o levantamento dos quantitativos de projeto necessários para a execução da edificação existente em alvenaria estrutural, através da análise do projeto aprovado na prefeitura, em que o levantamento deu-se através de medições manuais e dos quantitativos gerados pelo software Autodesk Revit. Em seguida, para que o comparativo fosse realizado entre os dois sistemas construtivos, o projeto arquitetônico da edificação existente em alvenaria estrutural precisou ser ajustado, de modo que as dimensões fossem modulares e utilizadas somente para o projeto da edificação alternativa em Light Steel Framing, respeitando assim, os espaçamentos padronizados deste sistema construtivo. Para isso, tanto a modelagem, quanto o levantamento dos quantitativos de projeto da edificação foram realizados através da utilização do software Autodesk Revit. Para o dimensionamento das fundações da edificação alternativa utilizou-se o software AltoQi Eberick, através do lançamento das cargas geradas pela estrutura da edificação. Com os levantamentos para as duas edificações terminados, foi possível determinar os respectivos orçamentos de cada edificação com base nos valores das composições do Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil (SINAPI). Para isso, foi utilizado o preço por metro quadrado da construção para análise comparativa de preços entre os dois sistemas construtivos em estudo, visto que os ajustes no projeto arquitetônico da edificação existente se tornam necessários devido às características dos painéis de LSF, que além dos espaçamentos, possuem espessuras menores que as paredes de blocos estruturais, resultando assim em novas dimensões para os ambientes da edificação alternativa. Desta forma, essa medida de avaliação se torna coerente para ambos os projetos mesmo que as áreas sejam diferentes. Vale ressaltar que as instalações complementares, como sistemas elétricos e hidrossanitários, não foram consideradas no projeto e na análise de preços, pois estão fora do 58 escopo deste estudo, visto que os seus custos não sofrem mudanças significativas em ambos sistemas construtivos. 3.2 Estudo de caso A residência unifamiliar escolhida para realização da presente pesquisa, foi executada em alvenaria estrutural e está localizada em Maquiné/RS. Os projetos foram fornecidos pela empresa responsável pela elaboração e execução da obra. Trata-se de uma residência térrea de alto padrão, construída em 2021 e que conta com dois dormitórios de 8,80 m² e 11,50 m², uma suíte com closet de 23,47 m², banheiro suíte de 4,13 m², banheiro social de 4,13 m², circulação de 4,24 m², cozinha, sala de estar e jantar integrados com 40,70 m², área de serviços de 8,91 m², varanda de 10,42 m² e garagem de 43,29 m², totalizando 177,83 m² de área construída, conforme apresentado pelas Figuras 22 e 23. 59 Figura 22 - Planta baixa da edificação em estudo Fonte: Do autor. 60 Figura 23 - Fachadas da edificação em estudo Fonte: Do autor. 3.3 Descrição da edificação existente em alvenaria estrutural A edificação é composta por uma fundação com estacas escavadas de 30 cm de diâmetro sob vigas de baldrame com dimensões de 20 x 30 cm. No fechamento da edificação foram utilizados blocos cerâmicos estruturais fornecidos pela Cerâmica Barrense do tipo com 18 furos e dimensões de 11,5 x 9,0 x 24 cm, e uma única parede que faz divisa entre os banheiros, utilizou-se blocos de 12 furos com dimensões de 11,5 x 9 x 19 cm, que foram assentados de lado, pois trata-se de uma parede de 20 cm de largura, enquanto que para as cintas de amarração das paredes foram utilizadas vigas da largura da alvenaria com 15 cm de altura. As lajes são pré moldadas de vigotas e tavelas com altura de 15 cm e de beiral em 61 concreto, sendo que acima da laje sobre as paredes dos banheiros, está localizado o reservatório de água da residência. O telhado foi executado através de pontaletes e ripamento em madeira, com cobrimento de telhas cerâmicas, sendo que para o reservatório, foi utilizado uma estrutura de madeira e cobrimento com telha de fibrocimento. As esquadrias externas são em alumínio, enquanto as internas em madeira, e possuem vergas e contra vergas moldadas in loco, de concreto armado com apoio lateral de 30 cm para cada lado da abertura. O revestimento do forro possui duas variações entre os ambientes, uma que conta com duas camadas, chapisco e massa única, e outra somente de placas de gesso acartonado, em que o pé direito possui 2,80 m e 2,60 m de altura, respectivamente. O revestimento interno conta com duas camadas, a primeira de chapisco e a outra de massa única, sendo que para as áreas molhadas o revestimento conta com três camadas, a primeira de chapisco, outra de massa única ou de emboço e revestimento de porcelanato, de modo que a cozinha, a área de serviço e a pia ao lado da churrasqueira possuem este revestimento na altura de 1,50 m em relação ao piso, enquanto que nos banheiros este revestimento cobre a totalidades das paredes. No revestimento externo da edificação, têm-se duas camadas, uma de chapisco e outra de massa única, enquanto que a pintura interna e externa das paredes e do forro são de tintas do tipo acrílica. Por fim, a edificação conta com piso em porcelanato de 60x60 cm nas áreas internas da edificação e piso cerâmico de 45x45 cm nas áreas externas. 3.4 Modelagem e pré-dimensionamento da edificação alternativa em LSF Após a interpretação e o levantamento dos quantitativos referentes ao projeto da edificação existente, foram realizadas as alterações necessárias no projeto arquitetônico para implementação da edificação alternativa em LSF, ambas por meio do software Autodesk Revit, de modo que o projeto alternativo fosse o mais próximo possível do projeto modelo, tanto para as dimensões, quanto para os materiais empregados. Garantiu-se que se atendesse às especificações das normas aplicáveis e as características construtivas deste sistema construtivo. Em seguida, foram definidas as espessuras e os pesos dos perfis metálicos, bem como os materiais de fechamento a serem utilizados no projeto, através da utilização das tabelas de pré-dimensionamento do Manual de Engenharia do CBCA, elaborado por Rodrigues e Caldas (2016), que possui diretrizes fundamentadas na NBR 14762 (ABNT, 62 2010). Com o peso próprio dos perfis metálicos e das placas de fechamento obteve-se as cargas estruturais da edificação alternativa em LSF, logo, foi possível dimensionar a fundação através do lançamento destas cargas no software AltoQi Eberick. Em relação ao tipo de fundação para a edificação alternativa em LSF, foi escolhido o radier, de acordo com as recomendações de pesquisas bibliográficas. A proposta de projeto para a edificação alternativa em LSF foi elaborada de acordo com o Manual de Engenharia do CBCA. Deste modo, para os fechamentos externos e fechamentos de áreas molhadas, foi proposto a utilização de placas cimentícias, com aplicação de uma camada de selador de base acrílica quando as faces das placas estiverem viradas para o exterior da edificação, e para as faces das placas em áreas molhadas, sendo aplicado o revestimento igual ou similar aos utilizados na edificação existente. Para o fechamento interno dos painéis, foi proposto a utilização de placas de gesso acartonado, com aplicação do acabamento igual ou similar aos utilizados na edificação existente. A laje foi do tipo seca, com fechamento superior sendo através de placas cimentícias sobre uma base de placas OSB, sobrepostas por manta asfáltica para garantir o conforto térmico, e fechamento inferior sendo de placas de gesso acartonado. Para o preenchimento de todos os painéis autoportantes e das lajes, foi proposto a utilização de lã de vidro para isolamento acústico. Para a cobertura da edificação foi utilizado uma estrutura metálica com fechamento de telhas do mesmo tipo que foi empregado na edificação existente. Por fim, as conexões entre perfis foram realizadas com parafuso auto brocante de cabeça sextavada com ponta broca em aço e a ligação aço-concreto da fundação será através da ancoragem química com barra roscada. 3.5 Orçamento das edificações A análise de preços foi realizada após obter a totalidade dos quantitativos de projeto necessários para a execução de ambos os sistemas construtivos, para isso, foi utilizado uma adaptação da planilha de Proposta de Construção Individual (PCI), elaborada em 2021 pela Caixa Econômica Federal, que serve de resumo do orçamento da obra, além de especificar a quantidade e o valor de todos os serviços, ou seja, a planilha abrange o orçamento por completo da execução da residência, contemplando a parcela de mão de obra, de materiais necessários e encargos administrativos. 63 Para o levantamento dos quantitativos de projeto, foi analisado o projeto aprovado na prefeitura, sendo disponibilizado pela empresa que projetou e executou a obra. Já para a edificação alternativa em LSF, o levantamento dos quantitativos foi realizado de forma manual, por meio de medições no projeto adaptado para este sistema construtivo, além da utilização dos quantitativos gerados pelo software Autodesk Revit. Os valores encontrados foram lançados em planilha, de modo que fossem organizados pelos grupos de serviços e seus respectivos componentes. Após obter os levantamentos dos quantitativos de projeto para as duas edificações, foi possível estimar os seus respectivos orçamentos através da utilização de dados da Tabela SINAPI e por meio de pesquisa de mercado com empresas que realizam o serviço ou que vendem os materiais utilizados. Vale destacar que a tabela SINAPI é do tipo com valores não desonerados, buscando assim a semelhança com o que ocorre no funcionamento de uma construtora. Outro ponto importante, é que foram considerados os Benefícios e Despesas Indiretas (BDI) com valor médio para construção de edifícios de 22,12%, conforme indicado pelo Acórdão n° 2622 (2013) elaborado pelo Tribunal de Contas da União (TCU), para o orçamento de ambas edificações, desta forma, tem-se os custos diretos da obra e as despesas com custos indiretos, como a administração, os impostos, os seguros, as incertezas e as despesas financeiras, utilizados para garantir o lucro e definir o preço de venda da obra. 64 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Modelagem e pré-dimensionamento Inicialmente o projeto obtido em alvenaria estrutural precisou ser adaptado para que fosse possível enquadrar de maneira eficiente a modulação do sistema construtivo em LSF. Essa disposição deu-se com a aplicação de uma modulação constituída por painéis com dimensões de 60 cm de comprimento, compostos por dois perfis montantes e três perfis guias, ligados por parafusos auto brocantes. Todas as adaptações realizadas foram através do software Autodesk Revit, de modo que os perfis necessários para a modelagem da estrutura da edificação alternativa fossem configurados de acordo com as tabelas de pré-dimensionamento do Manual de Engenharia do CBCA, elaborado por Rodrigues e Caldas (2016). Com isso, os perfis montantes foram definidos como sendo para edificações de um pavimento ou segundo pavimento de edificações com dois andares, com pé direito de 2,80 m, com bloqueadores à meia altura, recebendo somente cargas provenientes do telhado e do forro, considerando a velocidade básica do vento de 40 m/s e espaçamentos de 40 ou 60 cm. Desta forma, as especificações e espessuras dos perfis para o pré-dimensionamento estrutural são apresentadas pela Tabela 1. 65 Tabela 1 - Espessura dos perfis montantes para pé direito de 2,80 m, com bloqueador à meia altura, suportando somente cargas do telhado e forro Perfis (mm) Espaçamentos (cm) Espessura dos perfis (mm) Ue 90 x 40 x 12 x t 40 0,95 0,95 0,95 0,95 60 0,95 0,95 0,95 0,95 Ue 140 x 40 x 12 x t 40 0,95 0,95 0,95 0,95 60 0,95 0,95 0,95 0,95 Fonte: Adaptado de Tabela 7.4 Manual de Construção em Aço (2016, p.179). As paredes de alvenaria da edificação existente que no projeto original eram de 15 cm, foram substituídas por painéis com perfis montantes Ue 90x40x12x0,95 e perfis guias U 92x40x12x0,95. Para a parede de alvenaria que está localizada entre os banheiros, e que foi dimensionada no projeto original com espessura de 20 cm, decidiu-se que a sua substituição fosse por painéis com perfis montantes Ue 140x40x12x0,95 e perfis guias U 142x40x0,95. Posterior às definições dos perfis que foram utilizados para constituir a estrutura dos painéis autoportantes, os painéis foram configurados através da modelagem destes perfis para serem aplicados no lugar das paredes de 15 cm de espessura. Para isso, foram utilizadas paredes de cortina configuradas com eixos verticais de 60 cm de espaçamento, respeitando assim o espaçamento dos montantes de acordo com a tabela de pré-dimensionamento. Para os eixos verticais foram aplicados perfis Ue 90x40x12x0,95, enquanto que para os eixos horizontais foram aplicados perfis U 92x40x12x0,95. Desta forma, tem-se que cada painel conta com três eixos horizontais, um em cada extremidade, sendo eles os perfis guias, e um eixo a meia altura, sendo este o bloqueador, conforme a Figura 24, que demonstra a disposição dos eixos que formam os painéis de 9 cm do sistema construtivo em LSF. 66 Figura 24 - Propriedades da parede de cortina representando o painel de LSF de 9 cm Fonte: Do autor. Para ser aplicado nas paredes de 20 cm de espessura, a parede de cortina foi configurada com a mesma modelagem de perfis citado anteriormente. Porém, essa parede de cortina conta com espessura de 14 cm, visto que foram aplicados perfis Ue 140x40x12x0,95 nos eixos verticais, conforme os critérios da tabela de pré-dimensionamento, e perfis U 142x40x0,95 nos eixos horizontais, como mostra a Figura 25 67 Figura 25 - Propriedades da parede de cortina representando o painel de LSF de 14 cm Fonte: Do autor. Para os fechamentos dos painéis foram utilizados três tipos distintos de fechamentos das faces. O primeiro tipo possui duas faces com fechamento de placas de gesso acartonado, sendo empregadas em painéis que ficam com as suas faces em ambientes internos e áreas secas da edificação. O segundo tipo possui duas faces com fechamento de placas cimentícias, sendo empregadas em painéis que ficam com uma face na área externa da edificação e a outra face na área molhada interna da edificação. Por fim, o terceiro tipo possui uma face com fechamento de placas de gesso acartonado e a outra face com fechamento de placas cimentícias, sendo empregadas em painéis com uma face virada para o interior e a outra para o exterior da edificação e também em painéis que fazem a divisão de ambientes internos com áreas molhadas. A configuração dos painéis com seus respectivos fechamentos foi realizada com base nos critérios indicados no Manual de Engenharia do CBCA. Desta forma, a estrutura central modelada para os painéis foi de 9 cm, garantindo assim a compatibilização com as características desse sistema construtivo. Sendo assim, tem-se que para o primeiro tipo de fechamentos dos painéis que conta com as duas faces com placas de gesso acartonado, foi 68 aplicado uma camada em cada face de placas com espessuras de 1,5 cm, visando aumentar a resistência ao impacto dos painéis. Para o segundo tipo de fechamento dos painéis, que conta com as duas faces com placas cimentícias, foi configurado a aplicação de três camadas em cada face, sendo elas de placa OSB com 1,11 cm de espessura, membrana hidrófuga e placa cimentícia com 1,0 cm de espessura. Por último, o terceiro tipo de fechamento dos painéis, que possui uma face com fechamento de placas de gesso acartonado e a outra face com fechamento de placas cimentícias, foi configurado a aplicação em uma das faces com uma camada de placas com 1,5 cm de espessura, enquanto que para a outra face foram três camadas, sendo elas de placa OSB com 1,11 cm de espessura, membrana hidrófuga e placa cimentícia com 1,0 cm de espessura. Na cobertura da edificação foram utilizados perfis Ue 140x40x12x0,95 para vãos de até 4 m e perfis Ue 140x40x12x1,55 para vãos maiores que 4 m, em ambos os casos com espaçamento de vigas de 60 cm. Seguindo a indicação do Manual de Engenharia do CBCA sobre os perfis a serem utilizados para os vão máximos das vigas de forro, considerando vigas contínuas, sem enrijecedores de alma nos apoios, com sobrecarga de 0,5 kN/m2 e aço 230 MPa. Em relação aos fechamentos das vigas de forro, foram aplicadas três camadas para o fechamento superior, sendo elas de placa OSB com 1,11 cm de espessura, manta asfáltica e placa cimentícia com 1,0 cm de espessura, enquanto que para o fechamento inferior foi aplicado uma camada de placas de gesso acartonado com 1,2 cm de espessura. Para a estrutura do telhado foram utilizados perfis Ue 90x40x12x0,95 para os montantes, diagonais e terças, sendo pré-dimensionados conforme indica o Manual de Engenharia do CBCA. Com todos os perfis de aço e fechamentos configurados, deu-se início a modelagem da edificação alternativa, de modo que o projeto arquitetônico da edificação existente em alvenaria estrutural passasse a ter suas dimensões modulares, respeitando assim, os espaçamentos padronizados deste sistema construtivo. Estes ajustes no projeto arquitetônico da edificação existente foram necessários devido ao espaçamento entre montantes ser de 60 cm para a modulação dos painéis de LSF, que além deste espaçamento, ainda possuem espessuras menores que as paredes de blocos estruturais, o que resultou em novas dimensões para os ambientes e esquadrias da edificação alternativa. Outro ponto importante em relação à modelagem, foi que os perfis das lajes coincidissem com os perfis montantes que formam os 69 painéis das paredes quanto ao alinhamento, visando garantir a correta transmissão de cargas nos perfis. Desta forma, as adaptações realizadas no projeto arquitetônico para implantação da edificação alternativa e as suas respectivas alterações são apresentadas de acordo com a Tabela 2. Tabela 2 - Alterações nas dimensões e áreas dos ambientes Ambientes Alterações Variações (%) Alvenaria estrutural Light Steel Framing Dimensões (m) Área (m2) Dimensões (m) Área (m2) Banheiro 2,75x1,50 4,13 2,96x1,76 5,21 26,15 Banheiro Suíte 2,75x1,50 4,13 2,96x1,76 5,21 26,15 Circulação 1,10x3,85 4,24 1,07x4,16 4,45 12,03 Cozinha/Jantar/Estar 4,00x10,15 40,70 3,96x10,94 43,32 4,95 Dormitório 01 2,75x3,20 8,80 2,96x3,56 10,43 18,52 Dormitório 02 4,00x2,60+1,10x1,00 11,50 4,16x2,96+1,07x1,25 13,53 17,65 Garagem 6,20x7,00+1,10x1,80 43,29 6,23x7,16+1,13x1,76 46,60 7,65 Serviço 4,95x1,80 8,91 4,97x1,76 8,75 -2,24 Suíte 4,00x5,40+1,10x1,70 23,47 4,16x5,36+1,07x1,90 24,33 3,66 Varanda 4,15x2,55 10,42 4,05x2,47 10,00 -4,03 Total - 159,59 - 171,83 7,67 Fonte: Do autor. Apesar da modelagem ter buscado respeitar os espaçamentos dos montantes, houve algumas discrepâncias nas modulações dos painéis, ou seja, não foi possível manter os espaçamentos dos montantes em 60 cm, visto que o projeto arquitetônico da edificação existente foi projetado para outro sistema construtivo, dificultando assim a modulaç