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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA

COLEGIADO DE ENGENHARIA CIVIL

MELQUIZEDECK RIBEIRO DE SOUZA

ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DE EDIFICAÇÕES

COMERCIAIS EM AÇO ESTRUTURAL: ESTUDO DE CASO DE UMA OBRA NA

CIDADE DE FEIRA DE SANTANA - BA

Feira de Santana - BA

2010





Monografia apresentada à disciplina TEC

174 – Projeto Final II, ministrada pela

docente Eufrosina de Azevedo Cerqueira,

como parte dos requisitos necessários para

a obtenção de seus créditos.

Orientador: Prof. Esp. Carlos Antônio

Alves Queirós

Feira de Santana - BA

2010





Monografia apresentada à banca examinadora de qualificação disciplina TEC 174 –

Projeto Final II, do curso de graduação em Engenharia Civil da Universidade Estadual de

Feira de Santana.

Feira de Santana, 27 de julho de 2010,

____________________________________________________________

Orientador: Prof.° Esp. Carlos Antônio Alves Queirós

Universidade Estadual de Feira de Santana

____________________________________________________________

Prof.° MSc. Cristóvão César Carneiro Cordeiro


____________________________________________________________

Prof.° MSc. Eduardo Antônio Lima Costa


Dedico este trabalho

À minha mãe, pelo exemplo de vida transmitido, ensinando-me o caminho a

percorrer, pelo seu espírito de luta e amor

Ao meu pai (in memorian)

Aos meus irmãos, pela confiança e respeito

À minha namorada, por estar sempre ao meu lado, me apoiando e me motivando

Aos meus amigos, pela amizade e pelo companheirismo de todos os dias.

AGRADECIMENTOS

Ao meu Deus, que está acima de tudo e ajudou a engenhar tudo que conhecemos.

Ao Professor Eng°. Carlos Antônio Alves Queirós, pela orientação, compreensão

durante todo o desenvolvimento do trabalho, credibilidade depositada em mim e

principalmente pelo respeito ao longo da concretização desse trabalho.

À Professora Engª. Eufrosina de Azevedo Cerqueira, pela colaboração e ensino

transmitidos.

À Universidade Estadual de Feira de Santana, pela bagagem de conhecimento que

hoje carrego.

Aos meus melhores amigos de infância, Alex Borges e Laryssa Muniz, pelo

companheirismo no cotidiano.

Aos amigos conquistados durante a graduação, como Jeronimo Conceição, Raphael

Ribeiro e em especial Dásio Câmara Neto, pela parceria durante estes 5 anos.

A todos os meus amigos, pela influência que exercem no meu dia a dia e,

principalmente, pelo carinho e respeito.

A todos que, direta ou indiretamente, contribuíram para a conclusão deste trabalho, um

muito obrigado!

"As dificuldades são o aço estrutural que entra na construção do caráter."

(Carlos Drummond de Andrade)

RESUMO

A indústria da Construção Civil no mundo tem buscado sistemas mais eficientes de

construção com o objetivo de aumentar a produtividade, diminuir o desperdício e atender a

uma demanda crescente, encaixando-se neste quadro as estruturas metálicas. Através da

apresentação de conceitos, vantagens e desvantagens, será estudada a viabilidade técnica e

econômica de uma estrutura comercial em aço na cidade de Feira de Santana, Bahia,

comparando com o sistema construtivo convencional, o concreto armado moldado in loco.

Para isso será elaborado um orçamento da estrutura de uma edificação comercial em aço

comparando com uma edificação comercial em concreto armado in loco. Após a apresentação

dos dados serão discutidos os custos destas estruturas, levando em conta os benefícios de cada

uma para a finalidade do empreendimento verificando se uma edificação comercial em

estrutura metálica é viável ou não. Nesta monografia verifica-se também se a utilização do

aço estrutural é viável, técnica e economicamente, devido às vantagens construtivas

proporcionadas por este material.

Palavras chave: edificações comerciais em aço estrutural, viabilidade técnica e

viabilidade econômica.

ABSTRACT

The Construction industry in the world has sought to build more efficient systems in

order to increase productivity, reduce waste and meet a growing demand, embedding itself in

this frame steel structures. Through the presentation of concepts, advantages and

disadvantages, we will study the technical and economic feasibility of a commercial structure

in the steel city of Feira de Santana, Bahia, comparing with the conventional building system,

reinforced concrete cast in situ. To do so will produce a budget structure of a commercial steel

building compared to a commercial building with reinforced concrete in situ. After the

presentation of data will be discussed the costs of these structures, taking into account the

benefits of each enterprise for the purpose of verifying that a commercial building in the metal

structure is viable or not. In this monograph there is also the use of structural steel is feasible

technically and economically, due to the advantages offered by this construction material.

Keywords: structural steel in commercial buildings, technical feasibility and economic

viability.

LISTA DE FIGURAS

Figura 01. Edificação comercial em estrutura metálica I......................................................... 15

Figura 02. Etapas do método de pesquisa................................................................................ 18

Figura 03. Processo de fabricação do aço................................................................................ 22

Figura 04. Ilustrativa do processo de produção....................................................................... 23

Figura 05. Seção transversal de uma instalação de alto-forno................................................. 24

Figura 06. Perfis metálicos para colunas................................................................................. 28

Figura 07. Perfis metálicos para vigas..................................................................................... 28

Figura 08. Perfis metálicos para contraventamentos................................................................ 29

Figura 09. Laje de piso – Laje moldada in loco....................................................................... 30

Figura 10. Laje de piso – Laje com forma metálica................................................................. 30

Figura 11. Laje de piso – Laje pré-moldada............................................................................ 31

Figura 12. Conectores.............................................................................................................. 31

Figura 13. Parede com alvenaria e esquadria........................................................................... 32

Figura 14. Parede com painel metálico.................................................................................... 32

Figura 15. Simbologia das dimensões do perfil I soldado....................................................... 33

Figura 16. Montagem de uma obra comercial......................................................................... 37

Figura 17. Mercado do Ver-o-peso – Belém............................................................................ 39

Figura 18. Mercado de Carne – Belém.................................................................................... 39

Figura 19. Teatro José de Alencar – Fortaleza......................................................................... 40

Figura 20. Palácio de Cristal – Petrópolis................................................................................ 40

Figura 21. Estação da Luz – São Paulo.................................................................................... 40

Figura 22. Edifício Garagem América – São Paulo (1957)..................................................... 42

Figura 23. Edifício Palácio do Comércio – São Paulo (1959)................................................. 42

Figura 24. Sede da Associação Brasileira de Metais – São Paulo – (1984)............................. 43

Figura 25. Casa do Comércio – Salvador (1987)..................................................................... 44

Figura 26. Centro Empresarial do Aço – CEA, São Paulo (1992)........................................... 44

Figura 27. Construção do Salvador Shopping – Salvador....................................................... 45

Figura 28. Produção siderúrgica brasileira.............................................................................. 48

Figura 29. Desempenho regional das vendas de aço – janeiro a março de 2010..................... 49

Figura 30. Obra em estrutura metálica – Av. Getúlio Vargas, Feira de Santana..................... 50

Figura 31. Reforma e ampliação com aço – Av. Getúlio Vargas, Feira de Santana................ 50

Figura 32. Obra em estrutura metálica – Av. Presidente Dutra, Feira de Santana................... 51

Figura 33. Edificação comercial em estrutura metálica II....................................................... 52

Figura 34. Edificação comercial em estrutura metálica III...................................................... 53

Figura 35. Edifício 30St. Mary Axe – Londres........................................................................ 56

Figura 36. Centro de Promoção de Saúde – PETROBRÁS..................................................... 61

Figura 37. Tempos Requeridos de Resistência ao Fogo (TRRF) – em minutos...................... 64

Figura 38. Classificação das edificações quanto à sua ocupação (Grupo C)........................... 64

Figura 39. Placas de lã de rocha............................................................................................... 65

Figura 40. Tintas intumescentes............................................................................................... 65

Figura 41. Encapsulamento de peças metálicas em concreto.................................................. 66

Figura 42. Montagem de estrutura metálica............................................................................. 69

Figura 43. Edificação residencial em aço – Esquema estrutural.............................................. 72

Figura 44. Orçamento comparativo 1.a - estrutura da edificação metálica.............................. 85

Figura 45. Orçamento comparativo 1.b - estrutura da edificação em concreto armado in

loco........................................................................................................................................... 86

Figura 46. Orçamento comparativo 2.a - fundação da edificação metálica............................. 86

Figura 47. Orçamento comparativo 2.b - fundação da edificação em concreto armado in

loco........................................................................................................................................... 86

Figura 48. Orçamento comparativo 3.a - revestimentos da edificação metálica..................... 87

Figura 49. Orçamento comparativo 3.b - revestimentos da edificação em concreto armado in

loco........................................................................................................................................... 88

Figura 50. Orçamento comparativo 4 - montagem da edificação metálica.............................. 88

Figura 51. Orçamento comparativo 5.a – cronograma físico da edificação metálica.............. 89

Figura 52. Orçamento comparativo 5.b – cronograma físico da edificação em concreto armado

in loco....................................................................................................................................... 90

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 01. Investimentos no setor siderúrgico brasileiro (1994 - 2009)................................ 45

Gráfico 02. Aço bruto - Capacidade instalada x Produção x Consumo aparente.................... 46

Gráfico 03. Distribuição setorial do consumo de aço – 2009.................................................. 47

Gráfico 04. Redução do tempo médio de execução da obra.................................................... 59

Gráfico 05. Comparação – Custos da estrutura........................................................................ 76

Gráfico 06. Comparação – Custos da fundação....................................................................... 77

Gráfico 07. Comparação – Custos da alvenaria e vedações.................................................... 77

Gráfico 08. Comparação – Custo de instalação de unidades, equipamentos e manutenção de

canteiro..................................................................................................................................... 78

Gráfico 09. Comparação – Custos comuns de construção....................................................... 89

Gráfico 10. Comparação – Custos financeiros......................................................................... 80

Gráfico 11. Distribuição regional das vendas de aço – janeiro a março de 2010.................... 83

LISTA DE TABELAS

Tabela 01. Perfis de aço utilizados na Construção Civil.......................................................... 27

Tabela 02. Limites máximos de peso bruto total para veículos normais................................. 34

Tabela 03. Produção mundial de aço bruto.............................................................................. 47

Tabela 04. Consumo aparente de produtos siderúrgicos.......................................................... 48

Tabela 05. Quadro comparativo – Administração da obra...................................................... 54

Tabela 06. Peso estimado por tipo de edificação..................................................................... 55

Tabela 07. Quadro comparativo – Fundações.......................................................................... 56

Tabela 08. Quadro comparativo – Lajes.................................................................................. 57

Tabela 09. Quadro comparativo – Paredes.............................................................................. 58

Tabela 10. Quadro comparativo – Revestimentos................................................................... 58

Tabela 11. Quadro comparativo – Instalações......................................................................... 59

Tabela 12. Quadro comparativo – Prazos................................................................................ 60

Tabela 13. Quadro comparativo – Custo financeiro................................................................ 60

Tabela 14. Custo percentual de estruturas metálicas............................................................... 73

Tabela 15. Quadro comparativo de custo e prazo entre a estrutura metálica e a estrutura em

concreto armado in loco........................................................................................................... 91

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................... 14

1.1 JUSTIFICATIVA........................................................................................................ 16

1.2 OBJETIVOS................................................................................................................. 17

1.2.1 Objetivo geral............................................................................................................... 17

1.2.2 Objetivos específicos.................................................................................................... 17

1.3 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA.......................................................................... 17

1.4 MÉTODO DE PESQUISA.......................................................................................... 18

2 REFERENCIAL TEÓRICO.................................................................................... 20

2.1 ESTUDO DE VIABILIDADE..................................................................................... 20

2.2 ESTRUTURAS METÁLICAS E DE CONCRETO ARMADO IN

LOCO....................................................................................................................................... 20

2.2.1 Estruturas metálicas...................................................................................................... 21

2.2.1.1 Processo de fabricação do aço...................................................................................... 21

2.2.1.2 Tipos de aço utilizados na Construção Civil................................................................ 25

2.2.1.3 Tipos de perfis de aço utilizados na Construção Civil................................................. 26

2.2.1.4 Transporte..................................................................................................................... 33

2.2.1.5 Montagem..................................................................................................................... 35

2.2.2 Estruturas em concreto armado in loco........................................................................ 37

2.3 PANORAMA DAS CONTRUÇÕES EM AÇO NO BRASIL.................................... 38

2.3.1 Construções comerciais em aço em Feira de Santana.................................................. 49

2.4 VANTAGENS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS.................................................. 51

2.4.1 Eficiência construtiva................................................................................................... 52

2.4.2 Canteiro de obras.......................................................................................................... 53

2.4.3 Alívio das fundações.................................................................................................... 55

2.4.4 Flexibilidade................................................................................................................. 56

2.4.5 Instalações.................................................................................................................... 58

2.4.6 Redução do tempo de construção................................................................................. 59

2.4.7 Qualidade e segurança da obra..................................................................................... 61

2.4.8 Precisão do orçamento................................................................................................. 62

2.5 DESVANTAGENS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS.......................................... 62

2.5.1 Proteção contra o fogo.................................................................................................. 63

2.5.2 Tratamento superficial.................................................................................................. 66

2.5.2.1 Estruturas revestidas..................................................................................................... 67

2.5.2.2 Estruturas aparentes...................................................................................................... 67

2.5.3 Manutenção e reparos................................................................................................... 68

2.5.4 Mão-de-obra especializada........................................................................................... 69

2.6 PLANEJAMENTO DE INVESTIMENTO................................................................. 70

2.7 CUSTO DAS ESTRUTURAS METÁLICAS............................................................. 71

2.7.1 O custo de uma estrutura metálica............................................................................... 72

2.7.2 Métodos de avaliações.................................................................................................74

3 ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS CUSTOS DE UMA ESTRUTURA

COMERCIAL EM AÇO E UMA ESTRUTURA COMERIAL EM CONCRETO

ARMADO MOLDADO IN LOCO........................................................................................ 75

3.1 COMPARAÇÃO DE CUSTOS................................................................................... 75

3.1.1 1ª Etapa de comparação - Custo das estruturas............................................................ 75

3.1.2 2ª Etapa de comparação - Custos de fundações........................................................... 76

3.1.3 3ª Etapa de comparação - Custo de alvenaria e revestimentos.................................... 77

3.1.4 4ª Etapa de comparação - Custo de instalação de unidades, equipamentos e

manutenção de canteiro............................................................................................................ 78

3.1.5 5ª Etapa de comparação - Custos comuns de construção............................................. 79

3.1.6 6ª Etapa de comparação - Custos financeiros............................................................... 79

3.2 VALORIZAÇÃO DOS BENEFÍCIOS........................................................................ 80

3.2.1 Aumento as área líquida construída............................................................................. 80

3.2.2 Antecipação da ocupação do imóvel............................................................................ 81

3.2.3 Giro rápido do capital empregado................................................................................ 81

4 APRESENTAÇÃO E ESTUDO DOS DADOS RELATIVOS À EDIFICAÇÃO

COMERCIAL EM ESTUDO.................................................................................... 82

4.1 Orçamento comparativo............................................................................................... 83

4.2 Discussão dos resultados.............................................................................................. 91

5 CONCLUSÃO............................................................................................................ 93

5.1 Considerações finais e recomendações........................................................................ 94

REFERÊNCIAS......................................................................................................... 95

14

1 INTRODUÇÃO

A idéia de se desenvolver a utilização racional de materiais alternativos em diversos

setores da Construção Civil tem constituído, em todos os tempos, um grande desafio para o

homem. Os materiais capazes de atender, de forma apropriada, às condições específicas da

aplicação são limitados e sujeitos a condicionamentos tecnológicos de cada sociedade.

Quando se propõe a viabilização da utilização de estruturas metálicas na construção,

em termos de Brasil, busca-se, para esta sociedade, abrir uma nova opção construtiva em um

segmento onde se adotam poucas alternativas. Hoje, dispõe-se de uma siderurgia moderna, o

Brasil pode encontrar uma boa solução para atender aos seus anseios de progresso,

considerando as vantagens do aço como importante elemento construtivo.

A construção em aço é o método de construção rápido. Racionalidade no uso dos

materiais e baixo nível de desperdícios (a precisão é milimétrica) são características que

favorecem o aço quanto ao impacto no meio ambiente. Esgotada a vida útil da edificação, o

aço pode retornar sob forma de sucata aos fornos das usinas siderúrgicas para ser

reprocessado, sem perda de qualidade. O aço é o material mais reciclado no mundo (40% da

produção mundial é a partir de sucata ferrosa) (PINHO, s.d.)

Tal como vem acontecendo em outros setores, o processo de industrialização da

Construção Civil está alterando substancialmente a forma de se projetar e construir no Brasil.

A arquitetura migra do processo artesanal para um processo industrializado, cujos elementos

pré-fabricados são componentes de uma montagem sequencial. Resultado: melhor qualidade

dimensional e menor desperdício de material e de tempo. Neste cenário, o aço é considerado

um dos materiais mais versáteis e adequado a contribuir de forma decisiva para esta nova

concepção da arquitetura e da Construção Civil brasileira (REVISTA ARQUITETURA E

AÇO, 2005).

Desde o século XVIII, quando se iniciou a utilização de estruturas metálicas na

Construção Civil até os dias atuais, o aço tem possibilitado aos arquitetos, engenheiros e

construtores, soluções arrojadas, eficientes e de alta qualidade, sempre associada à idéia de

modernidade, inovação e vanguarda, traduzida em obras de grande expressão arquitetônica e

que invariavelmente traziam o aço aparente (COSIPA, 2010).

No entanto, as vantagens na utilização de sistemas construtivos em aço vão muito

além da linguagem estética de expressão marcante; redução do tempo de construção,

15

racionalização no uso de materiais e mão de obra e aumento da produtividade, passaram a ser

fatores decisivos para o sucesso de qualquer empreendimento (COSIPA, 2010).

O uso do aço agrega valor quando une a plasticidade às possibilidades estruturais.

Chapas, cabos, barras, perfis laminados, perfis soldados e perfis formados a frio em diferentes

seções, como no formato de "I", "U", "L', "T", assim como tubos de seção circular ou

quadrada atendem a propostas bem variadas. Os revestimentos metálicos e os produtos pré e

pós-pintados são alternativas para coberturas e acabamentos. No mesmo ambiente, novos

sistemas construtivos estão sendo implementados. Concorrem hoje, por exemplo, a estrutura

moldada in loco, a metálica, a pré-moldada de concreto, a metálica com pilar misto, a

metálica com pilar pré-moldado, o light steel framing (METÁLICA, 2010a).

A solução estrutural deve ser escolhida em razão dos benefícios, dando ênfase não

apenas a uma única análise comparativa como custo, peso ou tempo de uma construção. Há

outros fatores que devem ser avaliados pelo seu valor agregado, custos econômicos, de

produtividade e de sustentabilidade. A opção entre os materiais e os novos sistemas só pode

ser assim decidida de forma racional após a análise conjunta de todos os fatores que

influenciam a organização dos espaços e os interesses do cliente. O equilíbrio racional

preconizado pelo desenvolvimento sustentável deve substituir o modelo de visão que

prevaleceu até hoje e, historicamente, pôs em campos opostos progresso socioeconômico e

conservação ambiental (METÁLICA 2010a). Observe na Figura 01, abaixo, um exemplo de

edificações comerciais em aço estrutural em execução.

Figura 01. Edificação comercial em estrutura metálica I Fonte: CBCA, 2009.

16

Todavia, antes de se fazer uma escolha entre os diversos métodos executivos e novos

materiais de construção na engenharia civil deve-se fazer uma avaliação dos custos de

aquisição da matéria-prima e de execução dos serviços comparados com os métodos e

materiais convencionais.

1.1 JUSTIFICATIVA

Um dos temas mais discutidos atualmente em todo o mundo é o “Desenvolvimento

Sustentável”, principalmente na Construção Civil, um dos setores que mais consome os

recursos naturais do planeta e também o que mais gera resíduos sólidos, resultado do

desperdício e do mau gerenciamento da qualidade dos produtos e da execução das obras.

Sendo assim, destaca-se a necessidade de se explorar novos materiais e novos métodos

executivos, investindo cada vez mais na qualidade do produto final visando diminuir o

impacto ambiental causado pela expansão das edificações industriais e habitacionais.

Nesse contexto, surge a sugestão da utilização do aço como uma nova opção na

Construção Civil, um produto fabricado em larga escala no Brasil e ainda pouco utilizado

tanto em Feira de Santana como em todo o estado da Bahia se comparado ao concreto armado

in loco.

Todavia, uma pergunta deve ser feita: é viável mudar o sistema construtivo

convencional (concreto armado in loco) de Feira de Santana para investir em uma nova

tipologia estrutural como as construções em aço no segmento de edificações comerciais?

Para responder a esta pergunta, é necessário que seja feita uma avaliação dos custos e

dos benefícios de ambos os sistemas construtivos, numa análise de viabilidade técnica e

econômica.

17

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo geral

Estudar a viabilidade técnica e econômica da construção de uma edificação comercial

utilizando o aço como principal componente estrutural considerando as particularidades da

cidade de Feira de Santana – BA.

1.2.2 Objetivos específicos

• Avaliar os principais benefícios proporcionados pelas estruturas metálicas para

edificações comerciais.

• Avaliar os custos específicos da execução de estruturas metálicas em Feira de

Santana - BA.

• Comparar os custos de uma estrutura metálica com uma estrutura convencional

(concreto armado in loco).

1.3 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA

No CAPÍTULO 1 será apresentada a introdução da monografia onde será relatada a

situação problemática que deu origem ao trabalho, a justificativa, os objetivos a serem

alcançados (objetivo geral e objetivos específicos) e a metodologia que será adotada no

trabalho.

No CAPÍTULO 2 será apresentado o referencial teórico necessário para o

entendimento das construções em aço e suas abordagens presentes no trabalho.

No CAPÍTULO 3 será feita uma análise geral entre os custos referentes a etapas

construtivas na execução de uma edificação em aço em paralelo a uma edificação em concreto

armado moldado in loco destacando a diferença entre os custos percentuais entre as obras.

18

No CAPÍTULO 4 serão expostos os dados referentes às características da edificação

escolhida para estudo e os custos gerais da estrutura metálica e estrutura convencional de

concreto armado. Os dados obtidos serão descritos, comparados e analisados de forma a obter

um quadro comparativo detalhado entre as edificações comerciais em questão (a estrutura

metálica versus a estrutura de concreto armado).

No CAPÍTILO 5 serão apresentadas as considerações finais, fazendo um resumo do

trabalho, e a conclusão da viabilidade da construção de uma edificação comercial em aço,

levando em consideração os custos e as vantagens das estruturas metálicas em relação às

estruturas convencionais de concreto armado.

1.4 MÉTODO DE PESQUISA

Inicialmente, com o referencial teórico, será feita a exposição do tema proposto

apresentando a atual situação do mercado consumidor brasileiro com relação às tendências da

Construção Civil, relacionando a industrialização e os avanços tecnológicos na utilização do

aço na construção de novas edificações, observe a Figura 02.

Figura 02. Etapas do método de pesquisa

Será realizado um estudo de caso de uma edificação em aço estrutural com fins

comerciais na cidade de Feira de Santana, Bahia; serão levantados os quantitativos de

materiais e serviços necessários para construção desta edificação, e serão também, coletados

19

em campo os custos pertinentes a cada etapa da execução da obra, gerando, por conseguinte,

um orçamento detalhado da edificação em estudo. Este mesmo processo será realizado para

uma mesma edificação comercial utilizando um elemento construtivo convencional, neste

caso, o concreto armado in loco.

De posse dos dados obtidos no orçamento, será elaborado um quadro comparativo

destacando as diferenças mais relevantes observadas entre os custos.

Dispondo do quadro comparativo e de embasamento teórico, será feito o estudo da

viabilidade técnica e econômica da estrutura metálica, discutindo os custos e os benefícios

desta tecnologia construtiva.

20

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1. ESTUDO DE VIABILIDADE

Existem diversas definições para estudo de viabilidade, sendo que inúmeros autores

expõem este estudo de forma diversificada.

Segundo Gehbauer (2002) o estudo de viabilidade do empreendimento é a comparação

entre a estimativa de custo do mesmo e os rendimentos que se esperam obter por meio da sua

comercialização. O estudo de viabilidade inclui todo o planejamento técnico básico

necessário, desde a idéia inicial, até a elaboração do anteprojeto. Para empresas de

incorporação/construção, fatores como localização, capital e concepção do produto são

combinados durante o estudo de viabilidade do empreendimento, de tal forma que se obtenha

uma incorporação bem sucedida.

De acordo com Silva (1995) para que o estudo de viabilidade se aproxime da

realidade, deve-se dispor de um bom modelo matemático para simulação partindo de um bom

cenário, deve-se, ainda, conhecer os indicadores de qualidade fornecidos pelo modelo de

cálculo e saber interpretar os indicadores, estabelecendo critérios particulares de decisão.

As características especiais do mercado imobiliário tornam o processo de decisão de

investimento ou de lançamento de novas construções muito difícil, principalmente no estudo

de viabilidade, no qual, esta decisão é tomada pelo empresário de forma intuitiva, de acordo

com sua experiência e sua percepção das condições momentâneas do mercado, sem ter como

base uma análise criteriosa, embasada em dados confiáveis (GONZÁLES e FORMOSO,

2006).

2.2. ESTRUTURAS METÁLICAS E DE CONCRETO ARMADO IN LOCO

Antes de analisar as características, as vantagens e desvantagens, assim como os

custos das estruturas metálicas e estruturas em concreto armado in loco, serão estudadas as

definições dessas tipologias construtivas.

21

2.2.1 Estruturas metálicas

A natureza da liga de aço é relativamente complexa e sua definição não é simples,

visto que, os aços comerciais não são ligas binárias. De fato, apesar dos seus principais

elementos de liga serem o ferro e o carbono, eles contêm outros elementos secundários.

Nestas condições, pode-se definir o aço como sendo uma liga Ferro-Carbono, contendo

geralmente de 0,008% até aproximadamente 2,11% de carbono, além de certos elementos

secundários (por exemplo, Silício, Fósforo, Manganês e Enxofre), presentes devido aos

processos de fabricação (PANNONI, 2010a).

O processo siderúrgico para a fabricação do aço consiste no aproveitamento do ferro

contido no minério, através da eliminação progressiva das impurezas deste último, e pode ser

dividido em quatro etapas (BANDEIRA, 2008):

a) preparo de matérias-primas (minério de ferro e carvão minera): na Sinterização, é

produzido o sínter, que é o minério de ferro aglutinado, pois seus finos são

indesejáveis para o processo de obtenção do ferro-gusa no alto-forno; na coqueria, é

produzido o coque (carvão mineral sem impurezas);

b) produção do ferro-gusa no alto forno: o princípio básico de operação de um alto-

forno é a retirada do oxigênio do minério, que assim é reduzido a ferro (ferro-gusa);

c) produção do aço: na aciaria, é feito o processo de refino do ferro-gusa,

transformando-o em aço, e o ajuste da sua composição final, de acordo com o tipo de

aço produzido;

d) conformação mecânica (lingotamento e laminação): o aço em estado líquido é

moldado e, em seguida, laminado, sendo conformado nos produtos desejados (chapas

grossas, chapas finas, perfis, etc.).

2.2.1.1 Processo de fabricação do aço

As matérias-primas básicas da indústria siderúrgica, de acordo com Bandeira (2008),

são as seguintes:

22

a) minério de ferro, principal matéria-prima do alto-forno, composto pelo elemento

químico ferro (Fe), que é encontrado na natureza basicamente sob a forma de óxidos

(Fe + O). Os mais importantes para a indústria siderúrgica são:

• Magnetita (óxido ferroso-férrico), Fe3O4 (72,4% Fe);

• Hematita (óxido férrico), Fe2O3 (69,9% Fe);

• Limonita (óxido hidratado de ferro), 2FeO3.3H2O (48,3% Fe);

b) carvão, o combustível utilizado no alto-forno é o carvão, coque ou de madeira, cuja

ação se faz sentir em três sentidos:

• fornecedor de calor para a combustão;

• fornecedor do carbono para a redução de óxido de ferro;

• indiretamente, fornecedor de carbono como principal elemento de liga do

ferro gusa.

c) calcário, o principal fundente, de fórmula CaCo3, sua função é combinar-se com as

impurezas (ganga) do minério e com as cinzas do carvão, formando as chamadas

“escórias”.

Na Figura 03, abaixo, pode-se observar o processo simplificado da fabricação do aço.

Figura 03. Processo de fabricação do aço Fonte: FERREIRA, LATINI, SECHIM, 2007.

A sinterização é uma unidade destinada a transformar o minério de ferro fino, através

de um processo de aglomeração a quente com outros materiais também finos, envolvendo

calcário, coque, rejeitos internos e externos de processo, resultando em um produto uniforme

e poroso denominado sinter, observe o processo de produção na Figura 04

(ARCELORMITTAL, 2009).

23

Figura 04. Ilustrativa do processo de produção Fonte: ARCELORMITTAL, 2009.

A coqueira é uma unidade destinada a transformar o carvão mineral em produto

denominado coque. O processo de coqueificação consiste em transformar o carvão mineral,

por meio de altas temperaturas em câmaras hermeticamente fechadas (exceto a saída dos

gases), em coque, há geração de gases que após resfriamento e tratamento, são enviados para

distribuição e utilização na usina. O coque é enviado para os alto-fornos, onde exerce dupla

função, atuando como redutor de óxido de ferro e como fonte térmica do processo

(POGGIALI, 2009).

O alto-forno é a unidade onde se produz o ferro gusa, principal matéria prima para

fabricação do aço na aciaria. O alto-forno é um reator metalúrgico onde são carregados o

sinter, pelotas, minérios, coque e outras adições quando necessário. A Figura 05 mostra a

seção transversal de uma instalação de alto-forno, incluindo todo o equipamento acessório e

auxiliar. Ar quente é insuflado pelas ventaneiras na parte inferior do forno em contra corrente

com a carga, promovendo no interior do forno uma série de reações químicas, produzindo

gusa e escória (ARCELORMITTAL, 2009).

24

Figura 05. Seção transversal de uma instalação de alto-forno Fonte: POGGIALI, 2009.

No processo de fabricação de aço nos convertedores, ocorrem as fases de fusão e

refino da carga metálica (ferro-gusa + sucata), através do sopro de oxigênio, objetivando

descarburação. Durante o sopro de oxigênio ocorre a oxidação dos elementos contidos no

ferro-gusa (carbono e outros minerais), gerando elevação da temperatura do metal (fase fusão)

e eliminação dos elementos indesejáveis (ARCELORMITTAL, 2009).

No refino primário do aço, os teores de carbono, manganês, silício e fósforo são

reduzidos. A reação de oxidação libera calor suficiente para a diminuição do consumo de

energia elétrica do forno. Já o refino secundário é responsável pelas correções mais

específicas e controladas (POGGIALI, 2009).

Segundo a Arcelormittal (2009), a máquina de lingotamento contínuo é onde ocorre o

processo de resfriamento controlado do aço líquido, vazado em molde, solidificando-o em

forma e dimensões definidas, de forma automatizada.

No laminador de tiras a quente (LTQ) as placas de aço são aquecidas, no forno de

reaquecimento a uma temperatura em torno de 1.250°C sofrem deformações sucessivas ao

longo da linha de laminação até atingir a espessura desejada e são enroladas nas bobinadeiras.

Na linha de laminação a placa tem sua espessura reduzida de 200 a 250 mm para 26 a 40 mm

através de 5, 7 ou 9 passes sucessivos pelo laminador de desbate. Na sequência o esboço é

25

desbobinado e entra no trem acabador, constituído de seis cadeiras de laminação, sofrendo a

redução final para se atingir a espessura desejada (1,2 a 16 mm), sendo resfriado e bobinado

posteriormente (ARCELORMITTAL, 2009).

Nas linhas de acabamento as bobinas produzidas no LTQ são desbobinadas e passam

por um processo de acabamento, que pode ser um passe de encruamento (no laminador de

acabamento), o aparamento de bordas (na linha de tesouras) ou a subdivisão em bobinas

menores (ambas as linhas). Após o acabamento a tira é rebobinada e está pronta para ser

despachada ao cliente final (ARCELORMITTAL, 2009).

2.2.1.2 Tipos de aço utilizados na Construção Civil

A seguir os principais materiais das estruturas de aço e suas disponibilidades/

características (PINHO, s.d.):

a) Perfis compostos soldados: custo elevado de produção, em função das diversas

etapas do processo, como o corte das chapas, a montagem e as soldas de composição,

com diferentes qualidades de execução das soldas, possuem tensões residuais altas na

região da solda. Têm grande versatilidade para execução de dimensões variadas,

adequando-se muito bem a projetos especiais com grandes vãos ou limitações de

altura;

b) Perfis compostos eletrosoldados: custo elevado de produção, limitado número de

bitolas, tensões altas provenientes da eletrofusão. O processo de solda produz

irregularidades na qualidade visual (splash). Podem ser produzidos com abas desiguais

e comprimentos customizados;

c) Perfis laminados de abas paralelas: em aço de alta resistência, ampla variedade de

bitolas, qualidade certificada. Oferecem excelente relação preço/peso, são fornecidos

em comprimentos de 6 m (bitolas de 150 mm a 310 mm) e 12 m (todas as bitolas) ou

em comprimentos especiais sob encomenda;

d) Perfis laminados importados: os perfis laminados importados têm preço sujeitos à

variação cambial, resistência e qualidade dependente da procedência, a entrega é

sujeita a confirmação do estoque, e o número de bitolas disponíveis não é constante;

e) Perfis laminados de abas inclinadas: maior massa linear do que os perfis laminados

de abas paralelas de mesma resistência, em função das características de distribuição

26

de massa dos laminadores antigos, abas inclinadas que exigem calços e arruelas

especiais, poucas bitolas variando de 75 mm até 150 mm;

f) Perfis formados a frio: conformados a partir de chapas finas, têm limitações

dimensionais em função da esbeltez da chapa, e são indicados para elementos

secundários ou de pequenas dimensões. Existem muitos fornecedores, o controle

dimensional é difícil e podem ser encontrados em diversas especificações de aço,

inclusive aço não estrutural ou de qualidade desconhecida;

g) Parafusos: os parafusos estruturais são encontrados nos diâmetros e comprimentos

usuais e com acabamento preto ou galvanizado. Para trabalhar junto com estruturas de

aços patináveis (resistentes à corrosão), são indicados os parafusos.

2.2.1.3 Tipos de perfis de aço utilizados na Construção Civil

De acordo com o Fórum da Construção (2010), nas construções com estrutura metálica a

escolha do tipo de aço é feita em função de aspectos ligados a:

a) meio ambiente onde as estruturas se localizam;

b) previsão do comportamento estrutural de suas partes, devido à geometria e aos

esforços solicitantes;

c) meio industrial com atmosfera agressiva à estrutura;

d) proximidade de orla marítima; e

e) manutenção necessária e disponível ao longo do tempo.

Os fatores acima influenciam a escolha de diversas maneiras. Por exemplo, condições

ambientais adversas exigem aços de alta resistência à corrosão. Por outro lado, peças

comprimidas com elevado índice de esbeltez ou peças fletidas em que a deformação (flecha) é

fator preponderante são casos típicos de utilização de aços de média resistência mecânica. No

caso de peças com baixa esbeltez e onde a deformação não é importante, fica mais econômica

a utilização dos aços de alta resistência (FÓRUM DA CONSTRUÇÃO, 2010).

Os aços estruturais utilizados no Brasil são produzidos segundo normas estrangeiras

(especialmente a ASTM – American Society for Testing and Materials e DIN – Deutsche

Industrie Normen) ou fornecidos segundo denominação dos próprios fabricantes (CBCA,

2003), exemplificando na Tabela 01, a seguir:

27

Tabela 01. Perfis de aço utilizados na Construção Civil Aços de média resistência para uso geral

Descrição Material Perfis, chapas e barras redondas acima de 50 mm

ASTM A- 36

Chapas finas

ASTM A-570 e SAE 1020

Barras redondas (6 a 50 mm)

SAE 1020

Tubos redondos sem costura

DIN 2448, ASTM A-53 grau B

Tubos quadrados e retangulares, com e sem costura

DIN 17100

Aços estruturais, baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica, média resistência mecânica

Descrição Material Chapas

USI-SAC 41 (USIMINAS)

Chapas

Aço estrutural com limite de escoamento de 245 MPa (COSIPA)

Aços estruturais, baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica, alta resistência mecânica

Descrição Material

Chapas

ASTM A-242, ASTM A-588 COS-AR-COR (COSIPA), USI-SAC-50 (USIMINAS) e NIOCOR (CSN)

Perfis ASTM A-242, A-588 (COFAVI) Fonte: FÓRUM DA CONSTRUÇÃO, 2010.

A seguir serão apresentados os perfis mais comuns para cada tipo de elemento

estrutural, como colunas, vigas, contraventamentos, lajes, conectores, etc.

Segundo o CBCA (2003), as colunas de edificações comerciais são dimensionadas

essencialmente à compressão. São utilizados perfis que possuam inércia significativa também

em relação ao eixo de menor inércia, como é o caso dos perfis “H” que têm largura da mesa,

igual ou próxima à altura da seção. Pode-se observar na Figura 06 os perfis utilizados

frequentemente como colunas.

28

Figura 06. Perfis metálicos para colunas Fonte: CBCA, 2003.

Os perfis metálicos utilizados nas vigas dos edifícios são dimensionados levando em

conta que, usualmente, eles terão a mesa superior travada pelas lajes, não estando, portanto,

sujeitos ao fenômeno da flambagem lateral com torção (CBCA, 2003). No caso de vigas

biapoiadas é usual se projetar vigas mistas, onde o perfil metálico trabalha solidário com a

laje, obtendo-se uma solução mais econômica (Figura 07).

Figura 07. Perfis metálicos para vigas Fonte: CBCA, 2003.

29

De acordo com CBCA (2003), as seções dos perfis para contraventamentos geralmente

são leves, por estarem submetidos, de modo geral, a esforços de tração ou compressão, a

escolha está associada à resistência às solicitações normais e à esbeltez. Observe os perfis

utilizados para contraventamento na Figura 08.

Figura 08. Perfis metálicos para contraventamentos Fonte: CBCA, 2003.

As lajes deverão ser convenientemente ancoradas às mesas superiores das vigas,

através dos conectores, para que façam parte da “viga mista”; algumas das soluções usuais

para lajes, no caso de vigas mistas em edifícios de andares múltiplos, são (CBCA, 2003):

a) laje moldada in-loco: é ainda a solução mais econômica no país, no entanto,

apresenta a desvantagem de exigir formas e cimbramentos durante a fase de cura

(Figura 09);

30

Figura 09. Laje de piso – Laje moldada in loco Fonte: CBCA, 2003.

b) laje com forma metálica incorporada: a laje é moldada in-loco sobre forma de

chapa metálica, capaz de vencer os vãos entre vigas, passando a ser a ferragem

positiva da laje (Figura 10). É um sistema que tem vantagem de dispensar, na maioria

dos casos, de formas e escoras durante a cura, liberando dessa forma a área sob a laje

para outros trabalhos. Além disso, a seção transversal da forma oferece espaço para

passagem dos dutos e cabos de utilidades;

Figura 10. Laje de piso – Laje com forma metálica Fonte: CBCA, 2003.

c) laje pré-moldada: nesse caso o painel pré-moldado de laje é colocado diretamente

sobre a viga metálica sem precisar da utilização de escoramentos e com a vantagem da

liberação imediata da área para outros serviços. A ancoragem da laje na mesa superior

da viga metálica deve ser executada de tal forma a garantir o funcionamento como

viga mista (Figura 11);

31

Figura 11. Laje de piso – Laje pré-moldada Fonte: CBCA, 2003.

d) conectores: os conectores têm a função de transmitir os esforços cisalhantes

longitudinais entre a viga metálica e a laje, no funcionamento da viga mista. Dentre os

conectores mais usados estão o pino com cabeça e o perfil “U” (Figura 12).

Figura 12. Conectores Fonte: CBCA, 2003.

e) paredes: no caso de edifícios as paredes são de alvenaria, construídas com tijolo

furado ou com tijolo de concreto leve. Dependendo da finalidade da edificação, as

paredes internas são substituídas pelas paredes divisórias desmontáveis, que conferem

flexibilidade ao lay-out do andar (Figura 13). Normalmente, as paredes externas são o

resultado da combinação de diversos materiais, para se obter o efeito arquitetônico

desejado. Uma solução comum é a utilização de alvenaria com esquadria de alumínio

32

ou aço para as janelas. Outra solução é a utilização de painéis préfabricados ou pré-

montados combinando outros materiais como concreto, chapas metálicas pintadas,

esquadrias de aço e alumínio, vidro e fibra de vidro, observe a Figura 14.

Figura 13. Parede com alvenaria e esquadria Fonte: CBCA, 2003.

Figura 14. Parede com painel metálico Fonte: CBCA, 2003.

No orçamento que será apresentado no capítulo 4 poderão ser observados entre os

elementos utilizados na estrutura perfis I soldados e laminados, cantoneiras, chapas, dentre

outros elementos estruturais. No caso dos perfis I soldados e laminados a nomenclatura é dada

pelo símbolo do perfil utilizado seguido pela sua altura em mm e a massa em kg/m (por

exemplo, CS 300x95, VS 450X80, VSM 300X25, W 150X18); para as cantoneiras são dadas

as alturas das abas e a massa em kg/m, a simbologia é o “L” (por exemplo, L 76X76X12,7),

as chapas recebem o símbolo e a espessura (por exemplo, CH 19mm). Observe um exemplo

de simbologia das dimensões dos perfis na Figura 15.

Os perfis I soldados são subdivididos em séries (SILVA e FRUCHTENGARTEN,

2010):

a) série CS, formada por perfis soldados tipo pilar, com relação d/bf = 1, cujas

dimensões estão indicadas na NBR 5884;

b) série CVS, formada por perfis soldados tipo viga-pilar, com relação 1 < d/bf < 1,5,

cujas dimensões estão indicadas na NBR 5884;

c) série VS, formada por perfis soldados tipo viga, com relação 1,5 < d/bf < 4, cujas

dimensões estão indicadas na NBR 5884;

d) série VSM, formada por perfis soldados monossimétricos tipo viga, com relação 1

< d/bf < 4, cujas mesas apresentam larguras idênticas e espessuras diferentes, com

dimensões indicadas na NBR 5884.

33

Figura 15. Simbologia das dimensões do perfil I soldado. Fonte: SKYLIGHT, 2010.

2.2.1.4 Transporte

Segundo Pinho (2005), embora seja viável a fabricação de estruturas mais simples no

próprio canteiro de obras, a situação mais comum é quando a fabricação e a montagem

ocorrem em locais diferentes. Nestes casos, após a fabricação, as estruturas de aço deverão ser

transportadas até o local da montagem.

Os tipos de transporte e suas respectivas limitações são (PINHO, 2005):

a) o transporte rodoviário, apesar das limitações quanto às dimensões das carrocerias e

gabaritos rodoviários esta é a modalidade de transporte predominante atualmente no

Brasil, outra limitação é a precariedade das estradas, no entanto, em muitas regiões é

parcialmente compensada pela malha existente que permite acesso a maior parte das

localidades, nas fases de projeto e detalhamento deverá ser dada especial atenção às

dimensões das peças de forma a se evitar transportes especiais, os limites máximos de

dimensões e cargas são dados em função do tipo de veículo, sua capacidade de carga,

o seu peso próprio, a capacidade máxima de tração, quantidade e tipo de eixos (tabela

02);

34

Tabela 02. Limites máximos de peso bruto total para veículos normais

DESCRIÇÃO

PESO BRUTO

PERMITIDO

(t)

peso bruto total (PBT) por unidade ou combinações de veículos (PBTC)

45

peso bruto por eixo isolado

10

peso bruto por conjunto de 2 eixos em tandem, quando a distância entre os dois planos verticais, que contenham os centros das rodas, for superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40 m

17

peso bruto por conjunto de 2 eixos não em tandem, quando a distância entre os dois planos verticais, que contenham os centros das rodas, for superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40m

15

peso bruto por conjunto de 2 eixos não em tandem, quando a distância entre os dois planos verticais, que contenham os centros das rodas, for superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40m

25,5

peso bruto por conjunto de 2 eixos, sendo um dotado de quatro pneumáticos e outro de dois pneumáticos interligados por suspensão especial, quando a distância entre os dois planos verticais que contenham os centros das rodas for:

• inferior ou igual a 1,20m

9

• superior a 1,20m e inferior ou igual a 2,40m 13,5

Fonte: PINHO, 2005.

b) o transporte ferroviário é a principal característica desta modalidade de transporte é

se deslocar sobre trilhos, assim, onde não existem trilhos, as composições não chegam,

outra característica do transporte ferroviário é a formação das composições (car-

regamento dos diferentes vagões em conjunto com uma ou mais locomotivas), o

tempo despendido nesta operação pode variar bastante e atrasar o transporte das peças;

c) transporte marítimo, o tipo de carga formado pelas estruturas dificulta a unitização

da carga, como unitização entende-se a formação de fardos de carga, reduzindo o

número de operações de carga e descarga. Exemplo de unitização são os contêineres,

que comportam em torno de 22 toneladas de pequenos volumes, entretanto, as peças

35

das estruturas raramente serão acondicionadas em contêineres comuns, os custos

portuários devem ser levados em conta nesta análise e deverão ser somados aos custos

da embarcação no trajeto contribuindo para o aumento dos custos;

d) o transporte fluvial apresenta problemática semelhante ao transporte marítimo com

fins de utilização no transporte de estruturas. A utilização do transporte hidroviário é

prejudicada, para o transporte de estruturas em aço, devido aos danos causados por

repetidas operações de carga e descarga.

2.2.1.5 Montagem

Uma das etapas mais importantes no processo construtivo de edificações em aço é a

montagem da estrutura (Figura 16). Muitos cuidados devem ser tomados durante esta fase da

obra (PINHO, 2005):

a) verificação das fundações: as fundações são executadas em concreto armado,

geralmente por pessoal não familiarizado com a precisão milimétrica requerida pelas

estruturas de aço, assim, são comuns os erros de alinhamento, nível, esquadro e

distâncias nas bases de concreto, o melhor procedimento é orientar o construtor antes

que ele execute as fundações, chamando a atenção para a precisão necessária;

b) alinhamento: erros de alinhamento que deslocam uma coluna em relação a uma

adjacente de uma distância maior que a folga do furo do chumbador na placa de base

da coluna, devem ser examinados com cuidado, visto que grandes deslocamentos em

relação ao projeto criam excentricidades que introduzem esforços não considerados

nos cálculos, prejudicando a segurança;

c) nivelamento: as estruturas devem ser montadas a partir de um mesmo plano

horizontal de referência para padronizar os níveis, o nivelamento das bases é feito em

termos da diferença de nível medida de cada base em relação ao plano de referência,

se a diferença da base mais alta para a mais baixa exceder 90mm, pode ser necessário

complementar as bases mais baixas ou reduzir a altura das mais altas;

d) esquadro: sugere-se uma verificação geral do esquadro entre os blocos de fundação,

que pode ser apurado com o auxílio de distanciômetros que verifiquem se duas

diagonais possuem a mesma medida, as distâncias menores podem ser verificadas com

trenas metálicas de precisão;

36

e) prumo: cada base pode receber dois ou mais calços, as colunas podem ficar fora de

prumo após o aperto dos chumbadores, se for o caso, a correção de pequenos erros nos

calços pode ser feita por uso de cunhas de aço confeccionadas e introduzidas entre a

placa de base e o concreto bruto até que se obtenha o aprumamento da coluna;

f) montagem: para a determinação da seqüência de montagem deverão ser seguidas

certas premissas básicas,como o apoio de cada peça (primeiramente as colunas, em

seguida vigas principais e finalmente vigas secundárias), o trajeto (peças

anteriormente montadas não devem obstruir o acesso das seguintes) e o acesso do

pessoal de montagem (peças anteriormente montadas não devem obstruir o acesso das

seguintes), assim, a seqüência lógica de montagem das estruturas de edifícios será:

• montar algumas colunas do núcleo de contraventamento;

• montar as vigas principais que interligam as colunas umas às outras;

• montar as estruturas de contraventamento entre as colunas;

• montar as vigas secundárias que se apoiam nas vigas principais;

• verificar prumo, alinhamento e esquadro;

• torquear ligações parafusadas;

• soldar ligações soldadas;

• progredir com a montagem à partir deste núcleo.

37

Figura 16. Montagem de uma obra comercial Fonte: GLOBSTEEL, 2010.

2.2.2 Estruturas em concreto armado in loco

Chama-se concreto a mistura homogênea de um cimento com agregado miúdo,

agregado graúdo e água. Essa mistura com o passar do tempo adquire resistência, sendo

grande para as resistências a compressão e baixa para as resistências a tração.

Conforme Vasconcelos (2002), o concreto é usado pela humanidade há muito tempo,

desde os tempos dos romanos, pois foi nessa época e no oriente que se iniciou a idéia de fazer

uma pasta e ao endurecer, virar pedra.

Foi nessa época também onde começou o desenvolvimento da interação de dois

materiais distintos, as barras de bronze dentro da argamassa de pozolana.

A história da arquitetura moderna narra na sua origem às sucessivas revoluções

ocorridas no desenvolvimento da indústria e como elas influenciaram os processos

construtivos. Além de novos materiais, tais como o vidro e o ferro, os projetos de pontes,

38

grandes naves industriais, estações de estrada de ferro etc. exigiram o restabelecimento de

uma linguagem arquitetônica adequada.

De acordo com Vasconcelos (2002), na década de 30 o país encontrava no berço do

desenvolvimento da Construção Civil no geral, conseqüentemente no desenvolvimento do

concreto, na década de 40 foi fundada a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).

2.3 PANORAMA DAS CONSTRUÇÕES EM AÇO NO BRASIL

A tendência de industrialização da construção indica o crescente desenvolvimento de

edificações em aço. Mas a “cultura do concreto”, muito difundida no Brasil, aliada ao elevado

custo do aço em relação ao concreto e à falta de conhecimento técnico do sistema construtivo

e dos componentes que o acompanham, são fortes oponentes à aplicação dessa filosofia

construtiva. A utilização dos sistemas industrializados exige inovações tecnológicas e visão

sistêmica da construção (SALES, 2001).

A linguagem do concreto no Brasil foi inventada por profissionais como Oscar

Niemeyer, Vilanova Artigas, Paulo Mendes da Rocha, entre outros. São grandes criadores do

concreto (PINHO e PENNA, 2008).

De acordo com Bandeira (2008), a partir da segunda metade do século XIX, a

burguesia emergente, enriquecida graças ao cultivo do café (na região sudeste) e da borracha

(na região norte) e pelo desenvolvimento do comércio, voltava-se para o consumo dos

produtos europeus. Neste período edifícios inteiros foram comprados, desde teatros, mercados

até estações ferroviárias. Nesse período, a região amazônica era a única produtora de borracha

do mundo, o que promoveu um rápido enriquecimento de seus exploradores, fazendo com que

Belém, a maior cidade dessa área, fosse um dos centros urbanos brasileiros que mais importou

edifícios de ferro da Europa. Como exemplo dessa arquitetura, ainda presente na cidade, o

Mercado do Ver-o-peso (Figura 17) e o antigo Mercado Municipal, atual Mercado de Carne

(Figura 18).

39

Figura 17. Mercado do Ver-o-peso - Belém Fonte: MONDOBELEM.COM, 2010.

Figura 18. Mercado de Carne - Belém Fonte: BANDEIRA, 2008.

Desta forma, a arquitetura metálica no Brasil se inicia através da importação de

estruturas, principalmente em ferro fundido, de países europeus. A arquitetura européia

marcou uma época e muitos exemplares ainda podem ser vistos em algumas cidades

brasileiras: o Teatro José de Alencar, em Fortaleza, (Figura 19), o Mercado Municipal de

Manaus, o Palácio de Cristal em Petrópolis (Figura 20), Estação da Luz em São Paulo (Figura

21), etc. (BANDEIRA, 2008).

40

Figura 19. Teatro José de Alencar – Fortaleza Fonte: BANDEIRA, 2008.

Figura 20. Palácio de Cristal – Petrópolis Fonte: BANDEIRA, 2008.

Figura 21. Estação da Luz – São Paulo Fonte: BANDEIRA, 2008.

Segundo Henriques (2005), no Brasil, diferentemente do Japão e dos Estados Unidos,

onde a integração entre técnicas tradicionais de construção e comercialização industrializada

ocorre como uma tendência inovadora buscando a sustentabilidade percebe-se uma adaptação

feita sem planejamento prévio. Por outro lado, a implantação de uma forma sistematizada e

programada tende a se consolidar pouco a pouco, mostrando-se como uma forma alternativa

de grande potencial para o desenvolvimento dos processos construtivos em obras comercias e

41

habitações populares, onde a estrutura metálica com fechamento em alvenaria convencional

surge como opção construtiva.

No Brasil, a produção de ferro iniciou logo após o descobrimento. Em 1554, o Padre

Anchieta reportava à corte a ocorrência de ferro e prata. Em 1587, Afonso Sardinha iniciou a

industrialização de ferro no Brasil. A produção aumentava até que, em 5 de janeiro de 1785,

D. Maria, rainha de Portugal, proibiu terminantemente qualquer existência de fábricas na

colônia, devida à febre do ouro, que exigia a dedicação exclusiva de todos os recursos ao

enriquecimento da metrópole. Somente após a ascensão de D. João VI ao trono, é que as

fábricas seriam novamente permitidas (COSIPA, 2009).

Mas o grande passo foi dado por força da Carta Régia de 4 de dezembro de 1810. Por

ordem de José Bonifácio de Andrada e Silva - o “Patriarca da Independência”, o geólogo e

metalurgista Wilhelm von Eschwege, que havendo trabalhado sob as ordens dele na fábrica de

Foz D’Alge em Portugal, de 1803 a 1807, chegou ao Brasil em 1810. Eschwege construiu

perto de Congonhas do Campo, MG, na “Fábrica de Ferro” de propriedade da Sociedade

Patriótica, organizada pelo Conde de Palma, então governador de Minas Gerais, um baixo

forno tipo Sueco e obteve em 1812, a primeira corrida de ferro gusa (ou ferro coado como era

chamado à época) no Brasil (COSIPA, 2009).

Entre 1917 e 1930, com a criação, em Sabará/MG, da Companhia Siderúrgica

Brasileira, a siderurgia nacional deu um grande salto com a construção de um alto-forno mais

moderno. Em 1922 a empresa se transformou na Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira, e em

1937, inaugurou uma fabrica em João Monlevade/MG, que passa a produzir pequenos

perfilados e arames. Em 1942, é criada a Usina da CSN (Companhia Siderúrgica Nacional),

em Volta Redonda, no Estado do Rio de Janeiro, e a Companhia Vale do Rio Doce, para

exploração do minério de ferro. O primeiro edifício de múltiplos pavimentos de estrutura em

aço, construído no país com tecnologia nacional, foi o Edifício Garagem América, em 1957.

Situado em São Paulo, com 15 pavimentos, ele possui estrutura aparente em uma das

fachadas, diferentemente do que foi proposto pelo arquiteto em seu projeto original, observe a

Figura 22 (BANDEIRA, 2008).

42

Figura 22. Edifício Garagem América – São Paulo (1957) Fonte: BANDEIRA, 2008.

Segundo Bandeira (2008), na década de 60, é inaugurada a COSIPA (Companhia

Siderúrgica de Paulista) e a USIMINAS (Usina Siderúrgica de Minas Gerais).

No final da década de 50 e na década de 60, a estrutura de aço era usada basicamente

como um esqueleto interno do edifício e sua forma e seu sistema estrutural eram pouco

trabalhados. Pode-se citar o primeiro edifício de andares múltiplos para fins comerciais

construído com estrutura de aço no Brasil, o Palácio do Comércio, em São Paulo (Figura 23),

criado em 1959.

Figura 23. Edifício Palácio do Comércio – São Paulo (1959) Fonte: BANDEIRA, 2008.

43

No ano de 1973, foi inaugurada, no Brasil, a primeira usina integrada produtora de

aço que utiliza o processo de redução direta de minérios de ferro a base de gás natural, a

Usina Siderúrgica da Bahia (Usiba). No mesmo ano foi criada a Siderurgia Brasileira S.A

(Siderbrás). Dez anos depois, entrou em operação, em Vitória (ES), a Companhia Siderúrgica

de Tubarão (CST). Em 1986, foi a vez de a Açominas começar a funcionar em operação em

Ouro Branco (MG) atualmente está integrada ao grupo GERDAU (COSIPA, 2009).

A siderurgia do Brasil atinge um patamar de excelência nos anos 80, com produtos

que possuem certificados de qualidade exigidos mundialmente, afirma Bandeira (2008), nesse

período também, o emprego do aço como expressão arquitetônica passa a ser significativo,

aos poucos, os arquitetos passam a trabalhar essa estrutura como parte integrante da

composição e da concepção de seus projetos, quando a estrutura começa a surgir nas fachadas

das edificações e a fazer parte da arquitetura (Figuras 24).

Figura 24. Sede da Associação Brasileira de Metais – São Paulo – (1984) Fonte: BANDEIRA, 2008.

A partir do século XX, as siderúrgicas foram aumentando os investimentos em

tecnologia com o objetivo de reduzir o impacto da produção no meio ambiente, reforçar a

segurança dos funcionários e da comunidade, assim como produzir cada vez mais aço com

menos insumos e matérias-primas.

Observa-se nas Figuras 25, 26 e 27 exemplos da utilização do aço em construções nas

cidades de Salvador e São Paulo.

44

Figura 25. Casa do Comércio – Salvador (1987) Fonte: BANDEIRA, 2008.

Figura 26. Centro Empresarial do Aço – CEA, São Paulo (1992) Fonte: COSIPA, 2010.

45

Figura 27. Construção do Salvador Shopping - Salvador Fonte: METÁLICA, 2010b.

Os investimentos no setor siderúrgico vêm aumentando de forma significativa nos

últimos anos de acordo com o gráfico a seguir:

Gráfico 01. Investimentos no setor siderúrgico brasileiro (1994 - 2009)

Fonte: IABr, 2010.

Os investimentos do período de 1994 a 2004, US$ 14 bilhões, tiveram como foco a

modernização do parque. Os realizados de 2005 a 2009, US$ 15,6 bilhões, foram destinados

principalmente a expansão da capacidade.

Os dados consolidados do setor, referentes ao ano de 2009, estão disponíveis a seguir

(IABr, 2010):

46

a) parque produtor de aço: 27 usinas, sendo que 12 integradas (a partir do minério de

ferro) e 15 semi-integradas (a partir do processo de ferro gusa com a sucata),

administradas por oito grupos empresariais;

b) capacidade instalada: 42,1 milhões de t/ano de aço bruto;

c) produção Aço Bruto: 26,5 milhões de t;

d) produtos siderúrgicos: 25,7 milhões de t;

e) consumo aparente: 20,6 milhões de t (observe o gráfico 02);

Gráfico 02. Aço Bruto - Capacidade Instalada x Produção x Consumo Aparente

Fonte: IABr, 2010.

f) número de colaboradores: 116.409;

g) saldo comercial: US$ 1,9 bilhões - 7,5% do saldo comercial do país;

h) 15º exportador mundial de aço (exportações diretas);

i) 5º maior exportador líquido de aço (exp - imp): 6,5 milhões de t;

j) exporta para mais de 100 países;

k) exportações indiretas (aço contido em bens): 2,1 milhões de t;

l) consumo per capita de aço no Brasil: 97 quilos de aço bruto/habitante;

m) principais setores consumidores de aço: Construção Civil; Automotivo; Bens de

Capital, Máquinas e Equipamentos (incluindo Agrícolas); Utilidades Domésticas e

Comerciais (veja a relação percentual no gráfico 03);

47

Gráfico 03. Distribuição Setorial do Consumo de aço – 2009

Fonte: IABr, 2010.

Como pode ser observado na tabela 03, a seguir, o Brasil é o 9° maior produtor de aço

bruto do mundo e o 1° da América Latina.

Tabela 03 – Produçaõ Mundial de Aço Bruto

PRODUÇÃO MUNDIAL DE AÇO BRUTO (106t)

PAÍS 2008 2009

China 500,3 567,8

Japão 118,7 87,5

Índia 57,8 60,2

Rússia 68,5 59,9

EUA 91,4 58,2

Coréia do Sul 53,6 48,6

Alemanha 45,8 32,7

Ucrânia 37,3 29,8

Brasil 33,7 26,5

Turquia 26,8 25,3

Outros 295,2 227,2

Total Mundo 1.329,1 1.223,7

Fonte: IABr, 2010.

O aço é hoje o produto mais reciclável e mais reciclado do mundo. Carros,

geladeiras, fogões, latas, barras e arames tornam-se sucatas, que alimentam os fornos das

48

usinas, produzindo novamente aço com a mesma qualidade (SERRALHERIA 4 IRMÃOS,

2009).

Figura 28. Produção siderúrgica brasileira Fonte: IABr, 2010.

Na tabela apresentada na Figura 28, pode-se perceber que a produção brasileira de aço

bruto em maio de 2010 foi de 2,9 milhões de toneladas, representando alta de 5,5% em

relação a abril e elevação de 50,8% quando comparada com o mesmo mês em 2009. Em

relação aos laminados, a produção de maio, de 2,3 milhões de toneladas, representou aumento

de 5,2 % na comparação com o mês anterior e alta de 42,4% quando comparada com maio do

ano passado. Com esses resultados, a produção acumulada em 2010 totalizou 13,5 milhões de

toneladas de aço bruto e 10,8 milhões de toneladas de laminados, o que significou aumento de

56,9% e 64,5%, respectivamente, sobre o mesmo período de 2009 (IABr, 2010).

Tabela 04 – Consumo aparente de produtos siderúrgicos

CONSUMO APARENTE DE PRODUTOS SIDERÚRGICOS (103t) PRODUTOS 2007 2008 2009

Planos aços ao carbono 12.775 13.222 10.209 Planos aços ligados/especiais 615 708 523 Total Produtos Planos 13.390 13.930 10.732 Longos aços ao carbono 7.647 8.975 7.068 Longos aços ligados/especiais 1.023 1.143 776 Total Produtos Longos 8.670 10.118 7.844 Total Produtos Siderúrgicos 22.060 24.048 18.576 Consumo per - capita (kg produtos/hab.) 117,6 126,8 97,0 Consumo per - capita (kg aço bruto/hab.) 130,6 140,9 107,8

Fonte: IABr, 2010.

49

O Consumo de aço no Brasil tem um potencial de crescimento elevado devido ao baixo

consumo per capita e à elevada necessidade de investimento em infraestrutura no País,

observe a tabela 04.

O aumento do consumo produtos metálicos se reflete em todas as regiões do país, como

pode ser percebido no gráfico representado na Figura 29 abaixo.

Figura 29. Desempenho regional das vendas de aço – janeiro a março de 2010 Fonte: INDA, 2010.

2.3.1 Construções comerciais em aço em Feira de Santana

As construções na cidade de Feira de Santana ainda são, em grande maioria, em

concreto armado in loco, assim como em diversas cidades do Brasil, principalmente no

Nordeste do país, que não tem uma política de construção em aço como, por exemplo, a

cidade de São Paulo. Existem, atualmente na cidade de Feira de Santana, algumas obras sendo

executadas em aço estrutural, observe as imagens seguir (Figura 30, 31 e 32):

50

Figura 30. Obra em estrutura metálica – Av. Getúlio Vargas, Feira de Santana

Figura 31. Reforma e ampliação com aço – Av. Getúlio Vargas, Feira de Santana

51

Figura 32. Obra em estrutura metálica – Av. Presidente Dutra, Feira de Santana

2.4 VANTAGENS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS

As estruturas metálicas, apesar de apresentarem, aparentemente, custos de aquisição

de material e execução de serviços mais altos que as estruturas convencionais, apresentam

vantagens construtivas que, dependendo do seguimento construtivo, pode trazer benefícios

que acabam por compensar o investimento realizado.

Segundo CBCA (2005), ainda que não haja uma exclusividade no uso de perfis de aço

na superestrutura de edificações comerciais, é certo que os elementos metálicos de aço estão

presentes, por exemplo, em quase a totalidade dos shoppings brasileiros. Em função dos

grandes vãos, é cada vez mais comum seu uso nas coberturas leves e parcialmente

transparentes. Além disso, a presença do aço em escadas, marquises e na estrutura interna das

lojas é marcante.

Esta preferência pode se dar por razões técnico-construtivas, no caso de prazos

exíguos ou na inviabilidade de canteiros de obras em regiões urbanas densamente ocupadas,

como também pelo lado estético da obra, quando se tira partido da expressividade do aço,

52

associado a um espaço interno diferenciado, visando oferecer ao usuário um ambiente

aprazível e propício às suas atividades de consumo e lazer. Afinal de contas, este é o objetivo

de qualquer empreendimento comercial (CBCA, 2005).

A construção metálica apresenta inúmeras vantagens, mas a principal delas é a rapidez

na execução das obras. Segundo Verzoni (2007), no caso das edificações comerciais, em que

o retorno do investimento é um fator preponderante para viabilização dos projetos, a redução

no tempo de construção situa-se normalmente na faixa de 30%, podendo alcançar em alguns

casos 50%. Aliado a outras características, tais como racionalidade – a produção das

estruturas é feita na fábrica e levada pronta ao local para montagem – canteiros de obras

menores e mais limpos e a flexibilidade arquitetônica, que possibilita a criação de grandes

vãos e o melhor aproveitamento da área construída, o aço tanto pode ser usado na composição

das estruturas como nas coberturas. A redução do peso geral da construção resulta em

fundações mais leves e esses ganhos tornam a construção em aço uma solução de alta

competitividade em relação a outros sistemas (Figura 33).

Figura 33. Edificação comercial em estruturas metálicas II Fonte: CBCA, 2009.

2.4.1 Eficiência construtiva

A construção metálica baseia-se em processos construtivos simples, modernos,

utilizando técnicas industriais, o que conduz o sistema a uma boa eficiência, permitindo uma

melhor remuneração dos insumos e da mão-de-obra empregada.

53

As estruturas metálicas são normalmente adquiridas montadas, isto é, o construtor

civil fica livre do ônus representado pela contratação e manutenção de uma grande equipe de

coordenação e apoio administrativo, necessários para a execução de uma estrutura

convencional, assim como dos custos decorrentes da elevada rotatividade de recursos

humanos (FREIRE, 2010).

2.4.2 Canteiro de obras

Como a estrutura metálica é totalmente pré-fabricada, há uma melhor organização do

canteiro devido, entre outros, à ausência de grandes depósitos de areia, brita, cimento,

madeiras e ferragens, reduzindo também o inevitável desperdício desses materiais. O

ambiente limpo com menor geração de entulho oferece ainda melhores condições de

segurança ao trabalhador contribuindo para a redução dos acidentes na obra (COSIPA, 2010).

A dispensa de escoramento, a realização imediata de várias lajes e o pequeno

manuseio de materiais diversos, reduz a área necessária ao canteiro de obras, permitindo levar

a construção em ambiente limpo, reduzindo a ocorrência de entulhos e perda de serviços com

bota-foras de obra, evitando maiores transtornos nas vias urbanas.

Figura 34. Edificação comercial em estrutura metálica III Fonte: CBCA, 2009.

Sabe-se que é muito grande o desperdício de materiais e de mão de obra na construção

convencional artesanal e que a solução para reduzir este desperdício nas obras aponta para a

racionalização da estrutura e o emprego de materiais pré-fabricados, conseguindo assim

54

otimizar todo o processo de produção, fazendo um melhor aproveitamento dos materiais e

serviços e reduzindo os índices de desperdícios a praticamente zero (Figura 34). A construção

em aço é industrializada por natureza, o que garante níveis mínimos de perdas. Entretanto a

chave para uma obra sem desperdícios é o planejamento, otimizando cada material e suas

interfaces, de forma a garantir o melhor resultado para o conjunto da obra (PINHO, s.d.).

Observe o quadro comparativo de uma edificação em aço e outra em concreto armado

na tabela 05.

Tabela 05 – Quadro Comparativo – Administração da Obra

Administração da obra Edificação com estrutura metálica Edificação com estrutura de concreto

Execução em fábrica Execução predominantemente no canteiro Apenas montada no canteiro

Grande precisão dimensional Grande precisão quantitativa dos materiais

Menor precisão dimensional Maior dificuldade de precisão de quantidades

Poucos itens de materiais (aço, parafusos, eletrodos, tintas)

Maior diversificação de materiais (cimento, areia, brita, água, formas de madeira, ferros, aceleradores, etc.)

Qualidade garantida das matérias primas (pelas usinas)

Dificuldade de garantia de qualidade - maior controle necessário

Uniformidade das matérias primas

Variedade dependendo da procedência

Pouca quantidade de homens na obra (menos problemas trabalhistas) com maior qualificação

Maior quantidade de pessoal na obra, com menor qualificação (mais do dobro ou triplo)

Canteiro diminuto (material chega pronto no tempo certo)

Canteiro maior para matérias primas e manuseio

Simplificação do canteiro (minimização ou exclusão de escoramento para forros de laje)

Canteiro mais completo, existência de escoramento com pontaletes

Obra seca Obra com muito uso de água Fonte: SERRALHERIA 4 IRMÃOS, 2009.

55

2.4.3 Alívio das fundações

Em uma análise de viabilidade econômica, para a elaboração de estimativas de custo

mais precisa, é necessário se conhecer o peso da estrutura metálica. Para efeito ilustrativo,

será apresentada a seguir, uma tabela com o peso estimado da estrutura metálica em função

dos diversos tipos de construção (tabela 06).

Tabela 06 – Peso estimado por tipo de edificação

Tipo de edificação Peso (kg/m2) Edifícios até 4 pavimentos padrão popular 20 a 35

Edifícios até 4 pavimentos padrão médio/alto 35 a 50

Edifícios de 4 a 12 pavimentos 40 a 50

Edifícios com mais de 12 pavimentos 45 a 60

Residências 20 a 70

Galpões industriais sem ponte rolante 20 a 35

Shopping Center 50 a 55

Fonte: COSIPA, 2010.

A maior resistência do aço em relação ao concreto permite a realização de um projeto

mais leve exigindo menos das fundações, o bom alinhamento conseguido na construção,

devido à precisão milimétrica da estrutura metálica, garante grande economia na execução das

fundações e reduz excessos de correções com revestimentos e rebocos (ver tabela 07).

56

Tabela 07 – Quadro Comparativo – Fundações Fundações

Edificação com estrutura metálica Edificação com estrutura de concreto Leveza estrutural Peso estrutural maior 40 a 80 kg/m2 (vigas e colunas)

250 a 350 kg/m2 (vigas e colunas)

Menores cargas nas bases

Bases mais solicitadas

Volumes menores nos blocos de fundação

Maiores volumes

Sistemas mais econômicos Sistemas mais onerosos

Fonte: SERRALHERIA 4 IRMÃOS, 2009.

2.4.4 Flexibilidade

A estrutura metálica mostra-se especialmente indicada nos casos onde há necessidade

de adaptações, ampliações, reformas e mudança de ocupação de edifícios. Além disso, torna

mais fácil a passagem de utilidades como água, ar condicionado, eletricidade, esgoto,

telefonia, informática, etc. (COSIPA, 2010).

Figura 35. Edifício 30St. Mary Axe – Londres Fonte: BANDEIRA, 2008.

57

Através do processo de calandragem, é possível obter formas curvas em todos os

sentidos do perfil, sendo aconselhável o uso de raios longos. Já os raios mais curtos são de

difícil execução, sendo feitos diretamente no corte das chapas (Figura 35).

A boa adaptação da estrutura metálica a outros materiais permite uma variada

utilização de produtos no fechamento, cobertura e acabamento da obra (ver tabela 08).

Tabela 08 – Quadro Comparativo – Lajes

Lajes

Edificação com estrutura metálica Edificação com estrutura de concreto

Quando lajes de concreto lançado Necessita maior escoramento para

formas Formas apoiadas diretamente no

vigamento

Grande rigor nos níveis

Menor rigor nos níveis

Liberação antecipada dos pavimentos

para outras operações

Impedimento de trânsito enquanto

escorado

Maior velocidade da construção

Velocidade dependendo da cura do

concreto das colunas

Facilidade de escadas pré-fabricadas

Dificuldade na execução de formas para

escadas


Enquanto nas estruturas de concreto a precisão é medida em centímetros, numa

estrutura metálica a unidade empregada é o milímetro. Isso garante uma estrutura

perfeitamente aprumada e nivelada, facilitando atividades como o assentamento de

esquadrias, instalação de elevadores, bem como redução no custo dos materiais de

revestimento (COSIPA, 2010). Observe as tabelas 09 e 10.

58

Tabela 09 – Quadro Comparativo – Paredes

Paredes (alvenarias ou outros materiais)


Precisão milimétrica

Maior variação dimensional

Esquadros e prumos exatos resultando

em maior perfeição da execução, com

tempo reduzido

Irregularidade de prumos e esquadro,

aumentando o tempo de execução com

enchimentos

Sensível economia na mão de obra de

execução

Custo de execução mais onerosa em vista

de imperfeições


Tabela 10 – Quadro Comparativo – Revestimentos

Revestimentos


Níveis precisos nas lajes e prumos

exatos, minimiza massas de

revestimento em pisos e paredes com

economia do peso morto

Necessidade de maior espessura de

revestimento em lajes e paredes

Facilita o uso de materiais

complementares pré-fabricados

Necessita aplicação de insertes e

elementos de regulagem na fixação


2.4.5 Instalações

Os elementos de passagem e fixação de utilidades, como instalações hidráulicas e

elétricas, já podem ser construídos durante a fabricação da estrutura, possibilitando, então, um

bom desenvolvimento construtivo na fase de montagem (Tabela 11).

59

Tabela 11 – Quadro Comparativo – Instalações

Instalações elétricas - hidráulicas - proteção contra fogo e instalação do canteiro


Pilares e vigas podem ser furados na

fábrica ou na obra

Dificuldade de execução de furos nas

colunas e vigas

Facilita passagem de tubulações,

permite alteração nas instalações na

obra

Impossibilidade de alteração após a

execução da estrutura

Necessita proteções contra fogo mais

sofisticadas

Proteção contra fogo simplificada


2.4.6 Redução do tempo de construção

Segundo Freire (2010) pode-se considerar reduções nos prazos de 35% nos edifícios

comerciais e 25% nos edifícios habitacionais. No gráfico 04, a seguir, observa-se o exemplo

de uma obra comercial sendo executada em 65% do tempo de uma obra em concreto armado

moldado in loco, economizando 35% do tempo médio de execução da obra.

Gráfico 04. Redução do Tempo Médio de Execução da Obra

Fonte: FREIRE, 2010.

60

A redução do tempo de obra é alcançada pelo somatório de fatores, como fabricação

da estrutura em paralelo com a execução das obras de fundação, simplificação do

escoramento, dispensa de formas, tempo de secagem e cura e possibilidade de abertura de

maior número de frentes de serviço ao mesmo tempo com conseqüente redução do tempo de

fechamento da obra e maior retorno do custo/benefício, veja tabela 12 e tabela 13.

Tabela 12 – Quadro Comparativo – Prazos Prazos


Simultaneidade de execução da

estrutura e fundações

Dependência de terminar as fundações

para iniciar execução da estrutura

Avanços da montagem de 3 em 3

pavimentos

Avanços de um em um pavimento

Possibilidade de alvenarias

acompanharem a montagem

Dificuldade de execução de paredes

enquanto a estrutura estiver escorada


Tabela 13 – Quadro Comparativo – Custo Financeiro Custo financeiro


Prazos finais reduzidos Maiores prazos aumentam os custos

Antecipação de utilização

Retorno mais rápido e utilização

antecipada -


61

2.4.7 Qualidade e segurança da obra

O processo de fabricação de uma estrutura metálica ocorre dentro de uma indústria e

conta com mão-de-obra altamente qualificada, o que dá ao usuário a garantia de uma obra

com qualidade superior devido ao rígido controle durante todo o processo industrial

(COSIPA, 2010).

As estruturas em aço, assim como toda construção industrializada, incorporaram nos

últimos anos muitas das conquistas da indústria e talvez a mais importante seja a redução dos

índices de acidentes nas obras pelos esforços de conscientização associados à utilização de

equipamentos modernos de proteção individual. Como o processo de construção das

estruturas de aço é controlado, desde a fabricação até a montagem final, atinge-se para o

trabalhador níveis de segurança semelhantes aos alcançados pela indústria, tanto para o

ambiente de fábrica como para os canteiros de obra (PINHO, s.d.).

Figura 36. Centro de Promoção de Saúde – PETROBRÁS Fonte: GLOBSTELL, 2010.

A condição mais industrializada da estrutura metálica possibilita um resultado perfeito

no alinhamento da construção, permitindo a encomenda antecipada de outros elementos. As

boas condições no canteiro levam, também, a uma melhor segurança no trabalho (ver Figura

36).

Na comparação entre os sistemas, não se deve levar em conta apenas os custos

relativos, mas também a qualidade de cada um deles. Sistemas mais caros podem apresentar

62

melhor qualidade e agregar algumas características importantes, mesmo que a diferença só

apareça a médio ou longo prazo. A construção em aço nasce nas usinas e é quase totalmente

executada em fábricas sob condições controladas, garantindo assim as especificações e a

qualidade de seus componentes (PINHO, s.d.)

2.4.8 Precisão do orçamento

Com as estruturas de aço, a construção, transforma-se em uma simples tarefa de

montar. A precisão das estruturas transmite-se aos demais itens, seja na regularização das

lajes, seja nos revestimentos das alvenarias, instalações de tubulações de utilidades,

esquadrias, elevadores etc. Dessa maneira, não havendo desvios a cobrir, improvisações de

canteiro a fazer, a diferença entre o orçado e o realizado se torna menor, aumentando a

confiabilidade da previsão de custos. Por outro lado, as estruturas de aço são entregues ao

construtor e montadas a preço fixo, o que vem reduzir substancialmente a dispersão

orçamentária (FREIRE, 2010).

2.5. DESVANTAGENS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS

Para um estudo de viabilidade técnica e econômica é imprescindível não só a

apresentação dos pontos positivos de uma estrutura, mas também, os pontos negativos que

podem determinar em paralelo ao custo, qual das opções (neste caso, estruturas metálicas ou

estruturas de concreto armado in loco) é a mais viável para se executar um determinado

empreendimento (neste caso, edificação comercial).

As estruturas metálicas, apesar de apresentarem inúmeras vantagens com relação às

estruturas convencionais, também, apresentam alguns pontos que podem ser estudados como

desvantagens do uso do aço para edificações comerciais.

Em diversas etapas da construção em aço existe uma demanda de mão-de-obra

especializada relativamente alta, o que eleva os custos, além do custo de aquisição da própria

estrutura metálica e os cuidados que as mesmas deverão receber, antes, durante e depois da

execução da obra.

63

As chamadas “desvantagens” das estruturas metálicas serão discutidas mais

detalhadamente a seguir, como:

• proteção contra o fogo;

• tratamento superficial;

• manutenção e reparos;

• mão-de-obra especializada.

2.5.1. Proteção contra o fogo

Os materiais utilizados na Construção Civil perdem resistência mecânica quando

submetidos à ação de altas temperaturas, como ocorrem em situações de incêndio. Sendo

assim o projeto estrutural deve considerar a ação do fogo antecipando esta possibilidade,

evitando um possível colapso da estrutura e garantindo a segurança dos ocupantes desta e de

edificações próximas, além de minimizar perdas econômicas (COSIPA, 2010).

Tragédias históricas, como o incêndio do Edifício Andraus em fevereiro de 1972, com

16 mortos e 330 feridos, e o incêndio do Edifício Joelma (atual Praça da Bandeira) em

fevereiro de 1974, com 188 mortos, ambos na cidade de São Paulo, abriram a discussão com

relação aos sistemas de prevenção e combate a incêndio, cujas deficiências foram

evidenciadas nos dois grandes incêndios.

Nas estruturas metálicas, é necessário consultar as normas brasileiras de proteção ao

fogo, em especial a NBR 14323 (Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em

situação de incêndio) e a NBR 14432 (Dimensionamento de Estruturas de Aço de Edifícios

em Situação de Incêndio – Procedimento) bem como aos regulamentos do Corpo de

Bombeiros de cada estado para certificar-se dos requisitos técnicos necessários a proteção

contra incêndio.

64

Figura 37. Tempos Requeridos de Resistência ao Fogo (TRRF) – em minutos Fonte: ABNT, 2001.

Na tabela resumida acima (Figura 37), fornecida pela NBR 14432, observa-se o

Tempo Requerido de Resistência ao Fogo (TRRF) das estruturas conforme o tipo de ocupação

e uso com relação à altura da edificação.

A NBR-14432 explana que os tempos entre parênteses, observados na Figura 38,

podem ser usados em subsolo nos quais a área bruta de cada pavimento seja menor ou igual a

500 m2 e em edificações nas quais cada pavimento acima do solo tenha área menor ou igual a

750 m2 (ABNT, 2001).

Para obras comerciais (Grupo C, detalhado na Figura 38), observa-se que o TRRF

mínimo é de 60 minutos quando a edificação tiver menos de 6 metros de altura e o TRRF

máximo de 120 minutos quando a edificação tiver mais de 30 metros de altura.

Figura 38. Classificação das edificações quanto à sua ocupação (Grupo C) Fonte: ABNT, 2001.

65

De acordo com COSIPA (2010), existem dois tipos básicos de proteção: ativa (uso de

sprinklers, alarmes, etc.) e passiva. A proteção passiva abrange aspectos de projeto da

edificação (uso de portas corta-fogo, compartimentação dos ambientes, etc.) e a proteção dos

elementos estruturais contra o fogo. A definição do tipo de proteção é feita na etapa de

projeto, assegurando-se assim a especificação do material mais indicado para cada caso.

Dentre os materiais mais comumente utilizados para proteção térmica das estruturas

metálicas, pode-se citar (COSIPA, 2010):

a) argamassa de asbesto: constituída de fibras de amianto com cimento, aplicação por

spray;

b) argamassa de vermiculita: argamassa de agregado leve, à base de vermiculita,

aplicação por spray ou com o uso de espátulas;

c) mantas de fibras cerâmicas: utilizada como revestimento tipo contorno ou como

revestimento tipo caixão;

d) mantas de lã de rocha ou lã de vidro: utilizada como revestimento tipo contorno ou

como revestimento tipo caixão (Figura 39);

e) argamassa composta de gesso e fibras: aplicação por spray;

f) tinta intumescente: revestimento fogo-retardante, que submetido ao incêndio

transforma-se em volumosa camada, parecida com uma esponja (Figura 40). É a

solução ideal quando há intenção de se deixar a estrutura aparente. Aplicação por

pintura.

g) concreto/alvenaria: revestimento ou encapsulamento da estrutura metálica com

concreto ou alvenaria, veja a Figura 41;

Figura 39. Placas de lã de rocha Fonte: PANNONI, 2010b.

Figura 40. Tintas intumescentes Fonte: PANNONI, 2010b.

66

Figura 41. Encapsulamento de peças metálicas em concreto Fonte: PANNONI, 2010b.

2.5.2 Tratamento superficial

Segundo Pinho (s.d.), atualmente, entende-se que todos os sistemas estruturais

necessitam de proteção para garantir um desempenho adequado durante a vida útil prevista

para a obra. Esta proteção pode ser intrínseca do próprio material e/ou obtida através de

revestimentos protetores, como a pintura e os revestimentos metálicos. É aceito que toda a

proteção precisa de manutenção periódica que demanda eventuais interrupções da utilização

pelos os usuários e envolve custos.

Assim sendo, um cuidado especial deve ser dado na escolha dos materiais e seus

respectivos sistemas de proteção. Se os tipos de patologias conhecidas exigirem altos custos

de reparos durante a vida da obra, deve-se analisar se um material que requeira uma proteção

inicial maior pode representar uma escolha de menor custo a longo prazo (PINHO, s.d.)

67

2.5.2.1 Estruturas revestidas

Os perfis fabricados revestidos, sob determinadas condições, podem ser utilizados sem

pintura, todos os demais aços estruturais para a construção requerem algum tipo de

revestimento para proteção contra os efeitos da corrosão atmosférica.

Segundo COSIPA (2010), nos países desenvolvidos, a grande maioria das edificações

em aço tem a estrutura revestida. Esta técnica permite uma redução nos custos dos itens

pintura e proteção contra incêndio, reduzindo, também, os custos com manutenção. Existem

diversas formas de revestimento de estruturas metálicas sendo as mais usuais: a utilização de

painéis industrializados, projeção de argamassas, encapsulamento com alvenarias ou concreto.

2.5.2.2 Estruturas aparentes

Segundo COSIPA (2010), para que seja possível a utilização da estrutura de aço

aparente sem pintura, deve-se efetuar uma análise prévia do local e das condições de

utilização sendo imprescindível que ocorram ciclos alternados de molhamento (chuva e

umidade) e secagem (sol e vento), e que o aço esteja exposto a atmosferas que contenham

substâncias como o dióxido de enxofre (SO2) para que haja a formação da camada de pátina

(camada de óxido compacta e aderente) inibidora do processo corrosivo.

Segundo Pinho (2005), a estrutura metálica aparente necessita de um tratamento

anticorrosivo para interpor uma barreira entre o meio externo agressivo e o aço da peça

objetivando retardar o processo de corrosão. Os tipos de tratamento anticorrosivo mais

utilizados são a pintura e a galvanização.

De acordo com COSIPA (2010), quando a elaboração de um sistema de pintura é

indispensável, devem ser considerados dados como: o tipo de tinta, o meio ambiente e sua

agressividade, a preparação da superfície, a sequência de aplicação, o número de demãos, as

espessuras, o tipo de aplicação e as condições de trabalho a que estará submetida a superfície.

Salientando que o preparo da superfície a ser pintada é um fator determinante para o bom

desempenho do sistema, durante sua aplicação a superfície deverá estar isenta de pó, carepas,

ferrugens, óleos ou graxas e a umidade relativa do ar não deverá estar superior a 85%.

68

As técnicas de preparo de superfícies metálicas para pintura mais comumente

utilizadas são (COSIPA, 2010):

a) limpeza manual: remoção de materiais soltos (carepas, restos de pintura e ferrugem)

com uso de ferramentas manuais (martelos, picadores, espátulas, escovas, etc.);

b) limpeza mecânica: remoção de materiais soltos (carepas, restos de pinturas e

ferrugem) com uso de ferramentas mecânicas (escovas rotativas, pistola de agulhas,

lixadeiras rotativas), apresenta maior rendimento que a limpeza manual. Ideal para

áreas pequenas ou de difícil acesso, devido ao seu maior custo;

c) jateamento: remoção de óleos, graxas, carepas de laminação, restos de pintura,

ferrugem, com uso de jatos abrasivos (areia ou granalha de aço).

O processo de galvanização se dá pela deposição de uma camada de zinco na

superfície da peça, este metal é muito mais estável que o aço carbono. Este processo é

normalmente mais caro que os sistemas de pintura, mas será indicado nos casos em que o

meio é muito agressivo, a manutenção é difícil e as dimensões das peças permitirem. Na

grande maioria dos casos a pintura será o processo utilizado (PINHO, 2005).

2.5.3 Manutenção e reparos

A vida útil das estruturas envolve uma análise abrangente de todas as etapas do

processo construtivo e os engenheiros hoje estão cada vez mais conscientes da necessidade de

manutenção e se preparando para fazer o monitoramento e a manutenção preventiva e

corretiva das estruturas. Hoje, se sabe que cada sistema tem suas características e seus

cuidados específicos. A durabilidade das estruturas depende basicamente do cuidado com os

detalhes no projeto, do nível de exposição da estrutura e de uma proteção adequada à

agressividade do ambiente. Os problemas com as estruturas de aço são mais facilmente

identificáveis e têm, normalmente, baixo custo de reparo (PINHO, s.d.).

De acordo com Metálica (2010a), a manutenção preventiva das estruturas em aço deve

se iniciar já na fase de projeto. Em princípio seria recomendável que os elementos estruturais

em aço fossem protegidos por materiais mais resistentes aos efeitos do meio ambiente, como

alvenarias e o próprio concreto. A tinta é o meio mais adequado de proteção. As tintas são

classificadas em tintas de fundo e de acabamento. O zarcão é a tinta de fundo mais conhecida.

69

As tintas de fundo devem ser sempre aplicadas em superfícies limpas. As tintas de

acabamento e suas aplicações são (METÁLICA, 2010a):

a) tintas epoxidicas (a base de epóxi), usadas em ambientes internos, resistem bem à

umidade, podem desbotar quando usadas em superfícies externas;

b) tintas alquidicas (esmaltes), servem para externo e interno, não resistem a

molhamento constante;

c) tintas poliuretânicas e acrílicas, usadas em ambientes externos, muito resistentes a

ambientes industriais e marinhos.

2.5.4 Mão-de-obra especializada

O acesso a mão-de-obra e a materiais para a construção em aço é menor que as

construções com materiais e técnicas construtivas convencionais, onde os processos

construtivos são mais simples e, na maioria dos casos, a mão-de-obra não é tão especializada.

Diferente das edificações metálicas, onde os processos construtivos exigem uma maior

qualificação da mão-de-obra e dos equipamentos (em especial a etapa de montagem, veja a

Figura 42).

Figura 42. Montagem de estrutura metálica Fonte: GLOBSTEEL, 2010.

Em Feira de Santana, a demanda por mão-de-obra qualificada é menor e mais cara

com relação à mão-de-obra não-qualificada, obrigando as empresas a trazer, em alguns casos,

70

operários de outras regiões do estado, o que aumenta o custo com a mobilização de mão-de-

obra.

Existem métodos para reduzir esses custos, a longo prazo, com treinamento do quadro

fixo de operários e, a curto prazo, com a redução do tempo de execução da obra, característica

das estruturas metálicas, compensando os custos elevados com a mão-de-obra utilizando o

recurso por menos tempo.

2.6. PLANEJAMENTO DE INVESTIMENTO

Umas das atividades de grande importância no processo de planejamento é a

interligação com processo de orçamento e no gerenciamento de custo. No orçamento são

geradas as informações de suporte (composições de custos) que retro alimentam outros

orçamentos, e no gerenciamento de custos são quantificados os custos fornecendo

informações para a tomada de decisões com respeito com a correção de desvios financeiros de

empreendimentos (BERNARDES, 1996).

Admitindo o objetivo básico de uma empresa de maximizar os lucros a longo prazo,

segue-se que o processo de tomada de decisões pela administração da empresa consiste na

avaliação de caminhos alternativos, tendo em vista escolher o que lhe pareça mais atraente.

Em geral, a esse caminho dá-se o nome de alternativa de investimento mais econômica.

Quando se decide por um investimento imobiliário, deve-se levar em consideração o

tempo de maturação do investimento, isto é, o prazo entre a concepção do projeto e a

conclusão da obra (FREIRE, 2010).

Dependendo do tipo de ocupação e de algumas características da obra, como o sistema

de comercialização, um determinado sistema estrutural pode ser mais ou menos adequado.

Portanto, é importante conhecer bem a localização, a arquitetura e a utilização prevista para a

edificação (PINHO, s.d.).

A seguir as características gerais de diversos tipos de ocupação das edificações

comentados pelo engenheiro construtor da Gerdau AçoMinas, Fernando Ottoboni Pinho

(PINHO, s.d.):

a) edifícios comerciais: terreno caro, pouco canteiro de obra, modulação fácil,

estacionamento nos andares inferiores, instalações de arranjo simples, fachadas

71

simples, a rapidez da obra significa o retorno mais rápido do investimento e pode ser

decisiva;

b) edifícios residenciais: pavimento tipo, estacionamento nos andares inferiores,

modulação difícil, pequenos vãos, muitas instalações e fachadas mais elaboradas

(varandas, etc), a rapidez significa possibilidade de venda mais rápida, mas pode não

interessar, caso envolva financiamento;

c) edifícios sede e agências: terreno muito caro, nenhum canteiro de obra, arquitetura

original e atraente, a rapidez significa o retorno mais rápido do investimento;

d) hotéis: grande modulação (apartamentos), alta densidade de instalações, grandes

vãos livres nas áreas comuns, fachadas simples ou elaboradas e repetitivas, a rapidez

significa o retorno mais rápido do investimento e pode ser decisiva;

e) hospitais: modulação parcial (apartamentos), instalações complexas, fachadas

simples ou elaboradas e repetitivas, necessidade de ampliações e adaptações

constantes sem interferência com as áreas já construídas, a “rapidez” significa, além

do retorno mais rápido do investimento, um tempo menor de interferência no

funcionamento e nas edificações existentes;

f) shoppings: datas de entrega rígidas, construção mais horizontal, grandes vãos,

terreno caro, pouco canteiro de obra, modulação fácil, instalações concentradas nas

áreas de circulação, fachadas simples e coberturas elaboradas, a rapidez significa o

retorno imediato do investimento, principalmente se otimizada com o calendário do

comércio;

g) edifícios garagem: possibilidade de desmontagem, bastante modulado, grandes

vãos, pavimentos tipo, rampas, poucas instalações, fachadas simples ou inexistentes;

h) universidades e escolas: a rapidez significa o retorno imediato do investimento,

datas de entrega rígidas, construção mais horizontal, boa modulação, poucas

instalações, fachadas padronizadas, a rapidez significa o retorno imediato do

investimento.

2.7. CUSTOS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS

Uma das polêmicas envolvendo a construção em aço diz respeito ao preço desse

insumo. Quando instigada a falar sobre o assunto, a indústria siderúrgica logo ressalta as

72

inúmeras vantagens do sistema das edificações metálicas frente às demais soluções, o que

barateariam seu valor. E aposta na utilização em escala, como seria o caso no programa

"Minha Casa, Minha Vida", para ampliar ainda mais esses benefícios e reduzir drasticamente

o seu custo, veja a Figura a seguir (TÉCHNE, 2008).

Figura 43. Edificação Residencial em Aço – Esquema Estrutural Fonte: TÉCHNE, 2008.

De acordo com o CBCA (2010), no mercado de residências na faixa entre R$ 60 mil e

R$ 100 mil, os sistemas já desenvolvidos pelo mercado são bastante competitivos, quando

comparados aos sistemas convencionais. "A afirmação de que são mais caros leva em conta

apenas o custo comparativo das estruturas, não considerando o custo da obra como um todo, a

produtividade da mão de obra e o ganho de tempo propiciado pela velocidade das construções

industrializadas, ressalta. Embora um sistema possa empregar mais aço, isso não significa que

será mais caro, alegam os defensores do sistema.

2.7.1 O custo de uma estrutura metálica

Segundo Bellei (1998), um grande número de fatores influencia significativamente no

custo final por tonelada de uma peça de aço fabricada. No projeto, detalhe, fabricação e

montagem de uma estrutura de aço, os seguintes fatores influenciam o custo de uma estrutura:

73

a) seleção do sistema estrutural;

b) projeto de elementos estruturais individuais;

c) projeto e detalhe das conexões;

d) processo a ser usado na fabricação;

e) especificações para fabricação e montagem;

f) sistema de proteção a corrosão;

g) sistema a ser usado na montagem;

h) sistema de proteção contra fogo etc.

A especificação é a que maior influência tem nos custos de fabricação e montagem,

onde se determinam a qualidade do material e as tolerâncias requeridas. Outro item

importante é a proteção contra corrosão, que, em muitos casos pode chegar em até 25% do

valor da estrutura (BELLEI, 1998).

Em geral o custo percentual de uma estrutura metálica pode ser apresentado de acordo

com a Tabela 14, onde os itens mais significativos são os materiais e insumos, a fabricação e a

montagem:

Tabela 14 - Custo percentual de estruturas metálicas

ESTRUTURA METÁLICA PERCENTUAL PROJETO ESTRUTURAL 1% a 3%

DETALHAMENTO 2% a 5%

MATERIAL E INSUMOS 20% a 50%

FABRICAÇÃO 20% a 40%

LIMPEZA E PINTURA 10% a 30%

TRANSPORTE 1% a 3%

MONTAGEM 20% a 35%

PROTEÇÃO PASSIVA AO FOGO 8% a 15% Fonte: BELLEI, 2008.

74

2.7.2 Método de avaliações

Os métodos de avaliação de custos de imóveis mais comuns são apresentados abaixo (FIKER,

1993):

a) método comparativo, método em que o valor do imóvel – ou de suas partes

construtivas – é obtido através da comparação de dados de mercado relativos a outros

de características similares;

b) método de custo, método em que o valor das construções resulta de orçamento

sumário ou detalhado ou da composição do custo de outras, iguais às que são objeto da

avaliação (custo de reprodução) ou equivalentes (custo de substituição);

c) método de renda, método em que o valor do imóvel – ou de suas partes construtivas

– é obtido pela capitalização de sua renda liquida real ou prevista;

d) método residual, método em que, a partir do valor total do imóvel, o do terreno é

obtido através da subtração do valor das construções e o destas resulta da substituição

do valor do terreno.

75

3 ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS CUSTOS DE UMA ESTRUTURA

COMERCIAL EM AÇO E UMA ESTRUTURA COMERIAL EM CONCRETO

ARMADO IN LOCO

3.1 COMPARAÇÃO DE CUSTOS

Conhecer os custos financeiros de qualquer empreendimento pode ser a chave de uma

escolha. Por exemplo, os ganhos financeiros com a antecipação do cronograma de um edifício

comercial podem ser de mesma grandeza que o custo das próprias estruturas. O que importa é

constatar que, independente da estrutura ter custos mais altos, ela pode estar viabilizando o

melhor resultado para o empreendimento. Outro custo financeiro que deve ser levado em

conta é o valor presente dos diversos sistemas estruturais, considerando os custos previstos de

manutenção e reparos. Cada empreendimento tem uma equação financeira a ser resolvida, e a

análise da taxa de retorno poderá conduzir para um sistema estrutural mais rápido como as

estruturas de aço (PINHO, s.d.).

Não se pode determinar o sistema estrutural somente pela comparação de custo dos

elementos estruturais, é necessário comparar também os demais itens que lhe fazem interface,

como por exemplo, a fundação, alvenaria e revestimentos, dentre outros. Assim, neste

exemplo comparativo, o estudo será dividido em etapas, sendo a primeira delas a que se refere

aos custos das estruturas propriamente ditas.

3.1.1 1ª Etapa de comparação - Custo das estruturas

Foi comparado nesse item, percentualmente sobre o valor total da obra, o custo de

lajes, vigas, pilares e os contraventamentos metálicos, com lajes, vigas e pilares de concreto

armado (Observe o gráfico 05).

76

Gráfico 05. Comparação – Custos da estrutura


Como se pode observar no gráfico comparativo acima, as estruturas metálicas

correspondem a uma porcentagem em relação ao custo total da obra (29%) maior que as

estruturas convencionais (19%), devido aos custos iniciais de aquisição de material,

relativamente superiores, e a redução nos custos de outros itens.

3.1.2 2ª Etapa de comparação - Custos de fundações

A influência da redução das cargas devido ao menor peso das estruturas de aço nas

fundações de uma pequena estrutura, em um solo muito resistente, pode ser pequena.

Entretanto a redução das cargas em uma grande estrutura, em um solo muito ruim, pode

viabilizar a própria construção. Portanto o custo das fundações em alguns casos será um

importante fator de decisão sobre o tipo de estrutura a ser usada em uma obra (PINHO, s.d.).

O aço é um produto nobre, com excelente relação carga suportada/peso de aço, o que

traduz numa edificação mais leve. Em terrenos de condições normais tem sido obtidas

reduções de até 30% no custo das fundações (FREIRE, 2010). De acordo com PINHO (s.d.)

essa diferença pode representar, por exemplo, uma estaca a menos por base e reduzir

significativamente os custos das fundações. Em algumas bases a influência das ações

horizontais (ventos, etc) é tão grande que leva a vantagem da carga final a valores bem

menores. Em casos raros onde existe carga de arrancamento, a redução pode ser até

desfavorável.

77

Gráfico 06. Comparação – Custos da fundação


Neste item, como podemos observar no gráfico acima, os custos relativos com a

fundação na estrutura metálica (6%) são menores que a estrutura convencional (9%) com

relação ao valor total da obra. As estruturas em aço são, em geral, mais leves que as

convencionais aliviando a fundação e reduzindo custos.

3.1.3 3ª Etapa de comparação - Custo de alvenaria e revestimentos

As estruturas convencionais em concreto armado in loco não têm dimensões tão

precisas quanto às estruturas em aço, podendo haver desvios das formas para concretagem, o

que não ocorre na estrutura metálica, o que pode proporcionar a economia de mão-de-obra e

argamassas da retificação de prumo e nivelamento de pisos. Na execução da estrutura em aço

as referências de prumo, nível e esquadro, para a execução das alvenarias, devem ser precisas,

reduzindo o tempo de assentamento dos tijolos ou blocos, e a aplicação das argamassas de

regularização e acabamento das paredes internas e externas.

Gráfico 07. Comparação – Custos da alvenaria e vedações


78

A precisão dimensional além de beneficiar a vedação da estrutura metálica também evita o

retrabalho e diminui o tempo de execução do serviço. Pode-se observar no gráfico acima

(Gráfico 07) que o custo com vedações da estrutura em aço (10%) são menores que a

estrutura convencional (15%) com relação ao valor total das respectivas obras. A economia

neste item deve-se à utilização de menos recursos, como argamassa e mão-de-obra na

execução das alvenarias decorrentes do retrabalho e correções dimensionais no caso da

estrutura convencional em concreto armado moldado in loco.

3.1.4 4ª Etapa de comparação - Custo de instalação de unidades, equipamentos e

manutenção de canteiro

Os projetos de instalações de dutos (hidráulicos - sanitários, elétricos, telefonia, ar

condicionado e outros equipamentos) devem estar concluídos antes da elaboração do

detalhamento de fabricação das estruturas de aço. As passagens para os dutos devem ser

executadas na fábrica, para reduzir custos e evitar a improvisação de canteiro e todas as suas

implicações. Pode-se assim, obter uma economia de 25% (ou mais) no custo das instalações,

tanto na redução de desperdícios como na elevada produtividade decorrente da racionalização

do processo (FREIRE, 2010).

Observe o gráfico 08.

Gráfico 08. Comparação – Custo de instalação de unidades, equipamentos e manutenção de canteiro


79

A construção pré-fabricada estruturada em aço, permite que a redução nos custos com

instalações sejam colocados em patamares razoáveis, entre 3 e 6%, como foi observado no

gráfico acima, enquanto os custos com instalações da estrutura convencional é de 15% com

relação ao valor total da obra, na estrutura metálica há uma redução de 6% com esses custos

gerando em torno de 9% do valor total da obra.

3.1.5 5ª Etapa de comparação - Custos comuns de construção

Os custos dos demais componente da edificação, tais como: esquadrias, vidros,

limpeza, etc., denominamos itens comuns, e que, neste exemplo, irão representar 30% dos

custos diretos de construção, estão representados no gráfico comparativo abaixo:

Gráfico 09. Comparação – Custos comuns de construção


3.1.6 6ª Etapa de comparação - Custos financeiros

Para concluir o estudo comparativo de custos, deveremos agregar o custo financeiro

referente à imobilização dos recursos aplicados na construção da edificação.

80

Gráfico 10. Comparação – Custos financeiros

Fonte: FREIRE, 2010. 3.2 VALORIZAÇÃO DOS BENEFÍCIOS

Não é somente a redução de custos que define a viabilidade da utilização das

estruturas do aço, é necessário que se proceda às quantificações e respectivas valorações dos

benefícios que se podem esperar:

• aumento da área líquida construída;

• antecipação da ocupação do imóvel;

• giro rápido do capital empregado.

3.2.1 Aumento da área líquida construída

O primeiro passo para a determinação dos benefícios obtidos com a construção de um

edifício é conjugar a sua área real com o seu objetivo: venda, locação e/ou uso próprio.

Quando comparamos outras alternativas de construção com o processo estruturado em aço, é

necessário levar em consideração que essa opção pode introduzir modificações no anteprojeto

arquitetônico, tanto no que diz respeito a ampliação do número de pavimentos, como na

redução do espaço ocupado pelas colunas resultando numa maior área líquida disponível,

incluindo maior número de vagas para o estacionamento de veículos etc. (FREIRE, 2010).

81

3.2.2 Antecipação da ocupação do imóvel

Em princípio, quanto menor for o tempo de construção melhor. Entretanto, para

algumas obras, como os condomínios residenciais, o tempo de construção deve estar

compatibilizado com a capacidade de desembolso dos condôminos e não seria interessante

atropelar este ritmo. Já para uma obra comercial, qualquer antecipação representa redução do

tempo de amortização do investimento e é bem vinda. Existe ainda a obra política ou

estratégica, onde o tempo de construção é determinado por um evento fixo, independente de

eventuais custos adicionais que uma obra mais rápida possa representar (PINHO, s.d.).

Sabendo que, no caso de edificações comerciais, o tempo é fator preponderante para a

determinação da certeza de previsões de demanda, e que, quanto menor esse prazo, maior a

probabilidade de acerto dessas previsões, a construção estruturada em aço, com o seu curto

prazo de execução, permite o rápido atendimento às condições de mercado, minimizando os

riscos do empreendimento. Portanto, quando se comparam os processos construtivos para a

realização do empreendimento, os benefícios oriundos da antecipação da ocupação propiciada

pela construção em Aço, devem ser devidamente computados (FREIRE, 2010).

Sendo assim, em função da maior velocidade de execução da obra, haverá um ganho

adicional pela ocupação antecipada do imóvel e pela rapidez no retorno do capital investido

(COSIPA, 2010).

3.2.3 Giro rápido do capital empregado

O capital é, sem dúvida, o recurso mais escasso na Construção Civil, e reduzir o seu

período de imobilização é a maneira correta para otimizar a sua aplicação e aumentar a

produtividade desse segmento industrial. A construção estruturada em aço vai ao encontro

desse anseio do setor, propiciando uma grande redução do prazo de imobilização desse

recurso (FREIRE, 2010).

82

4 APRESENTAÇÃO DOS DADOS RELATIVOS À EDIFICAÇÃO COMERCIAL

EM ESTUDO

A estrutura escolhida para objeto do estudo de viabilidade técnica e econômica está,

até a presente data, em fase de aprovação pelos diretores da empresa de engenharia

responsável pela execução da obra.

Os projetos foram desenvolvidos por uma empresa de Salvador - BA, a obra será

executada na cidade de Feira de Santana - BA; o início das atividades está previsto para o mês

de outubro do ano corrente. Assim todos os quantitativos e custos relacionados a estrutura

metálica foram levantados pelo setor de orçamento da empresa responsável pela execução da

edificação e podem variar durante a execução da mesma, seja por alterações no projeto ou

pela variação de preços do mercado.

A obra, com área total construída de 4.320m², tem finalidade comercial, onde serão

instaladas lojas (variando entre 36 a 240m²), escritórios empresariais (com 72 e 108m²),

clínicas (entre 72 e 144m²), dentre outros.

A obra terá 30 metros de comprimento e 18 metros de largura, 25 metros de altura,

com pé direito de 3 metros, 8 pavimentos, o vão livre entre pilares varia entre 6 e 10 metros.

A edificação foi dividida em três prioridades:

• 1° prioridade, os três primeiros pavimentos, do nível de elevação 0,00 a

9000mm;

• 2° prioridade, do 4° ao 6° pavimento, do nível de elevação 9000 a 18000mm;

• 3° prioridade, do 7° pavimento à cobertura, do nível 18000 a 25000mm.

Toda a parte estrutural da obra foi dimensionada em estrutura metálica, como as vigas,

os pilares e a escada. A fundação será executada em estacas pré-moldadas de concreto

(definidas em projeto), o fechamento será executado em alvenaria de blocos cerâmicos e,

internamente, serão utilizadas divisórias desmontáveis. As lajes, também de forma

convencional, serão executadas treliçadas (a maioria) e maciças de concreto armado in loco,

as instalações passarão pelo forro das lajes.

83

4.1 Orçamento comparativo

É importante acompanhar a disponibilidade e o custo dos materiais básicos utilizados

para as estruturas e para os sistemas complementares da obra, visto que mudanças ocorrem

constantemente no mercado e podem alterar a situação da oferta de um determinado material

e sua competitividade. Algumas regiões oferecem determinados materiais de forma

abundante, e outras, por dificuldade de transporte e/ou processamento, praticamente

inviabilizam a utilização de alguns materiais. No caso de existirem produtos substitutos,

verificar sempre a relação custo x benefício dos concorrentes (PINHO, s.d.).

A disponibilidade de materiais e mão-de-obra para construção em aço é maior e a

aquisição mais acessível no Sudeste do país (observe o gráfico 11), por ter uma cultura

construtiva voltada para edificações metálicas mais expressiva que o Nordeste, por exemplo.

Gráfico 11. Distribuição regional das vendas de aço – janeiro a março de 2010

Fonte: INDA, 2010.

Com o apoio da empresa responsável pela execução da obra, foi possível dimensionar

a mesma estrutura em concreto armado, a fim de levantar os quantitativos estruturais, como

volume de concreto e taxa de aço, para obtenção do orçamento comparativo.

Serão apresentadas a seguir tabelas orçamentárias comparativas, expondo os custos

diferenciados de uma edificação comercial em aço estrutural e uma edificação comercial, com

84

as mesmas características arquitetônicas, em concreto armado in loco. Itens comuns (limpeza

do terreno, alvenaria, instalações elétricas, hidrosanitárias, lógica, entre outros) não serão

inseridos no orçamento comparativo de modo a destacar o ponto onde as duas tipologias

construtivas em discussão (estrutura metálica e estrutura em concreto armado in loco) se

distinguem.

Para obtenção dos custos de material e mão-de-obra do orçamento da estrutura de

concreto armado foram feitas cotações entre maio e junho de 2010 em duas empresas de

engenharia de Feira de Santana e comparados aos preços do SINAP (Sistema Nacional de

Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil). O valor unitário considerado para o

orçamento em questão foi a média entre os custos levantados em campo e o SINAP.

• Comparação 1 (estruturas): nas Figuras 44 e 45 seguir, pode-se observar os

custos relativos à parte estrutural da edificação dimensionada para estrutura

metálica e dimensionada para concreto armado moldado in loco,

respectivamente.

85

Figura 44. Orçamento comparativo 1.a - estrutura da edificação metálica

86

Figura 45. Orçamento comparativo 1.b - estrutura da edificação em concreto armado in loco

• Comparação 2 (fundações): observe nas Figuras 46 e 47 o orçamento

comparativo entre as fundações da edificação em estudo em aço estrutural e da

mesma edificação em concreto armado moldado in loco, respectivamente.

Figura 46. Orçamento comparativo 2.a - fundação da edificação metálica

Figura 47. Orçamento comparativo 2.b - fundação da edificação em concreto armado in loco

• Comparação 3 (revestimentos e tratamentos superficiais): a estrutura metálica,

como já mencionado na revisão bibliográfica, necessita de uma proteção

superficial mais sofisticada que a estrutura convencional de concreto armado in

loco, principalmente no que se refere a proteção contra o fogo e à corrosão. A

87

seguir, nas Figuras 48 e 49 serão expostos os custos relativos ao revestimento

de ambas as tipologias construtivas:

Figura 48. Orçamento comparativo 3.a - revestimentos da edificação metálica

88

Figura 49. Orçamento comparativo 3.b - revestimentos da edificação em concreto armado in loco

• Comparação 4 (montagem): o processo de montagem é pertinente apenas à

estrutura metálica em estudo. Assim, pode-se observar na Figura 50 os custos

agregados a esta etapa da construção.

Figura 50. Orçamento comparativo 4 - montagem da edificação metálica

• Comparação 5 (tempo de execução): sabendo que o tempo de execução de uma

obra incide custos diretos e indiretos sobre o valor total da mesma, seguem nas

Figuras a seguir (Figuras 51 e 52) o cronograma da edificação comercial em

estrutura metálica e a mesma edificação em concreto armado moldado in loco:

89

Figura 51. Orçamento comparativo 5.a – cronograma físico da edificação metálica

90

Figura 52. Orçamento comparativo 5.b – cronograma físico da edificação em concreto armado in loco

91

4.2 Discussão dos resultados

De acordo com os dados apresentados anteriormente obtém-se a tabela resumida

abaixo (tabela 15), onde podem ser percebidos os custos referentes a cada uma das etapas

orçadas e o tempo de execução de cada uma das estruturas:

Tabela 15. Quadro comparativo de custo e prazo entre a estrutura metálica e a estrutura em concreto armado in loco

Quadro comparativo entre estrutura metálica e concreto armado in loco

Item do orçamento Estrutura metálica Estrutura em concreto

armado in loco

Estrutura (R$) 1.483.367,82 1.335.460,94

Fundação (R$) 13.651,77 19.361,48

Revestimento e Proteção (R$) 84.720,84 37.934,82

Montagem (R$) 46.575,00 -

TOTAL 1.628.315,43 1.392.757,24

Tempo de execução (dias)

obs.: apenas dos itens

mencionados no orçamento

172 dias 277 dias

À primeira vista, o que chama a atenção dos empresários e investidores antes de

escolher uma das duas tipologias construtivas é o custo parcial das obras. Conforme os

orçamentos apresentados a edificação comercial em aço estrutural é, aproximadamente, 17%

mais cara que a mesma edificação em concreto armado moldado in loco. Entretanto, também

deve ser observado o tempo de execução da obra, que, em aço, há uma economia de 38% do

tempo, antecipando o retorno dos recursos investidos com ocupação da edificação, neste caso,

em aproximadamente três meses e meio.

Os custos elevados da estrutura metálica devem-se, entre outros fatores, ao tratamento

conta o fogo e contra corrosão, ao processo de montagem, além do custo do aço, principal

componente da estrutura. Sabe-se, todavia, que os custos mais altos podem ser compensados,

também, pelas vantagens proporcionadas pela estrutura metálica como a eficiência construtiva

92

e flexibilidade, permitindo detalhes mais sofisticados na arquitetura da edificação, material

mais resistente que o concreto permitindo execução de maiores vãos com seções transversais

menores para pilares e vigas. Com o crescimento das cidades fica cada vez mais difícil a

disponibilidade de espaço para construir, a estrutura metálica exige um canteiro de obras

menor que a estrutura convencional em concreto armado por não estocar muitos insumos.

Levando em consideração a sustentabilidade e a administração racional dos recursos

naturais, o aço ganha destaque por ser 100% reciclável e por minimizar o desperdício na obra;

além da garantia de qualidade da estrutura por ser um processo industrializado, diferente do

concreto armado moldado in loco, que precisa de um controle de qualidade rigoroso no

canteiro de obra para garantir a segurança da edificação.

Com relação ao tempo de execução da obra de aço, percebe-se que a fundação é

executada enquanto os perfis são fabricados, e, como já mencionado no referencial teórico, a

modularidade da estrutura metálica permite que a montagem seja executada de três em três

pavimentos (divididos em prioridades), e não como a estrutura em concreto armado moldado

in loco, onde a estrutura é executada de um em um pavimento, além do tempo necessário para

que o concreto ganhe resistência e um novo pavimento possa vir a ser concretado.

93

5. CONCLUSÃO

Após a apresentação e estudo das principais características de uma edificação

comercial em aço estrutural, pode-se confirmar a sua viabilidade técnica, desde que a empresa

detenha a tecnologia necessária para os processos executivos envolvidos na execução do

empreendimento, os equipamentos necessários podem ser próprios ou alugados, levando em

consideração os custos envolvidos em cada um dos casos.

Quando se fala em viabilidade técnica, pode-se afirmar, ainda, que a estrutura metálica

em determinadas situações apresenta-se ainda mais viável que a estrutura em concreto, pelas

dimensões dos elementos estruturais, como pilares e vigas, ocuparem menos espaço,

permitindo uma maior liberdade na ocupação do empreendimento. Esse ponto pode ser

percebido no caso de garagens, onde, a estrutura convencional em concreto armado moldado

in loco apresenta dimensões de pilares que podem dificultar as manobras para que os veículos

estacionem em suas vagas, diferente da estrutura metálica, que, além de ter pilares com

dimensões menores, ainda permite um maior vão livre utilizando vigas com dimensões

também menores que as de concreto armado.

Com relação à mão-de-obra especializada necessária para execução da estrutura

metálica, existe uma escassez no mercado local e os custos são mais elevados que os

operários tradicionais, entretanto, a empresa responsável pela construção tem ainda a opção

de treinar funcionários para o seu quadro permanente ou contratar profissionais das regiões

vizinhas. Levando em consideração que o tempo de execução da obra em estrutura metálica é

relativamente menor com relação á estrutura em concreto armado, o custo com a mão-de-obra

especializada pode ser compensado pela redução da utilização deste recurso.

Com o orçamento comparativo foi comprovado que o empreendimento em estudo é

viável economicamente. A edificação comercial em estrutura metálica foi orçada em 17%

mais cara que a estrutura convencional, valor este que pode ser compensando aumentando o

preço de venda do produto observando a absorção do mercado consumidor, visto que a

estrutura metálica tem inúmeras vantagens sobre a estrutura de concreto armado moldado in

loco dependendo da finalidade da construção.

Outro ponto que destaca a viabilidade econômica da estrutura em aço estrutural é o

tempo de execução de obra, que é menor que o tempo para a execução de estrutura

convencional. Quando se trata de uma edificação comercial, o tempo de execução passa a ser

um dos pontos determinantes na escolha da tipologia construtiva.

94

Adicionalmente às conclusões pelos resultados obtidos, conclui-se que a edificação em

estrutura metálica é uma opção tecnicamente e economicamente viável, lembrando que o aço

é o material mais reciclável e mais reciclado no mundo e produzido em larga escala no Brasil,

tornando-se uma das soluções para os anseios de crescimento do país incentivando o aumento

da utilização do aço como principal elemento estrutural para edificações em Feira de Santana

e no Nordeste além de outras regiões do Brasil.

5.1 Considerações finais e recomendações

Este trabalho tratou da verificação técnica e econômica da solução em aço estrutural

para edificações comerciais em Feira de Santana, comparada com a solução normalmente

empregada, que é a construção em concreto armado in loco, sendo avaliados apenas os

quantitativos estruturais, desconsiderando nos orçamentos os itens comuns entre as duas

tipologias estruturais.

O objetivo geral do trabalho foi alcançado ao se estudar a viabilidade técnica e

econômica da edificação em aço estrutural em comparação à estrutura convencional,

apresentando os benefícios proporcionados pela estrutura metálica e comparando os custos

relativos a cada uma das estruturas estudadas.

O que se sugere como sequência deste trabalho é um estudo de viabilidade técnica e

econômica de edificações de múltiplos andares com finalidade residencial em Feira de

Santana, utilizando o mesmo método de avaliação ou semelhante.

Pode-se ainda repetir o mesmo estudo de viabilidade técnica e econômica

considerando todos os itens presentes em cada uma das estruturas, inclusive os itens comuns,

levantando os quantitativos referentes às perdas e o retrabalho durante a execução de ambas

as obras.

Outros estudos que podem ser sugeridos são análises relacionadas a impactos

ambientais causados pela utilização do aço estrutural e materiais convencionais na indústria

da Construção Civil.

95

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