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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAISESCOLA DE ENGENHARIA DA UFMG

Tecnologia de Edificações III

Steel Framing

Alunos: Cristiano Rocha Lopes n° 2000012331 Cynara F. Maia Gomes nº 2004013049 Rita de Cássia Meneghin n° 2004014347

Samuel Lamounier Soares nº 2004014401

BELO HORIZONTE, 30 DE SETEMBRO DE 2008

Tecnologia de Edificações III – Steel Frame

ÍNDICE

1 Introdução..................................................................................................................4

2 Sistema Ligth Steel Framing.....................................................................................5

2.1 Conceitos do Sistema Light Steel Framing.......................................................5

2.2 Características dos Sistema Light Steel Framing..............................................6

2.3 Aplicações do Sistema Light Steel Framing.....................................................9

2.4 Vantagens do Sistema Light Steel Framing....................................................14

2.5 Durabilidade das Estruturas no Sistema Light Steel Framing.........................14

2.6 Métodos Construtivos do Sistema Light Steel Framing..................................15

3 Fundação..................................................................................................................18

4 Painéis......................................................................................................................19

4.1 Painéis Estruturais...........................................................................................19

4.1.1 Aberturas em painéis.................................................................................19

4.1.2 Estabilização da Estrutura.........................................................................22

4.1.3 Encontro de Painéis...................................................................................25

4.2 Painéis não-estruturais.....................................................................................25

5 Fechamento Vertical................................................................................................26

5.1 Painéis de OSB................................................................................................27

5.2 Alvenaria.........................................................................................................30

5.3 Placas Cimentícias...........................................................................................31

5.4 Gesso Acartonado............................................................................................32

5.5 Isolamento Termo-Acústico............................................................................34

6 Lajes........................................................................................................................35

6.1 Tipos de Laje...................................................................................................37

6.2 Vigamento de Piso...........................................................................................38

6.3 Travamento Horizontal....................................................................................39

6.4 Escadas............................................................................................................40

7 Coberturas................................................................................................................42

7.1 Tipos de Coberturas.........................................................................................42

7.2 Coberturas Estruturadas com Caibros e Vigas................................................43

7.2.1 Estabilização da Cobertura Estruturada com Caibros e Vigas..................45

7.3 Coberturas Estruturadas com Tesouras ou Treliças........................................45

8 Ligações...................................................................................................................49

8.1 Método dos Painéis..........................................................................................50

8.1.1 Fabricação dos painéis...............................................................................50Universidade Federal de Minas Gerais 2/61


8.1.2 Montagem dos painéis...............................................................................50

9 Diretrizes de projeto................................................................................................55

9.1 Industrialização................................................................................................55

9.1.1 Coordenação modular................................................................................55

9.1.2 Malhas modulares......................................................................................55

9.2 Estudo preliminar e anteprojeto.......................................................................56

9.3 Projeto executivo e detalhamento....................................................................57

10 Bibliografia..............................................................................................................58

11 Índice de figuras......................................................................................................59

Universidade Federal de Minas Gerais 3/61


1 Introdução

A indústria da construção civil no mundo tem buscado sistemas mais eficientes da construção com o objetivo de aumentar a produtividade, diminuir o desperdício e atender a demanda crescente do setor. No Brasil, a construção civil ainda é muito artesanal caracteriza pela baixa produtividade e principalmente pelo grande desperdício. Porém, o mercado tem sinalizado que essa situação deve ser alterada e o uso de novas tecnologias é a melhor forma de permitir a industrialização e a racionalização dos processos.

Um sistema de construção que é caracterizado como uma nova tecnologia, o qual já é muito comum nos Estados Unidos e na Europa, é chamado de “Steel Frame”. Conhecida no Brasil como “Construção a seco”, é caracterizada por usar produtos padronizados de tecnologia avançada.

Com o incremento cada vez maior das paredes em Drywall, e a busca de maior competitividade do setor de construção civil, pelo próprio efeito da globalização, as construtoras começam a procurar com mais intensidade novas tecnologias, para atender a nova dinâmica de mercado.

Em 1998 começou a ser implantado no Brasil, as primeiras construções no processo “Steel Framing”, dando prosseguimento à necessidade de um produto industrializado e as vantagens intrínsecas desse processo construtivo frente ao sistema tradicional; portanto, podemos considerar que é um produto tecnológico novo no país.

Estrategicamente, os primeiros grandes projetos em Steel Frame tiveram como foco as construções residenciais de médio e alto padrão, para romper conceitos culturais, formar opinião e adequar às possibilidades de financiamento existentes. Outros objetivos importantes no processo de desenvolvimento e sedimentação do sistema no Brasil é atender às construções comerciais, industriais e casas populares.

Os elementos construtivos são produzidos industrialmente. A matéria-prima utilizada, nos processos de fabricação, suas características técnicas e o acabamento, passam por rigorosos controles de qualidade. Estes materiais padronizados permitem uma redução significativa de mão-de-obra, evitando também desperdícios e erros.

O aço que é produzido no parque siderúrgico brasileiro e integrado com outros componentes industrializados, agora, empregado no sistema steel framing, substitui com vantagens técnicas, econômicas e ambientais, materiais como tijolos, madeiras, vigas e pilares de concreto; proporcionando um salto qualitativo no processo produtivo e posicionando a indústria nacional de construção civil de uma forma mais competitiva frente a um mercado globalizado.

Este tipo de construção não é apenas um modismo, mas uma tendência de modernização da construção civil. Por isso, esse trabalho, referente à disciplina de tecnologia das construções, apresentara as características técnicas, os elementos do sistema, as vantagens e algumas ilustrações de uma construção em Steel Frame.



2 Sistema Ligth Steel Framing

2.1 Conceitos do Sistema Light Steel FramingO sistema construtivo steel framing tem como conceito básico o emprego de componentes industrializados na construção civil , aliado a uma metodologia executiva desses componentes que promovem um controle do processo do produto final mais apurado, gerando dessa forma mais segurança e menor risco de desvios nos procedimentos tanto a nível de materiais, bem como aos serviços envolvidos durante as etapas da construção.

A expressão “Steel Framing” significa estrutura de aço, esqueleto, disposição, construção que pode ser definida pelo processo que se compõe em um esqueleto estrutural em aço formado por diversos elementos individuais ligados entre si, passando estes a funcionar em conjunto para resistir às cargas que solicitam a edificação e dando forma a mesma.

Assim, o sistema não se resume apenas a sua estrutura, mas em um sistema destinado à construção de edificação o qual é composto por vários componentes e subsistemas. Os subsistemas são, além do estrutural, de fundação, de isolamento termo-acústico, de fechamento interno e externo, e instalações elétricas e hidráulicas. Veja figura 1, onde tem-se a demonstração de uma estrutura com a fundação e cobertura.

Figura 1: Montagem de obra residencial com Steel Frame

(Fonte: disponível em: http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=29&Cod=85)



2.2 Características dos Sistema Light Steel FramingA participação do aço no sistema é significativa, a superestrutura (paredes e estrutura de telhado) da obra em steel framing é composta de perfis leves de aço galvanizado.

Os demais componentes do sistema como:

elementos de fixação - parafusos e conectores;

fechamentos – chapas de gesso acartonado, chapas cimentícias;

isolantes termo acústicos e impermeáveis – mantas e filmes;

sistemas hidráulicos e elétricos;

revestimentos.

Integram-se no sistema formando uma cadeia produtiva de produtos industrializados nacionalizados de alto padrão de qualidade na construção civil. Assim o sistema construtivo é aberto, isto é, que permite a utilização de diversos materiais.

É um sistema composto por perfis leves de aço galvanizado com espessura de 0,95 a 1,25mm. A estrutura é toda parafusada com parafusos auto-brocantes galvanizados, com cabeça chata tipo Philips. O aço das estruturas possui tensão de escoamento mínima de 228 MPa e apresenta revestimento com zinco, que garante a proteção contra corrosão. Os perfis mais utilizados estão na figura 2 e 3, abaixo, juntamente com a tabela 1, onde apresenta as dimensões usuais segundo a norma NBR 6355.

Figura 2: Figura 2- perfis formados a frio e função

(Fonte: disponível em: http://www.forumdaconstr ucao.com.br/conteudo.php?a=29&Cod=85)



Figura 3: Figura 3 – Perfis formados a frio

(Fonte: Manual do aço- Stell Frame)

Tabela 1: Dimensões nominais usuais de perfis de aço, (conforme NBR 6355)

DIMENSÕES DESIGNAÇÃO

LARGURA DA ALMA

ou ABA

LARGURA DA MESA

ou ABA

LARGURA DO ENRIJECEDOR DE BORDA

Mm mm mm mm

90 x 40 Montante 90 40 12

140 x 40 Montante 140 40 12

200 x 40 Montante 200 40 12

250 x 40 Montante 250 40 12

300 x 40 Montante 300 40 12

90 x 40 guia 92 38 -

140 x 40 guia 142 38 -

200 x 40 guia 202 38 -

250 x 40 guia 252 38 -

300 x 40 guia 302 38 -



No sistema steel frame utiliza-se o conceito de cargas distribuídas para distribuição dos esforços gerados pelas edificações. Os perfis leves de aço galvanizados denominados de montantes e guias que formam os painéis auto-portantes das paredes e a estrutura de telhado que constituem no final um conjunto monolítico leve e resistente conforme apresentado no esquema, figura 4.

Os perfis compõem as vigas de piso, servindo de estrutura de apoio aos materiais que formam a superfície do contra-piso. As vigas de piso estão apoiadas nos montantes de forma a permitir que suas almas estejam em coincidência com as almas dos montantes, dando origem ao conceito de estrutura alinhada ou “in-line framing”. Essa disposição permite garantir que predomine esforços axiais nos elementos da estrutura, veja figura 5.

Figura 4: Desenho esquemático de uma residência em Ligth Steel Framig

(Fonte: Manual do aço- Stell Frame.)

Os perfis são fixados entre si, através de parafusos auto-brocantes, compondo painéis de paredes, lajes de piso/forro e estrutura de telhado. Constituindo dessa forma, um conjunto monolítico de grande resistência e apto a absorver as cargas e esforços solicitados pela edificação e agentes da natureza (vento, chuva, etc...)



Figura 5: Desenho esquemático do alinhamento dos perfis Ligth Steel Framig

(Fonte: Manual do aço- Stell Frame.)

O dimensionamento e espaçamentos padronizados dos perfis estruturais seguem uma normatização internacional e são definidos conforme necessidade do projeto arquitetônico e estrutural.

Demais elementos estruturais como cantoneiras e fitas de aço, utilizados para rigidez e contraventamento são compostos do mesmo tipo de aço dos perfis. A estrutura de aço é ancorada junto à fundação com parafusos e pinos específicos.

2.3 Aplicações do Sistema Light Steel FramingAs aplicações são variadas conforme pode-se ver nas figuras ilustrativas abaixos: 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 e 14.

Figura 6: Residência em Cotia/SP

(Fonte: Manual do aço- Steel Frame)



Figura 7: Residência em Oxford/Inglaterra

(Fonte: Manual do aço- Steel Frame.)

Figura 8: Residência em Chile




Figura 9: Residência em São PauloSP


Figura 10: Protótipo de Residência em USIMINAS/MG




Figura 11: Edifício Inglaterra


Figura 12: Hotel Inglaterra




Figura 13: Módulos – Edifício Inglaterra


Figura 14: Centro George Pompidou, em Paris, feita com Steel Frame




2.4 Vantagens do Sistema Light Steel FramingInúmeras são as vantagens deste tipo de construção, bem como:

Redução em 1/3 os prazos de construção quando comparada com o método convencional;

O alívio nas fundações, devido ao reduzido peso e uniforme distribuição dos esforços através de paredes leves e portantes, proporciona custo de 20% a 30% por metro quadrado inferior ao convencional;

Desempenho acústico através da instalação da lã de rocha e lã de vidro entre as paredes e forro;

Facilita a manutenção de instalações de hidráulica, elétrica, ar condicionado, gás, etc.

Custos diretos e indiretos menores, devido ao prazo reduzido e inexistência de perdas comuns nas construções convencionais;

O aço é o único material que pode ser reaproveitado inúmeras vezes sem nunca perder suas características básicas de qualidade e resistência. Não por acaso, o aço, em suas várias formas, é o material mais reciclado em todo o mundo;

Por conta de suas características naturais, o aço não sofre o ataque de cupins. A estrutura do telhado em aço galvanizado, portanto, elimina qualquer necessidade de tratamento e despesas de manutenção;

Devido à sua comprovada resistência, o aço é capaz de vencer grandes vãos, eliminando colunas e paredes intermediárias. Com isso, oferece maiores espaços e confere flexibilidade na concepção e execução de projetos;

Ao longo de toda a sua história, a arquitetura e a indústria da construção civil permaneceram estáticas e intocáveis, sobre alguns aspectos. Enquanto outros setores voltavam-se para uso de materiais alternativos, para economia e o fim do desperdício de materiais, os sistemas construtivos continuaram tradicionais e, de certa forma, até conservadores. Isso provocou um crescimento na quantidade de entulho gerado pelas construções. Esses altos índices estimularam o mercado a repensar sobre ações que ajudariam no combate ao desperdício e, ao mesmo tempo, na reciclagem de materiais;

Os perfis de aço galvanizado não contribuem para a propagação do fogo. São, por isso, sinônimos de segurança;

Além da resistência à corrosão, os perfis de aço galvanizado exibem maior estabilidade dimensional. Ao contrário da madeira, não empenam nem trincam por causa da dilatação. Por isso, são ideais para quem não dispensa qualidade na hora de construir.

2.5 Durabilidade das Estruturas no Sistema Light Steel FramingA durabilidade dos perfis de aço zincados depende do tempo de exposição do material à umidade e da composição química do meio ambiente atmosférico.

Nas construções de residências com o Sistema Construtivo em Steel Framing, os componentes estruturais estão geralmente revestidos e envolvidos em ambientes secos



(atmosfera indoor), e conseqüentemente a taxa de corrosão do zinco deverá ser muito baixa.

De acordo com as especificações de revestimento mínimo exigidos pelo sistema, o zinco pode facilmente garantir a proteção do aço para toda vida útil da habitação, considerando que a edificação esteja dentro das normas e não sujeita a vazamentos constantes de água ou excessiva umidade que possa atingir o interior das paredes, que danificam não apenas o aço, mas qualquer outro tipo de material construtivo.

Recomenda-se em geral a utilização nas paredes das construções de uma barreira de vapor feita com materiais “não-tecidos”, principalmente para as regiões marinhas, devido à sua ação de filtração, que não permite a passagem de vapores e névoa de cloretos, contribuindo de maneira direta para aumentar a durabilidade das edificações nestes ambientes.

2.6 Métodos Construtivos do Sistema Light Steel FramingExistem três métodos construtivos para a implantação do sistema Light Steel Frame.

Método Stick

Os perfis são cortados no canteiro da obra, e painéis, lajes, coluna, contraventamentos e tesouras de telhados são montados no local, figura 15. Os perfis podem vir perfurados para a passagem das instalações elétricas e hidráulicas e os demais sub-sistemas são instalados posteriormente à montagem da estrutura. Esta técnica é usada quando a pré-fabricação não é viável.

Figura 15: Montagem método Stick


Método por Painéis

Painéis estruturais ou não, contraventamentos, lajes e tesouras de telhado podem ser pré-fabricados fora do canteiro de montados no local, ver figura 16.



Figura 16: Montagem por painéis


Método Construção Modular

São unidades completamente pré-fabricadas e podem ser entregues no local da obra com todos os acabamentos internos como revestimentos, louças sanitárias, bancadas, mobiliários fixos, metais, instalações elétricas e hidráulicas, etc. As unidades podem ser estocadas lado a lado, ou uma sobre as outras já na forma da construção final. Ilustrados nas figuras 17 e 18.

Figura 17: Construção Modular




Figura 18: Construção Modular




3 Fundação

As fundações para um sistema Steel Frame são normalmente bem menos dispendiosas com relação às construções convencionais. Isto se deve ao fato de que o peso próprio que a habitação assume é bastante inferior, somado ao fato de que não existe concentração de cargas, pois os elementos que transferem o peso ao solo não são apenas colunas isoladas e sim paredes inteiras.

A fundação da edificação normalmente é constituída de uma laje de concreto armado tipo “radier”, apoiado sobre terreno nivelado e compactado. Outros tipos de fundação podem ser utilizados dependendo do tipo de solo e necessidades do projeto estrutural.

Nas fundações que não sejam o radier existe a necessidade de execução de baldrames, veja figuras 19.

Figura 19: Fundação, detalhe sapata corrida


No concreto são colocados chumbadores metálicos com rosca onde os pilares de aço serão aparafusados através de chapas de base, ilustrados nas figuras 20.

Figura 20: Centro George Pompidou, em Paris, feita com Steel Frame




4 Painéis

A estrutura do sistema Steel Frame é composta de painéis, e estes podem ter função estrutural ou não.

Os painéis auto-portantes (estruturais) são responsáveis por absorver as cargas horizontais – vento e abalos sísmicos – e verticais – peso próprio e sobrecarga – e conduzi-las até a fundação. Já os painéis não estruturais funcionam apenas como fechamento externo ou divisória interna.

4.1 Painéis EstruturaisSegundo o Manual de Aço – Steel Framing, os painéis são compostos por determinada quantidade de elementos verticais de seção transversal tipo U enrijecido, que são denominados montantes, e elementos horizontais de seção transversal tipo U denominados guias. Sendo este último responsável por fixar os montantes. As guias definem o tamanho do painel e os montantes sua altura.

A distribuição dos montantes no painel se dá de forma alinhada e a distância entre eles é determinada de acordo com a solicitação da estrutura, podendo variar de 400 a 600 mm. À medida que o espaçamento entre os perfis de montante aumenta, a carga sobre cada um cresce, ao mesmo tempo em que para menores distâncias menos solicitado será o perfil. A conexão entre montantes e guias é feita com parafusos galvanizados.

4.1.1 Aberturas em painéisPara a abertura de vãos, como janelas e portas, em painéis é necessário que se faça um reforço estrutural, uma vez que alguns montantes são interrompidos. Esse processo se dá através das vergas, que transmitem o carregamento para os montantes que delimitam lateralmente o vão, chamados ombreiras.

As vergas são compostas basicamente de dois perfis Ue conectados através de uma peça parafusada em cada extremidade, ligadas pelas mesas inferiores a um perfil U, chamado guia de verga. Quando os perfis da verga formam um perfil caixa usam-se peças de conexão do tipo U simples ou chapa – figuras 21A e 21C. Para as formações I, usam-se cantoneiras – figura 21B.

Segundo o Manual de Aço, a guia da verga é conectada às ombreiras, a fim de evitar a rotação da verga e também permite a fixação dos montantes de composição (cripples), que não tem função estrutural e estão localizados entre a verga e a abertura, a fim de permitir a fixação das placas de fechamento. O número de ombreiras pode ser estimando através do seguinte cálculo: nº ombreiras = nº montantes interrompidos / 2. Caso o valor seja ímpar, deve somar-se 1, como pode ser visto na figura 22.



Figura 21: Tipos de Verga

(Fonte: Manual do aço – Steel Framing)

Figura 22: Detalhe de ombreira




O acabamento superior ou inferior da abertura é feito por um perfil U cortado no comprimento 20cm maior que o vão. É dado um corte nas mesas a 10cm de cada extremidade. Esse seguimento é dobrado em 90º para servir de conexão com a ombreira. Essa peça é chamada de guia de abertura, e pode ser vista na figura 23.

A figura 24 mostra o esquema o esquema de um painel estrutural com abertura de janela.

Figura 23: Guia de abertura

(a partir de Consul Steel, 2002)



Figura 24:Desenho esquemático de painel estrutural com abertura


4.1.2 Estabilização da EstruturaOs montantes apresentam melhor desempenho quando suportam cargas verticais, uma vez que as cargas horizontais, como o vento, podem causar deformações nos perfis e até mesmo levá-los ao colapso. Para solucionar esse problema usa-se ligações rígidas ou elementos capazes de transferir esses esforços diretamente para a fundação. Os métodos de mais usados são o contraventamento associado a diafragmas rígidos no plano do piso e fechamento da estrutura com placas que funcionem como diafragmas rígidos verticais. Além é claro da devida ancoragem da estrutura à fundação.

O contraventamento consiste na disposição de fitas de aço galvanizado na face do painel e pode ser em formato X ou formato K. Devido a grandes restrições o formato K só é usado na impossibilidade do formato X.

No formato X as diagonais são solicitadas ora a tração e ora a compressão, conforme a ação do vento. Ver figura 25.

O ângulo em que a fita é instalada influencia significativamente a capacidade do contraventamento em resistir aos carregamentos horizontais. Quanto menor for o ângulo formado entre a base do painel e a diagonal, menor será a tensão na fita metálica (SCHARFF, 1996). Para ângulos menores que 30º, a diagonal perde sua eficiência em evitar as deformações. Preferencialmente para o melhor desempenho, a inclinação das diagonais deverá estar compreendida entre 30º e 60º (CONSULSTEEL, 2002)



Figura 25: Solicitação das diagonais de contraventamento

(a partir de DIAS, 1997)

A fixação da diagonal ao painel é feita por uma placa de aço galvanizado, que é aparafusada em montantes duplos, e, em coincidência com estes deverá estar a ancoragem do painel a fim de absorver os esforços transmitidos pelo contraventamento (MANUAL DO AÇO, 2006). Ver figura 26.

Figura 26: Fixação das diagonais nos painéis


O diafragma rígido é uma estrutura capaz de aumentar a resistência do painel, pois absorve o esforço horizontal e transfere para a fundação.

O desempenho estrutural do diafragma depende diretamente de vários fatores (PEREIRA JUNIOR, 2004):

Configuração dos painéis (quantidade e tamanho das aberturas, altura e largura do painel);

Capacidade resistente dos montantes que formam o painel;

Tipo, quantidade e separação dos parafusos de fixação da placa à estrutura;

Resistência e espessura da placa utilizada.

Um material que pode ser usado como diafragma horizontal ou vertical é a placa de OSB (Oriented Strand Board), que consiste na colocação de três camadas de madeira coladas perpendicularmente entre si com resina e prensadas à altas temperaturas. Mas para as placas de OSB funcionem adequadamente é necessário tomar alguns cuidados:

As placas devem ser cortadas em C a fim de evitar união consecutiva de placas com os vértices da abertura;



No encontro de 4 placas, as juntas verticais devem estar desencontradas;

O encontro dos painéis não deve coincidir com o encontro das placas;

Os parafusos de fixação das placas devem estar espaçados entre si no máximo 150mm em todo o perímetro da placa, e 300mm nos montantes intermediários estejam estes separados de 400mm ou 600mm (GRUBB& LAWSON, 1997).

A fim de aumentar a resistência do painél são usados fitas de aço galvanizado, figura 27 e bloqueadores, figura 28, compostos por perfis U e Ue que são conectados aos montantes formando um sistema de travamento horizontal.

Figura 27: Fita metálica para travamento de painel

(Fonte: Manual de aço – Steel Framing)



Figura 28: Esquema de travamento horizontal do painel através de bloqueadores

(Fonte: Manual de aço – Steel Framing)

4.1.3 Encontro de PainéisA união dos painéis é feita basicamente pela conexão dos montantes da cada um por parafusos estruturais. O encontro deve ser feito de forma a garantir a rigidez do sistema, a resistência aos esforços, a economia de material e prover uma superfície para a fixação das placas de fechamento interno ou externo (MANUAL DE AÇO, 2006).

O encontro pode ser:

Ligação de dois painéis de canto – sendo união de dois ou três montantes;

Ligação de dois painéis formando um T;

Ligação de três painéis.

4.2 Painéis não-estruturaisOs painéis não estruturais não estão aptos a suportas cargas, senão as referentes ao peso dos seus constituintes. Nesse caso são usados como fechamento externo e como divisórias internas. Um sistema de divisórias, bem conhecido, é o Dry Wall, sistema de gesso acartonado.

Nesse caso os painéis são bem menos complexos, um exemplo disso é o fato das aberturas de portas e janelas serem feitas de maneira mais simples, sem vergas ou ombreiras, pois não existem cargas verticais atuando no painel.



5 Fechamento Vertical

O fechamento vertical da estrutura de Steel Framing é composto por paredes externas e internas, e deve ser feito com componentes o mais leves possível, para estar de acordo com o propósito da edificação.

Os componentes do fechamento são posicionados externamente à estrutura como uma “pele” e juntamente com os perfis galvanizados vão formar as vedações internas e externas da construção (MANUAL DO AÇO, 2006).

Os processos de fabricação dos elementos de vedação já são pensados para uma construção otimizada e são os mais industrializados possível, e para garantir que a construção seja também seca e rápida o artifício usado é o fechamento através de placas e chapas. Estas já vêm em tamanhos de 1,20m que são múltiplos da modulação dos perfis do painel, 400 e 600mm.

Os componentes de vedação devem atender aos seguintes quesitos, de acordo com a norma ISO 6241:1984:

Segurança estrutural

Segurança ao fogo

Estanqueidade

Conformo termo-acústico

Conforto visual

Adaptabilidade ao uso

Higiene

Durabilidade

Economia

Nacionalmente os produtos mais usados para fechamento são as placas de OSB, as placas cimentícias, e o gesso acartonado, sendo este último somente para ambientes internos. No entanto o mercado está sempre aberto a novas tecnologias, como é o caso de painéis de aço com sistema termo-acústico incorporado, apresentado na figura 29.

Figura 29: Fechamento de edificação em Steel Framing com painéis de aço




5.1 Painéis de OSBComo já foi dito anteriormente os painéis de OSB podem trabalhar como diafragmas rígidos quando aplicados a painéis estruturais e lajes de piso, e sem função estrutural podem ser aplicados em paredes externas ou internas, como forros, pisos e como substrato para a cobertura do telhado. No entanto deve-se atentar para o fato do painél de OSB não resistir a intempéries, sendo então necessário um acabamento impermeável nas partes externas.

A colocação desses painéis é prática, uma vez que as dimensões (1,22m x 2,44m – espessura 9, 12, 15 e 18mm) e o peso baixo (aprox. 5,4kg/m², dependendo da espessura) possibilitam o transporte manual e a fácil fixação das placas através de parafusos auto-atarraxantes.

É importante que sejam previstas juntas de dilatação de 3mm em todo o perímetro da placa, fixadas adequadamente em montantes, e que estas estejam desencontradas entre si.

A proteção externa, contra a água, deve ser feita através de uma manta ou membrana de polietileno de alta densidade, que impede a passagem de água para dentro do painel, sem, contudo, atrapalhar o fluxo de dentro para fora, evitando condensação dentro dos mesmos. Essa proteção garante a estanqueidade da parede, e pode ser vista na figura 30.

Figura 30: Impermeabilização da placa de OSB de uma fachada com membrana de polietileno




Na base dos painéis é colocada uma fita seladora, antes da montagem dos mesmos, para evitar o contato direto com o solo ou fundação, protegendo o painel da umidade, minimizando as pontes térmicas e acústicas.

Existem alguns tipos de acabamento final. São eles: “siding” vinílico, “siding” de madeira, “siding” cimentício e a argamassa. Neste trabalho nos ateremos ao acabamento “siding” vinílico, por apresentar melhor desempenho e por ser a concepção de execução mais industrializada.

O “siding” vinílico proporciona uma construção mais rápida e limpa que os revestimentos tradicionais – argamassa, pintura, revestimento cerâmico – além de se adaptar melhor ao fechamento em OSB. Não necessita de muitos cuidados e manutenção. É lavável e pode ser pintado. No mercado encontram-se as tiras de 5,00m de comprimento por 25cm de largura, na cor branca ou texturizada tipo madeira. A figura 31 apresenta a colocação do “siding” vinílico.

Figura 31: Instalação do siding vinílico

(Fonte: Marcos Lima – Revista Techné jul/2003)

Esse material é também impermeável, porém não resiste a grandes impactos.

Quanto ao uso da argamassa como revestimento, o método indicado é a colocação de telas do tipo “deployée” ou tela plástica resistente à alcalinidade. As telas são colocadas em duas camadas e fixadas sobre as placas de OSB, já com a manta de polietileno, através de grampos e em seguida cobertas com uma argamassa de traço forte, como se pode ver na figura 32.



Figura 32: Revestimento das placas de OSB com argamassa aplicada sobre tela tipo deployée (Fonte: Manual de aço – Steel Framing)

Não é preciso o tratamento das juntas das placas de OSB, pois a membrana de polietileno já garante a estanqueidade do painel. Porém é necessário juntas feitas na argamassa para a orientação de trincas (figura 33) (MANUAL DE AÇO, 2006).

Figura 33: Fachada de OSB revestida com argamassa com juntas aparentes para orientação das trincas. (Fonte: Manual de aço – Steel Framing)



5.2 AlvenariaComo a execução da alvenaria não condiz com a metodologia de construção do Steel Framing – obra limpa, seca, sem desperdício de material e o mais industrializada possível – esse elemento está agora limitado a função decorativa de fachadas (figura 34).

Figura 34: Fachada revestida com tijolos maciços aparentes

(Fonte: disponível em: http://www.construtorasequencia.com.br)

Assim como no acabamento “siding” vinílico, é necessária a presença da manta de polietileno entre a estrutura e a alvenaria.

Como a parede de alvenaria não se apóia sobre a estrutura, só se vincula a ela por meio de conectores (figura 35), os únicos movimentos restringidos entre a fachada e a estrutura são aqueles provenientes dos deslocamentos horizontais provocados pela ação do vento. As cargas verticais, oriundas de seu peso próprio, são transferidas diretamente para as fundações, aliviando a estrutura desse carregamento (COELHO, 2003).

Figura 35: Desenho esquemático de fechamento de alvenaria de painéis em Light Steel Framing (Fonte: Manual de aço – Steel Framing)



5.3 Placas CimentíciasSão placas, compostas de cimento Portland, fibras de celulose ou sintética e agregados, usadas para fechamentos interno e externo, principalmente em áreas molháveis.

Para uso em pisos é necessário um substrato de apoio, que pode ser de chapas de madeira transformada, para proporcionar às placas cimentícias resistência à flexão (MANUAL DE AÇO, 2006).

As principais características desta placa são (MANAUL DE AÇO, 2006):

Elevada resistência a impactos;

Grande resistência à umidade;

Não são combustíveis;

Podem ser curvadas depois de saturadas, possibilitando curvaturas no sentido do comprimento com até três metros de raio;

Tem baio peso próprio, até 18kg/m², facilitando o transporte e manuseio;

Compatível com a maioria dos acabamentos ou revestimentos: pintura acrílica, cerâmicas, pedras naturais, pastilhas, etc;

São cortadas com facilidade com ferramentas de ataque de metal duro;

Rapidez de execução: sistema de montagem semelhante ao do gesso acartoando.

O mercado possui largura padronizada de 1,20m, comprimentos que variam de 2,00m, 2,40m e 3,00m e as espessuras variam com a utilização da placa, como pode ser visto na tabela 2.

Tabela 2: Relação entre espessura da placa cimentícia e aplicação (Fonte: Brasilit)

ESPESSURA DA PLACA APLICAÇÃO USUAL

6 mmPodem ser aplicadas em divisórias leves e paredes secas internas, onde não exista aplicação de cargas suportadas diretamente pela placa.

8 mmPodem ser aplicadas em divisórias leves e paredes internas e externas, em áreas secas e úmidas, podendo existir aplicações de cargas suportadas pela placa.

10 mm

Utilizadas para áreas secas e molhadas, internas ou externas. Ideal para paredes estruturais, melhorando a resistência contra impactos, aplicações de carga e isolamentos termo-acústicos.

Fissurações no corpo da chapa, trincas em juntas e revestimentos, inclusive com destacamento dos mesmos, são algumas patologias que ocorrem freqüentemente pelo não seguimento das recomendações dos fabricantes.

O tratamento das juntas deve ser feito como para os painéis de OSB.Universidade Federal de Minas Gerais 31/61


5.4 Gesso AcartonadoAs placas de gesso acartonado são compostas por uma mistura de gesso, água e aditivos, revestida em ambos os lados com lâminas de cartão, que conferem ao gesso resistência à tração e flexão, mas não possuem função estrutural.

A vedação do gesso acartonado é um tipo de vedação vertical utilizada na compartimentação e separação dos espaços internos em edificações, leve, estruturada, fixa, geralmente monolítica, de montagem por acoplamento mecânico e constituída usualmente por uma estrutura de perfis metálicos e fechamento de gesso acartonado. (SABBATINI, 1998 apud HOLANDA, 2003). Esse sistema é também chamado “Drywall”.

No mercado nacional encontram-se para áreas secas as Placas Standard (ST) e as Placas Resistentes ao Fogo (RF), já as Placas Resistentes à Umidade (RU) como o próprio nome já diz são indicadas para áreas molhadas.

Os perfis utilizados para o sistema “drywall” seguem a mesma disposição dos painéis de Steel Framing, no entanto possuem espessuras menores, pois não têm função estrutural.

Antes da execução dos painéis de “drywall” alguns cuidados devem ser tomados, a fim de evitar interferências e não conformidades que comprometam a qualidade do processo construtivo (MANUAL DE AÇO, 2006):

Todo o fechamento vertical externo já deve estar instalado e impermeabilizado, e lajes de piso e telhado devem ter sido terminados;

Atividades que utilizam água devem ter sido finalizadas;

Os períodos de cura devem estar vencidos, como no caso de lajes úmidas e fundações do tipo radier;

As lajes e fundações devem estar nivelas e preferencialmente acabadas;

Os ambientes devem estar protegidos da entrada de chuva e umidade excessiva;

As saídas das instalações hidráulicas e elétricas devem estar devidamente posicionadas, e as prumadas já prontas, evitando-se grandes rasgos nos perfis metálicos;

Para a fixação dos perfis para “drywall”, verificar se o elemento de fixação é compatível com a base de apoio.

O cronograma abaixo apresenta a seqüência de montagem do sistema “drywall”



Figura 36: Sequência de montagem do sistema “drywall”

(Fonte: adaptado de Taniguti, 1999)



5.5 Isolamento Termo-AcústicoAs vedações verticais têm papel fundamental no isolamento termo-acústico, pois constituem as barreiras físicas entre os ambientes e o exterior.

O desempenho termo-acústico de um edifício é dado pela capacidade de proporcionar condições de qualidade ambiental adequadas ao desenvolvimento das atividades para o qual ela foi projetada (MANAUL DE AÇO, 2006).

O isolamento acústico de painéis de Steel Framing segue o princípio massa-mola-massa, onde em lugar de uma parede de massa m, usam-se camadas separadas de massa, cujo espaço entre elas é preenchido com um elemento absorvente, cujo objetivo é reduzir a transmissão de som entre as camadas de massa (MANUAL DE AÇO, 2006).

Para o isolamento térmico, a solução mais adequada representa um equilíbrio entre perdas e ganhos de calor, que variam conforme o tipo de edificação, as condições de ocupação, as características do clima local e os materiais empregados na construção (KRÜGER, 2000).



6 Lajes

A estrutura de laje em Light Steel Framing (Figura 37) emprega o mesmo princípio dos painéis, constituídos por perfis galvanizados espaçados igualmente de acordo com as cargas a que cada perfil está submetido. Essa modulação, na maioria dos casos, é a mesma para toda a estrutura: painéis, lajes e telhados.

Figura 37 – Vigas de Piso

Esses perfis denominados vigas de piso utilizam perfis de seção Ue como mostrado na Figura 38. Eles devem ser suficientemente resistentes e enrijecidos para suportar as cargas e evitar deformações acima das exigidas por norma.

Figura 38 – Estrutura de piso em Light Steel Framing

Não é recomendável se cortar ou furar os perfis. A norma NBR 15253:2003 prevê que as “Aberturas sem reforços podem ser executadas nos perfis, desde que devidamente consideradas no dimensionamento e que o maior eixo da furação coincida com o eixo longitudinal central da alma do perfil e a geometria dos furos esteja de acordo com a Figura 39. A distância entre centros de furos sucessivos deve ser no mínimo igual a 600mm; a distância entre a extremidade do perfil e o centro do primeiro furo deve ser no mínimo de 300mm; a distância entre a extremidade de uma abertura e a face lateral do apoio da viga dever ser de no mínimo 250mm”.



Figura 39 – Aberturas nos perfis para passagem de tubulações. (Fonte: NBR 15253:2005)

Para aberturas com formas diferentes e dimensões maiores que as recomendadas na Figura 39, devem ser executados reforços não excedendo em largura, 75% da altura da alma ou 152mm do comprimento longitudinal da alma.

As vigas de piso são responsáveis pela transmissão das cargas a que estão sujeitas para os painéis, além de apoio para o contrapiso. É importante definir em projeto onde as cargas descarregaram, podendo assim, que as cargas de divisórias, por exemplo, descarreguem sobre o piso, mas painéis estruturais devem ser apoiados diretamente sobre outros painéis estruturais ou vigas principais.

A Figura 38 e Figura 40 mostram outros elementos além das vigas do piso essências na constituição de uma laje em um sistema Light Steel Framing.

Figura 40 – Planta de estrutura de piso em Light Steel Framing

Os elementos essenciais são:

Sanefa ou guia: perfil U que fixa as extremidades das vigas para dar forma à

estrutura.



Enrijecedor de alma: recorte de perfil Ue, que fixado através de sua alma à

alma da viga no apoio da mesma, aumenta a resistência no local evitando o

esmagamento da alma da viga.

Viga caixa de borda: formada pela união de perfis U e Ue encaixados.

Possibilita a borda da laje paralela às vigas, principalmente quando ocorre de

servir de apoio a um painel.

Viga composta: combinação de perfil U e Ue a fim de aumentar a resistência da

viga.

6.1 Tipos de LajeAs lajes podem ser do tipo úmida, quando se utiliza uma chapa metálica ondulada aparafusada às vigas e preenchida em concreto que serve de base ao contrapiso como pode-se observar na Figura 41.

Figura 41 – Esquema de laje úmida e Fôrma de aço para contrapiso.

A laje pode ser também do tipo seca quando placas rígidas, cimentícias e outras são aparafusadas à estrutura do piso, como mostrado na Figura 42.

Figura 42 – Placas de OSB utilizadas para laje seca.



6.2 Vigamento de PisoAs vigas de piso que formam a laje se apóiam nos montantes onde suas almas estando em coincidência, dão origem ao conceito de estrutura alinhada (Figura 43). Porém, existem situações em que outros elementos estruturais como funcionam como apoio. Elas podem apoiar diretamente na alvenaria, concreto ou fundação.

Figura 43 – Vigas de piso apoiadas em montantes de painéis do pavimento térreo.

Para as lajes em balanço, prolonga-se as vigas de apoio criando uma alavanca para balancear a distribuição das cargas. Quando existe um desnível que impossibilite prolongar as vigas, utiliza-se vigas de alturas diferentes a fim de criar o desnível de projeto.

Deve-se ter atenção especial em se reproduzir o mais fielmente possível as condições de apoio que foram supostas no projeto estrutural como também a adequada fixação das vigas a fim de garantir a transferência dos carregamentos que atuam sobre a laje aos apoios e conseqüentemente às fundações (SCHARFF, 1996). Conciliar os aspectos estruturais e arquitetônicos são importante a fim que não ocorra interferência na altura final ou pé-direito dos ambientes e não apresente patologias.

Vários fatores contribuem para a escolha de um determinado perfil ou de uma solução estrutural: carga de utilização da edificação, comprimento do vão, modulação do projeto estrutural, apoios intermediários, comprimentos das vigas do piso, etc. Para isto é essencial que ocorra a interação do engenheiro calculista e o arquiteto durante a criação do projeto.

Para vãos maiores, onde não se podem utilizar apoios intermediários, existem os perfis compostos (Figura 44) que suportam maiores cargas e vencem maiores vãos.



Figura 44 – Vigas compostas para aumentar a resistência.

6.3 Travamento HorizontalO travamento horizontal da estrutura de piso é um recurso para se evitar fenômenos como flambagem lateral por torção, deslocamentos e vibrações nas vigas. Estas fitas metálicas de travamento poder ser observadas na Figura 45.

Figura 45 – Travamento horizontal da laje de piso por meio de bloqueadores e fitas metálicas.

Enrijecer o sistema reduz os esforços nas vigas e distribui melhor o carregamento (SCHARFF, 1996).

São empregados os seguintes tipos de travamentos:

Bloqueador: consiste em usar um perfil Ue de mesmas características das vigas de piso, entre estas, conectores através de cantoneiras como indicado na Figura 46, ou de um corte no próprio perfil.



Figura 46 – Bloqueador

Fita de aço galvanizado (Figura 45): usado em conjunto com o bloqueador, consiste em conectar uma fita em aço galvanizado perpendicular as mesas inferiores das vigas de piso, já que nas mesas superiores o contrapiso já possibilita este travamento.

6.4 EscadasPara constituir degraus e espelhos, painéis constituídos por perfis U e Ue, semelhantes ao das vigas, rígidos o suficiente para apoiar placas de OSB ou pranchas de madeira maciça. Estas são aparafusadas na estrutura. Pisos úmidos também são viáveis desde que usados com o sistema adequado.

Existem vários métodos para a execução de escadas em Light Steel Framing. Entre eles se destaca o método da Viga Caixa Inclinada. Este método é indicado para escadas abertas e utiliza como apoio para o contrapiso uma guia dobrada em degraus unida a uma viga caixa com a inclinação necessária (Figura 47).

Figura 47 – Esquema e foto de escada viga caixa inclinada.

Outro método utilizado é o do Painel com Inclinação, indicado para escadas fechadas. Esta é formada por uma guia-degrau unida a um painel com inclinação necessária a escada. O par dessa composição forma o lance da escada, e o contrapiso se materializa, como no primeiro caso, por placas do OSB ou pranchas de madeira maciça. Este método pode ser observado na Figura 48.



Figura 48 – Esquema de escada painel com inclinação.

Pode-se também utilizar o método dos Painéis Escalonados + Painéis Degrau. Os painéis horizontais que servem de base ao substrato são formados por dois perfis guias, geralmente perfil U, e dois perfis montantes, perfil Ue, e se apóiam nos painéis verticais, cujos montantes assumem a altura correspondente a cada degrau de modo a obter o escalonamento necessário à inclinação da escada. Na Figura 49, está representado o esquema deste método e uma foto da montagem.

Figura 49 – Esquema de uma escada de painéis escalonados e foto da montagem da escada.

Para contrapiso é utilizado o piso úmido, mas pode-se também utilizar placas rígidas como OSB ou cimentícias.



7 Coberturas

Da mesma forma que acontece nas construções convencionais, a versatilidade do sistema Light Steel Framing possibilita a realização dos mais variados projetos de cobertura. Para os telhados inclinados, a estrutura LSF segue o mesmo princípio estrutural dos telhados convencionais em madeira. Portanto, o projeto de ambos apresenta grande similaridade.

O telhado compõe-se de duas partes principais: a cobertura podendo ser de materiais diversos e a armação que corresponde ao conjunto de elementos estruturais para sustentação da cobertura.

7.1 Tipos de CoberturasHá uma grande variedade de soluções estruturais para se materializar a cobertura de uma edificação. Serão citadas algumas soluções mais comuns para construção em Light Steel Framing.

Coberturas Planas: As coberturas planas são, na maioria dos casos, resolvidas como uma laje úmida onde a inclinação para o caimento de água é obtida variando espessura do contrapiso de concreto, como mostra a Figura 50.

Figura 50 – Cobertura plana (ConsulSteel, 2002)

Para vãos maiores sem apoios intermediários, é possível o uso de treliças planas confeccionadas com perfis Ue galvanizados. A Figura 51 mostra três tipos de treliças muito utilizadas e uma foto da utilização destas.



Figura 51 – Tipos de treliças planas e foto ilustrativa da sua utilização.

Coberturas Inclinadas: A estrutura de um telhado inclinado em Light Steel Framing é semelhante à de um telhado convencional de madeira. Eles podem ser construídos a partir de uma estrutura de caibros ou por meio de tesouras ou treliças. A Figura 52 mostra o esquema de uma cobertura.

Figura 52 – Caibros e vigas alinhados com montantes de painel estrutural.

7.2 Coberturas Estruturadas com Caibros e VigasUm telhado estruturado com caibros é um método empregado para construções do tipo “stick”, onde os elementos estruturais são cortados e montados no local da obra. Este método é usual quando se deseja utilizar menos aço e mais caibros. Uma estrutura típica de caibros consiste em usar dois caibros cujas extremidades se apóiam nos painéis portantes e formando a inclinação requerida se encontram em uma cumeeira no topo do edifício. O carregamento do telhado e o peso próprio são descarregados nos caibros e estes nos painéis até chegarem à fundação. Este esquema pode ser observado na Figura53.



Figura 53 – Telhado típico estruturado com caibros.

A cumeeira pode ser um painel estrutural continuo ou uma viga composta por perfis U e Ue (Figura 54).

Figura 54 – Cumeeira composta de perfis U e Ue para apoio dos caibros.

Há casos em que é inevitável o uso de vigas de teto (Figura 55) que atrevessem o vão, atando as extremidades opostas dos caibros a fim de evitar que os painéis de apoio se inclinem devido ao carregamento do telhado, como ilustra a Figura 55.

Figura 55 – Efeito de “abertura” das paredes e detalhe da viga de teto.



7.2.1 Estabilização da Cobertura Estruturada com Caibros e VigasCargas laterais de vento podem provocar deslocamento e deformações na estrutura do telhado, uma vez que trabalhando isolados, os caibros são instáveis lateralmente.

Para evitar tais fenômenos e possibilitar o contraventamento da estrutura, são usados alguns elementos (ELHJJ, 2000).

Perfis U ou Ue ou fitas de aço galvanizado fixados perpendicularmente aos

caibros em sua mesa inferior ou superior de acordo com a cobertura do telhado.

Estes perfis podem, também, ser fixados na mesa superior das vigas de teto.

Placas estruturais, capazes de atuar como diafragma rígido, fixadas nas mesas

superiores dos caibros.

Telhados inclinados em LSF admitem diversos tipos de coberturas e telhas. Para cada tipo de cobertura utilizado, existem suas respectivas particularidades e tipos de estrutura adequados.

7.3 Coberturas Estruturadas com Tesouras ou TreliçasSolução mais comum nas coberturas residências, tesouras ou treliças cobrem grandes vãos sem precisar de apoios intermediários.

Existe uma variedade muito grande no desenho de tesouras e isso se deve a fatores estéticos, funcionais, climáticos, culturais, etc. A Figura 56 mostra vários tipos de tesouras.

Figura 56 – Tipos de tesouras – Tesoura Pratt, Fink, Alemã e Belga

As tesouras ou treliças podem vir pré-fabricadas ou serem montadas no próprio canteiro de obra.

Segundo Scharff (1996) as ligações entre os membros de uma tesoura podem ser executadas de diferentes formas. Porém, os dois métodos mais comuns são: no mesmo plano, onde ocorrem os nós da tesoura, aparafusam-se os perfis em chapas, como ilustra a Figura 57.



Figura 57 – Tesoura em “meia água” cujos elementos estão fixados em placas metálicas de aço.

Outra forma consiste em montar camada sobre camada, onde os perfis que formam pendurais e diagonais são aparafusados ao banzo superior e inferior por suas almas (Figura 58).

Figura 58 – Detalhe da união do banzo superior e inferior

Nos dois métodos descritos, o plano definido pelas almas das peças deve coincidir com as almas dos montantes que servem de apoio.

Para telhados em duas águas, o painel de fechamento do oitão, é constituído de acordo com a presença e disposição do beiral. Quando não houver beirais perpendiculares ao plano das tesouras, o oitão será um painel com mesma inclinação e altura das tesouras (Figura 59).



Figura 59 – Painel de fechamento do oitão.

Para telhados de quatro águas de planos inclinados (Figura 60), há basicamente três formas de execução:

Por meio de vigas e caibros segundo o método apresentado anteriormente

apresentado anteriormente para telhados estruturados com caibros;

Painéis de telhados, onde são executados painéis para formar a volumetria do

telhado, conforme mostra a Figura 60.

Figura 60 – Método para construção de telhados de quatro águas.

Por meio de tesouras auxiliares que a partir da tesoura tipo, forma-se uma

seqüência de tesouras auxiliares de formato trapezoidal cuja altura de cada uma

corresponde a sua posição na inclinação do telhado e que apoiarão as terças,

como mostra a Figura 61.



Figura 61 – Tesouras auxiliares.

A estabilização da cobertura estruturada com tesouras se dá por meio do contraventamento lateral composto por perfis U e Ue, que fixados perpendicularmente às tesouras, além de reduzir o comprimento de flambagem dos banzos superiores e inferiores, servem para transferir a ação do vendo para as tesouras e contraventamentos verticais.



8 Ligações

No Brasil, os parafusos são os tipos de ligação mais utilizados nas construções em Steel Framing, sendo que com o desenvolvimento dos processos de fabricação e controle das indústrias, eles podem ser considerados extremamente confiáveis.

Basicamente, são dois os tipos de parafusos utilizados, sendo classificados em auto-atarraxantes e auto-perfurantes. São fabricados em aço carbono, com tratamento cementeado e temperado, recobertos com uma proteção zinco-eletrolítica, a fim de evitar sua corrosão, mantendo-os, por conseqüência, com características similares à estrutura galvanizada.

Os parafusos são caracterizados pelo seu diâmetro (distância externa dos fios de rosca ), comprimento nominal (distância entre a superfície de contato da cabeça do parafuso e sua ponta) e passo (distância que separa os fios de rosca). Pode-se dizer que quanto maior for o diâmetro, maior será sua resistência ao cisalhamento, e quanto menor o passo, maior será a espessura do aço a perfurar.

Vale ressaltar que ao fixar os componentes de aço, o parafuso deve ultrapassar o último elemento em no mínimo três passos de rosca, assim como quando houver a fixação entre elementos, como placas de fechamento e perfis de aço, o parafuso deve fixar todas as camadas e ultrapassar o perfil de aço em pelo menos 1 cm.

Com relação aos auto-atarraxantes, podem ser classificados como ponta broca e ponta agulha, sendo que estes são utilizados para chapas de aço de até 0,84 mm de espessura, e aqueles para chapas com pelo menos 0,84 mm.

Os diferentes tipos de cabeça proporcionam diversas formas de aplicação dos parafusos, conforme será visto a seguir. Pode-se classificar as cabeças como sendo do tipo lentilha, sextavada, panela ou trombeta. Porém, serão analisadas aqui, somente as aplicações relativas aos parafusos do tipo ponta broca.

Cabeça lentilha: Ligações entre perfis, como por exemplo montantes e guias, e em fitas de aço galvanizado, ou seja, ligações do tipo metal / metal. Permitem a fixação firme das chapas, evitando rasgamento e abaulamento nas placas de fechamento.

Cabeça sextavada: Ligações entre painéis, perfis em tesouras, enrijecedores de alma em vigas de piso, e nas peças de apoio das tesouras. Porém, não podem ser utilizados onde uma placa é posteriormente colocada, justamente pelo perfil da sua cabeça. Pelo tipo de ligação que proporcionam, são chamados de parafusos estruturais.

Cabeça trombeta: Fixação de placas de gesso e OSB. Devem ser dimensionados de acordo com a quantidade de camadas de chapas a serem fixadas. Tem esta finalidade, pois sua cabeça permite a total penetração no substrato.

Cabeça trombeta com asas: Fixação de placas cimentícias. As asas proporcionam uma perfuração de maior diâmetro, evitando, assim, a obstrução pelos materiais que formam as placas.



8.1 Método dos PainéisConforme citado anteriormente, existem três formas de promover a construção das edificações em Steel Framing, sendo o método “Stick” (ou perfis isolados, onde as paredes são formadas no canteiro), o método por painéis e o método modular. Porém, devido à cultura da construção civil brasileira, o método mais utilizado por aqui, é o método por painéis.

8.1.1 Fabricação dos painéisO conceito estrutural consiste em dividir as cargas em um maior número de elementos estruturais, sendo que cada um é projetado para receber uma pequena parcela de carga, o que possibilita a utilização de perfis conformados com chapas finas de aço.

Estes elementos são formados no próprio canteiro de obras ou em oficinas especializadas, porém, fica claro, que quando sua execução é realizada fora do canteiro existem melhores condições de trabalho, contribuindo, assim, para uma maior produtividade e melhor qualidade das peças. Este fato ocorre pois geralmente, as oficinas são locais mais bem equipados e organizados para esta atividade, além do que, no caso de serem executados no próprio canteiro, ocupam muito espaço, o que pode ser impraticável em determinadas situações.

Através do corte e da montagem de perfis metálicos, são produzidos painéis, lajes, vergas e os demais componentes. A montagem é auxiliada por dois perfis de aço que são fixados junto à mesa de corte, dispostos perpendicularmente entre si, com a finalidade de garantir o esquadro das peças.

Após a conclusão das peças, fixa-se um perfil Ue diagonalmente à elas, para evitar possíveis deformações nas etapas de transporte e montagem final.

Os elementos estruturais mais utilizados para garantir a estabilidade estrutural dos painéis e, consecutivamente da edificação do sistema, são os contraventamentos e as placas de fechamento estruturais.

8.1.2 Montagem dos painéisCom relação à seqüência executiva da montagem, esta deve se iniciar nos painéis do pavimento térreo, estando a fundação apta a recebê-los, devendo estar limpa, nivelada e em esquadro.

O primeiro painél a ser locado é de exterior, em algum dos cantos, devendo ser em seguida escorado, para que sejam ajustados seu esquadro e nível, e então ancorado provisoriamente.

O segundo painél, também de exterior, é colocado perpendicularmente ao primeiro, e assim sucessivamente são montados os painéis perimetrais, com a inclusão de alguns internos, garantindo, assim, a rigidez do conjunto. É importante que sejam conferidas as diagonais dos ambientes internos, mantendo-os com suas medidas exatas.

Após a montagem de todos os painéis, promove-se a ancoragem definitiva, para então somente serem fixadas as placas de fechamento externas, que devem ser instaladas de baixo para cima, começando sempre de uma extremidade, conforme descrito anteriormente.Universidade Federal de Minas Gerais 50/61


Para fixação entre painéis deve ser feita uma espécie de costura com os parafusos, ou seja, um caminho diagonal ao longo da alma dos perfis de encontro, distanciados cerca de 20 cm.

As lajes, partindo do mesmo princípio dos painéis, utilizam perfis galvanizados, dispostos na horizontal e obedecem à mesma modulação dos montantes. Esses perfis compõem as vigas de piso, servindo de estrutura de apoio aos materiais que formam a superfície do contrapiso. As vigas de piso são apoiadas nos montantes, de forma a permitir que suas almas estejam em coincidência com as almas dos montantes, novamente compondo uma estrutura alinhada (Figura 62).

Figura 62: Montagem das vigas de piso e transmissão das cargas verticais

Esta forma de montagem garante que predominem esforços axiais nos elementos da estrutura, fato primordial, pois tanto a disposição dos montantes dentro da estrutura dos painéis, como suas características geométricas, de resistência e sistema de fixação entre as peças, fazem com que estes estejam aptos a absorver e transmitir cargas verticais e horizontais.

Para execução da laje entre dois pavimentos consecutivos, sua montagem pode ser feita de duas formas distintas, sendo que no primeiro caso são montadas seções menores de laje que serão posicionadas sobre os apoios de painéis portantes ou vigas principais.



No segundo caso, a laje será totalmente montada no seu exato local, iniciando-se o processo pelo posicionamento das sanefas, e em seguida das vigas de piso, fabricadas sob medida com as dimensões exatas dos vãos. Fixam-se, então, os enrijecedores de alma que tem como finalidade conectar as vigas de piso às sanefas, e evitar o esmagamento da alma das vigas nos apoios.

De acordo com a natureza do contrapiso, a laje pode ser do tipo úmida (steel deck), ou seca. No caso de laje úmida, utiliza-se cantoneiras nas bordas, e chapas metálicas onduladas aparafusadas às vigas como forma, preenchendo com concreto magro, formando a superfície do contrapiso.

Figura 63: Montagem e concretagem de laje úmida

No caso das lajes secas, deve-se atentar para que as placas de OSB sejam instaladas somente após a execução da cobertura, uma vez que como visto anteriormente, estas placas devem ser protegidas de intempéries.

Figura 64: Montagem de laje seca.

A montagem do pavimento superior segue de acordo com o pavimento térreo, diferindo apenas na colocação das placas de fechamento externas, que nesta etapa, deve ser feita de cima para baixo, permitindo, assim, a execução de uma linha de placas que seja fixada nos painéis dos dois pavimentos.

Algumas empresas montam os painéis do pavimento superior sobre o contrapiso da laje, porém, o mais indicado é que sejam montados diretamente sobre a estrutura do piso, ou



seja, mantendo contato com as vigas de piso, garantindo a transmissão axial dos esforços entre componentes da estrutura, evitando deformações relativas à falta de nivelamento ou à imprecisão dimensional dos elementos que formam o contrapiso.

Figura 65: Montagem do pavimento superior.

Deve-se ter uma preocupação especial com o içamento dos painéis, podendo ser feito manualmente ou através de equipamentos, devendo-se evitar a torção, o que pode gerar a deformação dos mesmos.

Existe uma grande diversidade de formas para a cobertura de edificações. Quando se trata de coberturas inclinadas, a solução se assemelha muito à da construção convencional com o uso de tesouras ou caibros, porém, substituindo o madeiramento por perfis galvanizados. (figura 64)

No caso de telhados estruturados com caibros, a montagem é iniciada pela cumeeira, utilizando-se parafusos estruturais.

Para telhados estruturados com tesouras, pode-se proceder de duas formas, sendo que no primeiro caso, a montagem das tesouras é feita anteriormente, sendo içadas e posicionadas em conjuntos. Após o içamento e posicionamento, deve-se promover a fixação através de enrijecedores e parafusos estruturais, assim como seu contraventamento.

Na segunda opção, toda a estrutura do telhado deve ser montada fora do seu local, sendo utilizados os contraventamentos para garantir a estabilidade, para então somente ser içada e posicionada no seu local definitivo.



Figura 66: Esquema de uma construção em LSF, inclusive o telhado.

As telhas utilizadas para a cobertura podem ser cerâmicas, metálicas, de cimento reforçado por fios sintéticos ou de concreto. Também é comum o uso de telhas shingles, que são compostas de material asfáltico. A telhas cerâmicas e shingles necessitam de um substrato de apoio, geralmente placas de OSB protegidas por mantas de impermeabilização.



9 Diretrizes de projeto

9.1 IndustrializaçãoIndustrialização, por definição, é o processo completo que abrange, principalmente, a produção em grande escala, baseada na racionalização e divisão técnica do trabalho.

Na construção civil, o processo de industrialização não tem aplicabilidade tão simples, devido a cultura dos profissionais, do mercado e das empresas, além de algumas características peculiares nos processos produtivos, como por exemplo, o fato de seus produtos não serem únicos e seriados, tendo um alto grau de variabilidade.

Normalmente, os projetos são elaborados sem compatibilização entre os subsistemas, somente com as especificações e dimensões dos produtos, indicando as formas finais, porém, sem contribuir para as técnicas construtivas.

Contudo, o sucesso de um empreendimento em LSF, ou em qualquer outro sistema construtivo industrializado, passa necessariamente pela concepção de um projeto de arquitetura dotado de uma visão sistêmica do processo de produção e que considere todo o potencial e condicionantes do sistema.

9.1.1 Coordenação modularComo sistemas industrializados são incompatíveis com improvisações no canteiro, a racionalização construtiva deve ser proporcionada desde a concepção do projeto, por meio da coordenação modular, conseguida pela integração e compatibilização entre projetos, subsistemas e componentes de uma edificação.

Racionalizar a construção significa agir contra os desperdícios, e utilizar mais eficientemente os recursos financeiros, exatamente como no uso da coordenação modular, que permite eliminar a fabricação, modificação ou adaptação de peças nos canteiros de obras, reduzindo o tempo da execução e o desperdício de materiais e dinheiro.

Para isso, alguns recursos devem ser utilizados:

Planejamento das várias etapas da construção, desde a definição do produto, passando pela elaboração dos projetos, execução e entrega do produto final.

Formação de equipes multidisciplinares (arquitetura, fundações, estrutura, instalações, vedações, etc.) para desenvolvimento, coordenação e compatibilização dos projetos.

Elaboração de projetos que definam e detalham tecnicamente as formas de execução.

Normalização e tipificação de componentes construtivos.

9.1.2 Malhas modularesCom a finalidade de racionalização da construção, o sistema de referência de uma edificação deve ser constituído por um conjunto de planos, linhas e pontos, ou seja, a malha de distribuição.



Para projetos com o sistema LSF a modulação ou malha de distribuição é de 400 mm ou 600 mm, o que permite o controle de utilização e a minimização do desperdício dos materiais complementares industrializados.

Para os perfis utilizados neste sistema, pode ser adotada uma malha de 1.200 mm x 1.200 mm, pois ela é múltipla da modulação estrutural tanto de 400 mm como de 600 mm, permitindo que o projeto seja posteriormente adequado a qualquer das opções determinadas pelo projeto estrutural (figura 67). Também essa modulação permite, desde o anteprojeto, a otimização no uso das placas de fechamento e dos materiais de revestimento.

Figura 67: Uso de malhas geométricas modulares para projetos de arquitetura em Steel Framing (Fonte: Manual de aço – Steel Framing)

9.2 Estudo preliminar e anteprojetoOs projetos devem ser elaborados, de forma a irem de encontro com as possibilidades da construtora, ou seja, que sejam perfeitamente exeqüíveis, tanto financeiramente, como com relação às técnicas que podem ser utilizadas pela mesma.

Para isso, deve-se seguir algumas considerações:

Atentar para o uso a que se destina o edifício e o clima local a fim de considerar o padrão de acabamento e os critérios de desempenho termo-acústico, uma vez que várias configurações são possíveis no projeto de vedações;

Especificar o tipo de revestimento e acabamento, para que seu peso próprio seja considerado no projeto estrutural. Nessa etapa, anteprojeto de estrutura, fundações e instalações devem ser desenvolvidos simultaneamente, e as interferências entre os subsistemas já devem ser consideradas;

Compatibilizar o projeto arquitetônico com as dimensões dos componentes de fechamento a fim de otimizar a modulação horizontal e vertical dos mesmos;

Especificar esquadrias, formas de fixação e as folgas necessárias para tal, compatibilizar a paginação dos componentes de fechamento com as aberturas de esquadrias;



Proporcionar estanqueidade ao ar e água da estrutura através de componentes de impermeabilização e fechamento;

Definir a viabilidade de concentrar as passagens das prumadas em shafts visando menor interferência com a execução das vedações e estruturas;

Definir o uso e tipo de sistema de água quente, ar condicionado e calefação;

Sempre que possível, lançar o layout das peças fixadas aos painéis dos ambientes para prever a colocação de reforços.

9.3 Projeto executivo e detalhamentoNesta etapa deve-se tentar promover a compatibilização entre os subsistemas, além da elaboração dos projetos executivos e detalhamentos, sendo que quanto mais preciso forem, melhor será o desempenho da construção.

Pode-se prosseguir da seguinte forma:

Compatibilizar o projeto estrutural com o arquitetônico, e na seqüência com o de instalações.

Especificar e detalhar o tipo de juntas de união, dessolidarização e movimentação das placas de fechamento, considerando a deformabilidade da estrutura e as variações higrotérmicas dos materiais.

Especificar e detalhar o tipo de revestimento de áreas molháveis e o uso de materiais como piso, box e outros.

Definir projeto lumino-técnico para evitar interferências com a estrutura, como vigas de piso e montantes.

No processo de montagem de construções em LSF, várias atividades ocorrem simultaneamente. Devido à velocidade de execução, fica difícil solucionar de forma ótima as interferências que vão aparecendo, podendo comprometer a seqüência de execução, atrasando os prazos de entrega da obra, podendo causar, inclusive, prejuízos para a empresa.

É certo que sistemas construtivos como o light steel frame são uma ponte para o desenvolvimento tecnológico da construção civil e uma promessa para a industrialização do setor, porém, deve-se sempre ter a preocupação de construir com qualidade, sem desperdício e com preocupação ambiental.



10 Bibliografia

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15253: Perfis de aço formados a frio, com revestimento metálico, para painéis reticulados em edificações: Requisitos Gerais. Rio de Janeiro, 2005.

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COELHO, R. A. Sistema construtivo integrado em estrutura metálica. Dissertação (Mestrado) – Departamento de Estruturas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2003.

CONSULSTEEL. Construcción con acero liviano – Manual de Procedimiento. Buenos Aires: Consul Steel, 2002. 1 CD-ROM.

DIAS, Luís Andrade de Mattos. Estruturas de aço: conceitos, técnicas e linguagem. São Paulo: Ziguarate Editora, 2001.

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GRUBB, P. J.; LAWSON, R. M. Building desing using cold formed steel sections: contruction detailing and practice. Berkshire: Steel Constructions Institute (SCI) Publication, 1997.

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FREITAS, A. M. S.; CRASTO, R. C. M. Manual de Construção em Aço: Steel Framing – Arquitetura. Instituto Brasileiro de Siderurgia – Centro Brasileiro da Construção em Aço. Rio de Janeiro, 2006.

PEREIRA JUNIOR, Cléber José. Edifícios de Pequeno Porte Contraventados com Perfis de Chapa Fina de Aço. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2004.

SCHARFF, Robert. Residential steel framing handbook. New York: McGraw Hill, 1996.

Site:

http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=29&Cod=85



11 Índice de figuras

Figura 1: Montagem de obra residencial com Steel Frame...............................................5

Figura 2: Figura 2- perfis formados a frio e função..........................................................6

Figura 3: Figura 3 – Perfis formados a frio.......................................................................7

Figura 4: Desenho esquemático de uma residência em Ligth Steel Framig......................8

Figura 5: Desenho esquemático do alinhamento dos perfis Ligth Steel Framig...............9

Figura 6: Residência em Cotia/SP.....................................................................................9

Figura 7: Residência em Oxford/Inglaterra.....................................................................10

Figura 8: Residência em Chile........................................................................................10

Figura 9: Residência em São PauloSP.............................................................................11

Figura 10: Protótipo de Residência em USIMINAS/MG................................................11

Figura 11: Edifício Inglaterra..........................................................................................12

Figura 12: Hotel Inglaterra..............................................................................................12

Figura 13: Módulos – Edifício Inglaterra.......................................................................13

Figura 14: Centro George Pompidou, em Paris, feita com Steel Frame.........................13

Figura 15: Montagem método Stick................................................................................15

Figura 16: Montagem por painéis....................................................................................16

Figura 17: Construção Modular.......................................................................................16

Figura 18: Construção Modular.......................................................................................17

Figura 19: Fundação, detalhe sapata corrida...................................................................18

Figura 20: Centro George Pompidou, em Paris, feita com Steel Frame.........................18

Figura 21: Tipos de Verga...............................................................................................20

Figura 22: Detalhe de ombreira.......................................................................................20

Figura 23: Guia de abertura.............................................................................................21

Figura 24:Desenho esquemático de painel estrutural com abertura................................22

Figura 25: Solicitação das diagonais de contraventamento.............................................23

Figura 26: Fixação das diagonais nos painéis.................................................................23

Figura 27: Fita metálica para travamento de painel........................................................24

Figura 28: Esquema de travamento horizontal do painel através de bloqueadores.........25

Figura 29: Fechamento de edificação em Steel Framing com painéis de aço.................26

Figura 30: Impermeabilização da placa de OSB de uma fachada com membrana de polietileno................................................................................................................27

Figura 31: Instalação do siding vinílico..........................................................................28

Figura 32: Revestimento das placas de OSB com argamassa aplicada sobre tela tipo deployée (Fonte: Manual de aço – Steel Framing)..................................................29



Figura 33: Fachada de OSB revestida com argamassa com juntas aparentes para orientação das trincas. (Fonte: Manual de aço – Steel Framing)............................29

Figura 34: Fachada revestida com tijolos maciços aparentes..........................................30

Figura 35: Desenho esquemático de fechamento de alvenaria de painéis em Light Steel Framing (Fonte: Manual de aço – Steel Framing)...................................................30

Figura 36: Sequência de montagem do sistema “drywall”..............................................33

Figura 37 – Vigas de Piso................................................................................................35

Figura 38 – Estrutura de piso em Light Steel Framing...................................................35

Figura 39 – Aberturas nos perfis para passagem de tubulações. (Fonte: NBR 15253:2005).............................................................................................................36

Figura 40 – Planta de estrutura de piso em Light Steel Framing....................................36

Figura 41 – Esquema de laje úmida e Fôrma de aço para contrapiso.............................37

Figura 42 – Placas de OSB utilizadas para laje seca.......................................................37

Figura 43 – Vigas de piso apoiadas em montantes de painéis do pavimento térreo.......38

Figura 44 – Vigas compostas para aumentar a resistência..............................................39

Figura 45 – Travamento horizontal da laje de piso por meio de bloqueadores e fitas metálicas..................................................................................................................39

Figura 46 – Bloqueador...................................................................................................40

Figura 47 – Esquema e foto de escada viga caixa inclinada...........................................40

Figura 48 – Esquema de escada painel com inclinação..................................................41

Figura 49 – Esquema de uma escada de painéis escalonados e foto da montagem da escada......................................................................................................................41

Figura 50 – Cobertura plana (ConsulSteel, 2002)...........................................................42

Figura 51 – Tipos de treliças planas e foto ilustrativa da sua utilização.........................43

Figura 52 – Caibros e vigas alinhados com montantes de painel estrutural....................43

Figura 53 – Telhado típico estruturado com caibros.......................................................44

Figura 54 – Cumeeira composta de perfis U e Ue para apoio dos caibros......................44

Figura 55 – Efeito de “abertura” das paredes e detalhe da viga de teto..........................44

Figura 56 – Tipos de tesouras – Tesoura Pratt, Fink, Alemã e Belga.............................45

Figura 57 – Tesoura em “meia água” cujos elementos estão fixados em placas metálicas de aço.......................................................................................................................46

Figura 58 – Detalhe da união do banzo superior e inferior.............................................46

Figura 59 – Painel de fechamento do oitão.....................................................................47

Figura 60 – Método para construção de telhados de quatro águas..................................47

Figura 61 – Tesouras auxiliares.......................................................................................48

Figura 62: Montagem das vigas de piso e transmissão das cargas verticais...................51

Figura 63: Montagem e concretagem de laje úmida.......................................................52Universidade Federal de Minas Gerais 60/61


Figura 64: Montagem de laje seca...................................................................................52

Figura 65: Montagem do pavimento superior.................................................................53

Figura 66: Esquema de uma construção em LSF, inclusive o telhado............................54

Figura 67: Uso de malhas geométricas modulares para projetos de arquitetura em Steel Framing (Fonte: Manual de aço – Steel Framing)...................................................56


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