Construcao modular em lsf by Antonio Pedrinho

ANDRÉ LUIZ DE ALCÂNTARA LIMA

Construção de edificações em módulos pré-fabricados em LSF – Light Steel Framing: Ensaio Projetual

Dissertação apresentada ao Programa de PósGraduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Espírito Santo, como parte dos requisitos para obtenção grau de Mestre em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Dr. Ing. João Luiz Calmon Nogueira da Gama.

Vitória Junho de 2008

Dados Internacionais de Catalogação-na-publicação (CIP) (Biblioteca Central da Universidade Federal do Espírito Santo, ES, Brasil)

L732a

Lima, André Luiz de Alcântara, 1978Análise construção de edificações em módulos pré-fabricados em LSF–Light Steel Framing : ensaio projetual / André Luiz de Alcântara Lima. – 2008. 189 f. : il. Orientador: João Luiz Calmon Nogueira da Gama. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico. 1. Construção industrializada. 2. Construção Modular. 3. Aço leve. I. Gama, João Luiz Calmon Nogueira da. II. Universidade Federal do Espírito Santo. Centro Tecnológico. III. Título. CDU: 624

Ă&#x20AC; minha famĂlia

Meus Agradecimentos

Ao meu orientador João Luiz Calmon pela orientação dedicada e pela amizade construída ao longo deste caminho. Ao professor Pedro Sá pelo apoio e por deixar as portas do NEXEM sempre abertas, possibilitando desta forma o desenvolvimento deste trabalho. Aos demais membros da banca, Professor Marcel, pelos ensinamentos durante o decorrer do curso e ao Professor Tibiriçá por estar presente e muito contribuir com aproximação entre as áreas de arquitetura e engenharia. Aos amigos Marcelo, Marcella, Lilliam, Markus, Márcia e Borba pelo apoio e companheirismo durante o mestrado. A Andréa Bresciane pela amizade e ajuda voluntária. Aos amigos Filipe Amorim e Jennifer Noventa por terem participado ativamente nas fases iniciais deste trabalho. À Engenheira Priscila Blanck por ter aceitado desenvolver seu trabalho de graduação corelacionando-o com este trabalho e desta forma contribuindo para a sua realização. Aos amigos do Laboratório de Planejamento e Projetos, em especial à Cristina, que ajudaram a construir minha formação acadêmica e profissional e, portanto contribuíram com este trabalho. As empresas e aos funcionários que cederam o seu tempo ao aceitarem participar das entrevistas. Aos demais amigos que me apoiaram. A minha família, em especial aos meus pais, a Dani, a Dalita e ao Davi pelo carinho e ensinamentos cotidianos.

É impossível pensar em transformações formais se não se sabe como realizá-las. Raciocina-se com a engenhosidade possível, não se pensa com formas autônomas ou independentes de uma visão fabril delas mesmas. Quando o arquiteto risca no papel uma anotação formal, um croqui, está convocando todo o saber necessário, mecânica dos fluidos, mecânica dos solos, máquinas e cálculos que sabe que existem para fazer aquilo (...) Paulo Mendes da Rocha (2002)

SUMÁRIO 1. 1.1.

INTRODUÇÃO .............................................................................................. 16 CONTEXTO E JUSTIFICATIVA DA PESQUISA ..................................... 16

1.2. PERGUNTAS E HIPÓTESES DA PESQUISA ........................................ 20 1.2.1. Pergunta geral ................................................................................... 20 1.2.2. Perguntas específicas........................................................................ 20 1.3. OBJETIVOS............................................................................................. 21 1.3.1. Objetivos gerais ................................................................................. 21 1.3.2. Objetivos específicos ......................................................................... 21 1.4.

ASPECTOS METODOLÓGICOS ............................................................ 21

1.5.

ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO ........................................................ 23

2. 2.1.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................... 25 INTRODUÇÃO......................................................................................... 25

2.2. CONCEITUAÇÃO: RACIONALIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO .................. 26 2.2.1. Antecedentes..................................................................................... 26 2.2.2. Construção em aço no Brasil............................................................. 31 2.2.2.1. Construção no sistema Light Steel Framing – LSF ........................ 38 2.2.3. Construção modular industrializada................................................... 40 2.2.3.1. Conceituação ................................................................................. 40 2.2.4. Construção modular em LSF – Light Steel Framing .......................... 44 2.3. CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF: CONCEPÇÃO E CRITÉRIOS DE DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS DE EDIFICAÇÕES MODULARES........ 46 2.3.1. Subsistema estrutural ........................................................................ 49 2.3.1.1. Estrutura vertical ............................................................................ 51 2.3.1.2. Estrutura horizontal de piso............................................................ 53 2.3.1.3. Estrutura horizontal de cobertura ................................................... 59 2.3.1.4. Estabilidade estrutural.................................................................... 60 2.3.1.1. Características do perfil de aço leve .............................................. 63 2.3.1.2. Fundações ..................................................................................... 65 2.3.2. Subsistema de vedação vertical ........................................................ 67 2.3.2.1. Vedação vertical utilizando OSB - Oriented Standard Board ......... 71 2.3.2.2. Vedação vertical utilizando placas cimentícias .............................. 72 2.3.2.3. Vedação vertical utilizando siding vinílico ...................................... 73 2.3.2.4. Vedação vertical utilizando gesso acartonado ............................... 74 2.3.2.5. Vedação vertical utilizando placas de fibrogesso........................... 77 2.3.3. Subsistema de vedação horizontal (lajes) ......................................... 78 2.3.4. Subsistema de vedação horizontal (cobertura).................................. 80 2.4. CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF: PREMISSAS PARA DETALHAMENTO DE PROJETOS. .................................................................... 83 2.4.1. Componentes e detalhamento da estrutura....................................... 84 2.4.1.1. Tipos de perfis no sistema LSF...................................................... 84 2.4.1.2. Dimensionamento e localização de aberturas................................ 85 2.4.1.3. Conexões ....................................................................................... 86 2.4.1.4. Resistência estrutural em condições de incêndio. ......................... 91

2.4.1.5. Corrosão e tratamento superficial da estrutura. ............................. 94 2.4.2. Componentes e detalhamento dos painéis de vedação .................... 95 2.4.2.1. Juntas............................................................................................. 95 2.4.2.1. Impermeabilização ......................................................................... 98 2.4.3. Sistemas de condicionamento termoacústico.................................... 99 2.4.3.1. Condicionamento acústico ........................................................... 100 2.4.3.2. Condicionamento térmico............................................................. 102 2.4.3.3. Materiais e componentes construtivos ......................................... 103 2.4.4. Esquadrias....................................................................................... 105 2.4.5. Instalações técnicas ........................................................................ 108 2.4.6. Sistemas de acabamento a seco ..................................................... 110 2.5. LOGÍSTICA DE PRODUÇÃO E CONSTRUÇÃO UTILIZANDO MÓDULOS PRÉ-FABRICADOS EM LSF ............................................................................. 111 2.5.1. Instalações físicas da unidade fabril e logística de produção .......... 113 2.5.2. Logística de transporte horizontal .................................................... 117 2.5.3. Transporte vertical ........................................................................... 119 2.5.4. Logística de montagem.................................................................... 122 3. ENSAIO PROJETUAL PARA ESCOLA MUNICIPAL UTILIZANDO SISTEMA MODULAR EM LSF ............................................................................................. 128 3.1.

INTRODUÇÃO....................................................................................... 128

3.2. CONDICIONANTES DE PROJETO ...................................................... 131 3.2.1. Terreno ............................................................................................ 131 3.2.2. Legislação........................................................................................ 132 3.2.3. Programa de usos e necessidades.................................................. 134 3.2.4. Definição do local de produção dos módulos .................................. 135 3.3. DESENVOLVIMENTO PROJETUAL..................................................... 136 3.3.1. Estudo preliminar e concepção modular.......................................... 136 3.3.2. Concepção e pré-dimensionamento da estrutura ............................ 141 3.3.2.1. Pré-dimensionamento estrutural .................................................. 145 3.3.2.2. Demais elementos estruturais...................................................... 151 3.3.3. Anteprojeto arquitetônico e definição dos demais subsistemas construtivos .................................................................................................... 153 3.3.4. Soluções técnicas e detalhamento .................................................. 154 3.4. ASPECTOS DE LOGÍSTICA NO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO MODULAR......................................................................................................... 157 3.4.1. Transporte dos módulos .................................................................. 157 3.4.2. Montagem em canteiro de obras ..................................................... 159 4. FABRICAÇÃO: ANÁLISE DAS POSSIBILIDADES DE ADOTAR A TECNOLOGIA DE CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF NO ESPÍRITO SANTO 165 4.1.

INTRODUÇÃO....................................................................................... 165

4.2. ENTREVISTA SEMI-ESTRUTURADA: PERGUNTA FUNDAMENTAL E ROTEIRO PARA A ENTREVISTA..................................................................... 166 4.2.1. Pergunta fundamental...................................................................... 166 4.2.2. Roteiro para os aspectos técnicos ................................................... 166 4.2.3. Roteiro para os aspectos gerenciais................................................ 167 4.2.4. Roteiro da entrevista para os aspectos financeiros ......................... 168

4.3.

RESULTADO DAS ENTREVISTAS NAS EMPRESAS METALÚRGICAS 168 4.3.1. Empresa 1 ....................................................................................... 168 4.3.1.1. Resposta à pergunta fundamental ............................................... 168 4.3.1.2. Motivos quanto aos aspectos técnicos......................................... 168 4.3.1.3. Motivos quanto aos aspectos gerenciais...................................... 170 4.3.1.4. Motivos quanto aos aspectos financeiros..................................... 170 4.3.2. Empresa 2 ....................................................................................... 170 4.3.2.1. Resposta à pergunta fundamental ............................................... 170 4.3.2.2. Motivos quanto aos aspectos técnicos......................................... 170 4.3.2.3. Motivos quanto aos aspectos gerenciais...................................... 171 4.3.2.4. Motivos quanto aos aspectos financeiros..................................... 172

CONCLUSÕES E CONTRIBUIÇÕES FUTURAS ....................................... 173

5.1.

SÍNTESE ............................................................................................... 173

5.2.

CONCLUSÕES DE CARÁTER GERAL ................................................ 174

5.3. CONCLUSÕES DE CARÁTER ESPECÍFICO ....................................... 175 5.3.1. Relativas ao ensaio projetual........................................................... 175 5.3.2. Relativas às etapas de transporte e montagem............................... 176 5.3.3. Relativas à fabricação...................................................................... 176 5.4. CONCLUSÕES RELATIVAS ÀS PERGUNTAS DA PESQUISA........... 177 5.4.1. Pergunta geral ................................................................................. 177 5.4.2. Perguntas específicas...................................................................... 177 5.5.

PERSPECTIVAS FUTURAS DE PESQUISA ........................................ 178

REFERÊNCIAS .................................................................................................... 180 ANEXOS .............................................................................................................. 188

Resumo ______________________________________________________

Esta pesquisa tem como principal objetivo, contribuir com o desenvolvimento da construção industrializada no Espírito Santo, mais especificamente a construção em perfis de aço leve, ampliando suas aplicações através da construção modular préfabricada. A industrialização é um dos assuntos mais recorrentes no âmbito de pesquisas relacionadas com a construção civil. O sistema convencional de edificar ( produção artesanal), em se tratando de edificações comerciais e institucionais, tem se mostrado deficiente em termos de custos, qualidade dos serviços prestados, materiais, tecnologias, sistemas e velocidade da construção, características estas determinantes na comercialização de empreendimentos particulares e no maior controle das instituições governamentais sobre as empresas prestadoras de serviços. Uma das formas de se alcançar a industrialização na construção civil é por meio da pré-fabricação da construção, onde as etapas de transformação dos materiais em componentes construtivos ocorrem em uma unidade fabril ao invés de no canteiro de obras. Uma das formas de pré-fabricação é a construção modular em perfis de aço leve ou Light Steel Framing – LSF, tecnologia pouco desenvolvida no Brasil, mas em grande expansão em países como Japão e Inglaterra, que se caracteriza basicamente pela pré-fabricação de unidades tridimensionais que chegam à obra com a maior parte dos componentes da edificação tais como estrutura, fechamentos e instalações, faltando apenas as etapas de montagem, que incluem as operações de transporte (vertical e horizontal), conexão e arremate entre os módulos. Neste trabalho buscou-se sistematizar as informações a respeito da tecnologia de construção modular em perfis de aço leve (LSF), incluindo materiais, técnicas, métodos e detalhes construtivos normalmente utilizados na construção modular em outros países.

Baseado em recomendações técnicas de publicações nacionais e estrangeiras, neste trabalho produziu-se um ensaio projetual em construção modular a partir de um programa de projeto para uma escola municipal de Vitória (ES). Para o ensaio foram realizadas entrevistas em empresas especializadas em máquinas, equipamentos e transporte horizontal e vertical, onde foram obtidas as informações necessárias para análise da interface projeto-transporte, um dos principais condicionadores da construção modular. Definido um projeto preliminar foram realizadas entrevistas com profissionais da área de fabricação de estruturas metálicas para obter as informações necessárias à análise da viabilidade de produção dos módulos pré-fabricados no estado do Espírito Santo. Palavras-chave: industrialização na construção, pré-fabricação, construção modular, perfis de aço leve, light steel framing.

Abstract ____________________________________________________________________________

This research has as its main goal, to contribute with the development of industrialized construction in the state of Espirito Santo, more specifically in the light steel framing construction, extending their applications by LSF modular premanufactured building. Industrialization is one of the most recurring issues in the context of researches related to the construction. The conventional system to build, based in old methods of production shows deficiencies in dealing with commercial and institutional buildings, where costs, quality of services, materials, technologies, systems and speed have become determinants of marketing of private enterprises and for more institutional control of government on businesses providing services. One way to achieve industrialization in the construction is through the pre-fabrication of the construction, where the steps of transforming the material into components constructive occur in a unit manufacturing instead of gantry works. One way to pre-fabrication is by building modular in profiles of mild steel or LSF Light Steel Framing, A technology less developed in Brazil but in great expansion in countries such as Japan and England, which is characterized primarily by the preproduction of three-dimensional units that are coming to work with most components of the building such as structure, locks and facilities, missing only the stages of assembly, which includes the operations of transport (vertical and horizontal), finishing, and connections between the modules. This work is aimed systematize the information about the technology of modular construction in profiles of mild steel (LSF - Light Steel Framing), including materials, techniques, methods and constructive details normally used in modular construction in other countries. Based on recommendations techniques of local and foreign publications, this work produced a projetual test in modular construction based in a programme of project for a municipal school in Vitoria (ES), Brazil.

Throughout the design of the project were conducted interviews with companies specializing in machinery, equipment and transport horizontal and vertical, where the necessary information was obtained for analysis of the interface project-transport, one of the major conditioners of modular construction. After the preliminary definition of the project, interviews were conducted with professionals in the area of manufacturing of steel structures which were obtained the information needed for analysis of the viability of production of modules premanufactured in the state of Espirito Santo. Keywords: industrialization in construction, pre-fabrication, modular construction, mild steel, light steel framing.

Lista de Figuras ______________________________________________________ Figura 1. Centro de Reabilitação Infantil Sarah - Rio (Rio de Janeiro, RJ).........................................30 Figura 2. Edifício City Hall (Londres, Inglaterra)..................................................................................30 Figura 3. Produção em aço no mundo, em 2006. ...............................................................................33 Figura 4. Evolução da participação no mercado das estruturas metálicas.........................................33 Figura 5. Ponte com vigas metálicas sobre o Rio Paraíba do Sul( Paraíba do Sul, RJ). ...................35 Figura 6. Estação da Luz, em São Paulo (SP)....................................................................................35 Figura 7. Algumas seções transversais em Perfis Formados a Frio...................................................39 Figura 8. Exemplo de montagem em construção em LSF no método stick........................................40 Figura 9. Exemplo de montagem em construção em LSF no método por painéis .............................40 Figura 10. Nagakin Capsule Tower (Tóquio no Japão).......................................................................41 Figura 11. Murray Groove Apartments (Londres, Inglaterra) ..............................................................41 Figura 12. Hotel em construção modular em LSF...............................................................................43 Figura 13. Edificação residencial em construção modular em LSF. ...................................................43 Figura 14. Unidade sanitária modular em LSF....................................................................................43 Figura 15. Ampliação de edificação utilizando varandas em módulos pré-fabricados em LSF..........43 Figura 16. Posto de gasolina em construção modular em LSF ..........................................................43 Figura 17. Escola em construção modular em LSF ............................................................................43 Figura 18. Construção Modular em LSF no Sistema The Open House System.................................46 Figura 19. Esquema de tipos de módulos quanto a sua concepção ..................................................47 Figura 20. Construção modular em LSF na Finlândia no sistema Tubular Framework......................50 Figura 21. Concepção modular utilizando de perfis tubulares ............................................................50 Figura 22. Exemplo de ligação entre módulos em estrutura tubular...................................................51 Figura 23. Edificação de 5 (cinco) pavimentos estruturada em perfis tubulares ................................51 Figura 24. Exemplo de estruturas de reforço do tipo ombreiras em janelas.......................................52 Figura 25. Execução de mista para construção em LSF ....................................................................53 Figura 26. Exemplo planta de laje em LSF .........................................................................................54 Figura 27. Isométrica em corte da estrutura de piso em LSF .............................................................55 Figura 28. Vigas da laje de piso com fechamento em placas de OSB ...............................................55

Figura 29. Balanço com prolongamento das vigas de piso da laje adjacente ....................................57 Figura 30. Balanço com vigas prolongadas transversais às vigas da laje adjacente .........................57 Figura 31. Balanço em laje seca com diferença em relação à laje interna.........................................58 Figura 32. Exemplo de avarandado em construção modular sem balanço, em LSF .........................58 Figura 33. Exemplo de estrutura de cobertura inclinada, em LSF ......................................................60 Figura 34. Reforço estrutural através de perfis auxiliares para fixação de painéis OSB ....................61 Figura 35. Recomendações de fixação de painéis OSB de centro.....................................................62 Figura 36. Exemplo de componente de ligação (conector) entre os módulos ....................................62 Figura 37. Perfis de aço leve formados a partir de perfis U e Z..........................................................64 Figura 38. Fundação do tipo radier .....................................................................................................66 Figura 39 . Fundação do tipo Sapata Corrida .....................................................................................66 Figura 40. Cintamento em concreto no sistema Open House System ...............................................67 Figura 41. Vedação vertical com fechamento úmido utilizando argamassa .......................................68 Figura 42. Vedação vertical em técnica construtiva com fechamento seco .......................................68 Figura 43. Fechamento em painéis OSB ............................................................................................70 Figura 44. Fechamento em painéis em gesso acartonado .................................................................70 Figura 45. Instalação de painéis de chapas cimentícias com miolo em madeira tratada ...................70 Figura 46. Fechamento em siding vinílico ...........................................................................................70 Figura 47. Detalhe do siding vinílico....................................................................................................74 Figura 48. Esquema de composição do sistema dry-wall ...................................................................76 Figura 49. Isolamento acústico entre ambientes de uma mesma unidade .........................................76 Figura 50. Chapas impregnadas de silicone em paredes com instalações hidráulicas......................76 Figura 51. Montagem da laje seca em unidade fabril de construção modular na Suécia ..................78 Figura 52. Sentido de instalação das placas de OSB na laje do sistema LSF ...................................79 Figura 53. Esquema de detalhe de fechamento horizontal utilizando placas OSB ............................79 Figura 54. Tipos de assentamentos de pisos utilizando placas cimentícias.......................................80 Figura 55. Edificação em LSF utilizando telhas do tipo Shingle .........................................................81 Figura 56. Arremate de telhado utilizando telhas do tipo Shingle .......................................................81 Figura 57. Sistema de ventilação sob telhado utilizando telhas do tipo Shingle.................................81 Figura 58. Telha termoacústica em aço galvanizado com núcleo em poliuretano expandido............82

Figura 59. Aberturas nos perfis de aço leve do sistema LSF..............................................................85 Figura 60. Parafusos autobrocantes com cabeça do tipo Hex............................................................86 Figura 61. Tipos de cabeça em parafusos mais utilizados no sistema LSF. ......................................88 Figura 62. Linha de produção de painéis utilizando braço mecânico para aparafusamento..............89 Figura 63. Chapa-esquadro ou Chapa de Gusset ..............................................................................89 Figura 64. Componentes de viabilização de transporte vertical em contêineres................................90 Figura 65. Encontro utilizando perfil cantoneira conformado a quente...............................................90 Figura 66. Ancoragem definitiva em laje de concreto .........................................................................91 Figura 67. Ancoragem provisória em laje de concreto ........................................................................91 Figura 68. Resistência ao fogo segundo o método de tempo equivalente. ........................................92 Figura 69. Revestimento de pilar metálico com chapa de gesso retardante a chama .......................94 Figura 70. Juntas para orientação de trincas em argamassa de acabamento ...................................95 Figura 71. Paginação de juntas no encontro de painéis OSB............................................................96 Figura 72. Juntas em painéis cimentícios de GRC. ............................................................................97 Figura 73. Juntas duplas em painéis cimentícios de GRC..................................................................97 Figura 74. Juntas com interceptação de água em painéis cimentícios de GRC................................97 Figura 75. Detalhes das juntas de movimentação ..............................................................................98 Figura 76. Isolamento acústico em painéis de vedação em construção modular em LSF ...............102 Figura 77. Vão da porta, obtido com a dobra do perfil guia (em vermelho)......................................105 Figura 78. Montante duplo (em vermelho) para maior rigidez em vãos no sistema LSF .................105 Figura 79. Detalhe de vão de abertura de portas e janelas com vergas ..........................................106 Figura 80. Vão de janela sem verga em painéis sem função estrutural ...........................................107 Figura 81. Esquadria de PVC utilizadas no sistema LSF..................................................................107 Figura 82. Módulos em LSF com esquadrias em dimensões padronizadas ....................................107 Figura 83. Detalhe de fixação de batente em madeira no sistema LSF ...........................................108 Figura 84. Sistema de instalações hidráulicas utilizando o sistema PEX ........................................109 Figura 85. Esquemas de fixação de tubulação em PVC no sistema LSF.........................................109 Figura 86. Passagem de fiação entre vigas no sistema LSF ............................................................109 Figura 87. Grommet para passagem de instalações nos perfis........................................................110 Figura 88. Shaft entre perfis e fixadores de fiação elétrica no sistema LSF.....................................110

Figura 89. Rodapé eletrificado em PVC. ..........................................................................................110 Figura 90. Arremate entre painéis de vedação em LSF e a 1ª laje...................................................111 Figura 91. Contra-rufo e acabamento de beiral em construção em LSF ..........................................111 Figura 92. Linha de produção de módulos pré-fabricados no Japão ................................................112 Figura 93. Trilhos para transporte de módulos em fábrica na cidade de Arlöv, Suécia ...................114 Figura 94. Os perfis alinhados com dispositivo magnético na fábrica em Arlöv, Suécia ..................116 Figura 95. Acabamento interno dos módulos em Arlöv, Suécia .......................................................116 Figura 96. Módulo preparado para ser transportado ao canteiro de obras.......................................117 Figura 97. Exemplos de acessórios para içamento de cargas..........................................................120 Figura 98. Ação das forças horizontais durante o içamento dos módulos........................................121 Figura 99. Módulo utilizando balancins, sendo erguido para montagem na Inglaterra. ...................121 Figura 100. Operário realizando a conexão dos módulos com o balancins. ....................................123 Figura 101. Retirada de módulo do caminhão. .................................................................................123 Figura 102. Posicionamento do módulo na estrutura metálica do sistema OHS..............................124 Figura 103. Conexão entre os módulos e os pilaretes metálicos no sistema OHS ..........................124 Figura 104. Montagem de módulo sem acabamento de conexão com os demais módulos ............125 Figura 105. Foto aérea do terreno escolhido para o ensaio projetual ..............................................131 Figura 106. Vista do terreno, onde atualmente existe um campo de futebol...................................132 Figura 107. Distância entre a empresa metalúrgica e o terreno do ensaio projetual .......................136 Figura 108. Planta esquemática do módulo em LSF ........................................................................139 Figura 109. Arranjos iniciais dos módulos na edificação ..................................................................140 Figura 110. Proposta de implantação da edificação no terreno........................................................141 Figura 111. Perspectiva da escola ....................................................................................................141 Figura 112. Tipos de módulos com relação ao posicionamento na edificação.................................142 Figura 113. Posicionamento dos tipos de módulos na edificação ....................................................143 Figura 114. Perspectiva esquemática da concepção modular por painéis.......................................143 Figura 115. Perspectiva esquemática do módulo estrutural proposto ..............................................144 Figura 116. Pré-dimensionamento estrutural nos painéis do tipo vertical com maior vão................146 Figura 117. Pré-dimensionamento estrutural nos painéis do tipo vertical com menor vão ..............147 Figura 118. Pré-dimensionamento estrutural das vigas de piso e de forro.......................................147

Figura 119. Esquema de ligações entre perfis nas treliças dos módulos. ........................................149 Figura 120. Esquema de ligações entre painéis e entre pilares e treliças ........................................150 Figura 121. Detalhe de ligações entre módulos e fundação .............................................................150 Figura 122. Esquema de ligações entre módulos .............................................................................151 Figura 123. Perspectiva da união entre quatro módulos...................................................................151 Figura 124. Aproximação das ligações entre módulos .....................................................................151 Figura 125. Pré-dimensionamento da cobertura da edificação (Corte) ............................................152 Figura 126. Eixos de localização das juntas de dilatação na edificação (Planta).............................153 Figura 127. Detalhe do subsistema de vedação e interface com a cobertura (Corte)......................154 Figura 128. Detalhe do subsistema de vedação e interface entre os pavimentos (Corte) ...............155 Figura 129. Detalhe do subsistema de vedação e interface com a fundação (Corte) .....................156 Figura 130. Exemplo de análise gráfica de nós no percurso 01 .......................................................158 Figura 131. Áreas livres (em verde) passíveis de circulação e armazenagem.................................161 Figura 132. Esquema de seqüência de montagem dos módulos .....................................................162 Figura 133. Esquema tridimensional de montagem dos módulos ....................................................163 Figura 134. Exemplo de caminhão do tipo utilizado..........................................................................164 Figura 135. Exemplo de guindaste telescópico.................................................................................164 Figura 136. Exemplo de grua ............................................................................................................164

Lista de Quadros ______________________________________________________ Quadro 1. Pré-dimensionamento de painéis de fechamento vertical .................................................53 Quadro 2. Comprimento máximo das vigas transversais de piso .......................................................59 Quadro 3. Perfis utilizados no sistema Light Steel Framing................................................................63 Quadro 4. Características de painéis OSB utilizados em fechamentos de edificações......................71 Quadro 5. Aplicação e espessuras de placas cimentícias ..................................................................73 Quadro 6. Características dos tipos de placas de gesso acartonado.................................................75 Quadro 7. Características das placas de fibrogesso comparadas com as placas de GRC ...............77 Quadro 8. Características gerais das placas de fibrogesso................................................................77 Quadro 9. Relação do espaçamento mínimo entre vigas e espessura dos painéis ...........................80 Quadro 10. Impermeabilização de telhado utilizando telhas Shingle .................................................82 Quadro 11. Sobrecargas máximas de telha em poliestireno expandido – EPS de 30mm .................83 Quadro 12. Aplicações dos componentes estruturais do sistema LSF...............................................84 Quadro 13. Localização de aberturas nos perfis do sistema LSF.......................................................85 Quadro 14. Características dos parafusos autobrocantes ..................................................................87 Quadro 15. Dimensionamento de aberturas nos perfis de aço leve do sistema LSF .........................89 Quadro 16. Resistência ao fogo de estruturas, segundo o método tabular ou TRRF, em minutos ...92 Quadro 17. Cargas específicas de incêndio de acordo com o tipo de uso.........................................93 Quadro 18. Características dos selantes ............................................................................................96 Quadro 19. Qualificação do isolamento acústico ..............................................................................100 Quadro 20. Redução acústica de lã de vidro revestida.....................................................................103 Quadro 21. Absorção acústica de lã de vidro revestida....................................................................103 Quadro 22. Resistência térmica e condutividade térmica de lã de vidro revestida...........................103 Quadro 23. Comparação entre tipos de fechamento quanto ao isolamento acústico ......................104 Quadro 24. Absorção térmica de diversos substratos de telhas termoacústicas .............................105 Quadro 25 . Limites de peso e dimensões para veículos que transitam por vias terrestres ............118 Quadro 26. Instruções para transporte de cargas indivisíveis e excedentes em peso.....................119 Quadro 27. Transporte vertical e tempo de execução em edificações do sistema OHS..................126

Quadro 28. Métodos e ferramentas utilizadas no desenvolvimento das etapas de projeto .............130 Quadro 29. Normas norteadoras do ensaio projetual .......................................................................132 Quadro 30. Análise dos índices da Lei 4167/1994 – PDU, utilizados no ensaio projetual ...............133 Quadro 31. Programa de usos e diretrizes de projeto ......................................................................135 Quadro 32. Tipos de painéis conforme sua função estrutural...........................................................145 Quadro 33. Distância dos percursos analisados no transporte dos módulos ...................................158 Quadro 34. Análise do percurso 01 (adotado) ..................................................................................159

Lista de Abreviaturas e Siglas ______________________________________________________ BNDES. Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social CBCA. Centro Brasileiro da Construção em Aço CSN. Companhia Siderúrgica Nacional CSSBI. Canadian Sheet Steel Building Institute CVRD. Companhia Vale do Rio Doce EIFS. External Insulation and Finishing Systems EPS. Poliestireno Expandido IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ISSB. Iron and Steel Statistics Bureau IBS. Instituto Brasileiro de Siderurgia LSF. Light Steel Framing NEXEM. Núcleo de Excelência em Estruturas Metálicas OHS. Open House System OSB. Oriented Standard Board SBA. Structural Board Association SBI. Swedish Institute of Steel Construction SCI. Steel Construction Institute USG. United States Gypsum Company Ue. Perfil U enrijecido ZAR. Aço Zincado de Alta Resistência

Capítulo 1. Introdução

1. INTRODUÇÃO

1.1. CONTEXTO E JUSTIFICATIVA DA PESQUISA O cenário econômico atual vem impondo à indústria da construção civil mudanças nos paradigmas de eficiência produtiva, conduzindo a uma formulação em que o lucro decorre do diferencial entre os preços praticados pelo mercado e os custos diretos e indiretos incorridos na geração do produto. Esta mudança exige das empresas um maior controle de produção, principalmente no que diz respeito a prazos, custos e qualidade. O sistema convencional de construir, mesmo com o surgimento de inúmeras ferramentas administrativas e gerenciais, permite pouco controle do processo construtivo, se comparado com a produção industrializada, e vem se mostrando deficiente principalmente onde a qualidade dos serviços prestados e a velocidade de construção tornaram-se fatores determinantes na comercialização dos empreendimentos. Com a estabilização financeira, o mercado mais competitivo e a demanda por produtos (construções) cada vez mais eficientes, de menor custo, de menor tempo

Capítulo 1. Introdução

de produção, qualidade e adequabilidade ambiental, surge no país uma tendência de mudança de comportamento das empresas construtoras e de maior aceitação do mercado no que diz respeito a inovações tecnológicas. Essa tendência passa, então, a permear todas as etapas do empreendimento: dos estudos de viabilidade às fases de elaboração do projeto, de produção, chegando ao uso e à manutenção. Em função de mudanças culturais e econômicas, a realidade do setor da construção civil, precisamente o subsetor de edificações1, é marcada pela maior exigência dos usuários com relação aos aspectos da construção e ao mesmo tempo por uma ineficiência da cadeia produtiva do setor. Dentro desse contexto, surge à necessidade de padronização do trabalho e ao mesmo tempo de flexibilização da produção tendo em vista a satisfação das diversas demandas de mercado. No entanto, para Bruna (2002) a realidade sócio-econômica do país já seria motivo suficiente para a industrialização da construção2, principalmente no setor de habitação, em função de certos condicionantes em que a industrialização exerceria um importante papel como: • reduzir o déficit habitacional; • viabilizar o aumento da renda e da produtividade per capita dos trabalhadores da construção civil; • reduzir o custo da habitação; e • racionalizar os recursos disponíveis em materiais de construção. Bruna (2002) afirma que há um impasse entre racionalizar a tecnologia tradicional ou propor inovações tecnológicas. Afirma que, apesar da adoção de inovações tecnológicas na construção culmine em um maior desemprego no setor, em função da menor necessidade da mão-de-obra, o grande atraso da construção civil com relação aos demais setores industriais fazem com que não seja possível retrocesso

Segundo IBGE (2008) – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, a indústria da construção civil se subdivide em três subsetores com características distintas: 1) Construções de edifícios; 2) Obras de infra-estrutura; e 3) Serviços especializados para a construção. 2

Segundo Blacheré (1966, apud BRUNA (2002), a industrialização da construção é a união entre racionalização e mecanização da produção.

Capítulo 1. Introdução

tecnológico, e que as opções estão em racionalizar as operações atuais ou mecanizar a produção. Segundo Bruna (2002) não há alternativas de racionalização na construção civil que aumentem o uso da mão-de-obra de forma que o critério a ser utilizado para definir o papel da inovação tecnológica no desenvolvimento econômico não deve ser através da geração imediata de emprego, mas sim de acumulação de capital que irá gerar mais empregos no futuro. Do ponto de vista tecnológico, o sistema construtivo baseado na conformação a frio de peças estruturais feitas a partir de uma liga de aço leve, ou LSF – Light Steel Framing, apresenta vantagens técnicas e econômicas em função principalmente do seu baixo peso próprio aliado a uma boa resistência estrutural. A construção modular em LSF se configura como uma alternativa para que a construção civil acompanhe as mudanças condicionadas por uma maior exigência do mercado, pela estabilização monetária, pela abertura dos mercados e pelos avanços tecnológicos. Além disso, a construção modular no conceito de Lean Construction ou Construção Enxuta3, termo empregado pela primeira vez em1992 na publicação nº 72 do CIFE – Center For Integrated Facility Engineering através do pesquisador finlandês Lauri Koskela (KOSKELA, 1992), visa à redução de perdas na construção civil, enxergando o processo como um sistema de fluxos, de conversões e de valor. De acordo com Koskela (1992), todas as atividades de produção geram perdas de tempo e de recursos e somente as atividades de conversão agregam valor final ao produto. Dessa forma, as principais características da construção modular, que possibilitam a redução de perdas e o aumento da eficiência da produção no processo construtivo, são: • velocidade: redução do tempo de construção e de entrega da obra; • expansibilidade: facilidade para expansão;

Adaptação do termo Lean Production, ou “produção enxuta”, proposta pelo engenheiro Ohno para o Toyota Motor Company visando a implementação de uma indústria automobilística mais competitiva no período pós-guerra na década de 50 ( CALMON e MORAES,2000) .

Capítulo 1. Introdução

• flexibilidade: adequabilidade a reformulações internas; • redução do canteiro de obras: canteiro de obras menor, com redução dos custos administrativos da obra; • fundações: sistema muito mais leve que a construção civil tradicional, influenciando diretamente no seu custo; • versatilidade: facilidade de construção em terrenos pequenos ou que possuem problemas de trânsito, por tratar-se de um sistema basicamente de encaixes; • cronograma: o sistema de produção fabril oferece maior controle na qualidade do produto e no seu tempo de produção; e • orçamento: sendo concebido dentro de uma fábrica, diminui-se o fator surpresa comum e o desperdício das obras convencionais. Em outros países, o desenvolvimento de sistemas modulares é uma realidade, o que se tornou a grande motivação para o desenvolvimento deste estudo. No Japão, por exemplo, são construídas 1.400.000 unidades habitacionais/ano, sendo que, desde 1995, 14% deste montante vem sendo concebido em sistema modulares (LAWSON et al., 1999). Por existirem poucas publicações científicas sobre construção modular em LSF, um dos grandes desafios do presente trabalho foi coletar e integrar as informações necessárias para o desenvolvimento de projetos de edificações para construção modular em LSF. Constituída uma base de informações sobre construção modular, foi elaborado um ensaio projetual para uma escola municipal de ensino fundamental no município de Vitória-ES.

Para o ensaio projetual, os aspectos relativos a

transporte vertical, montagem e fabricação dos módulos foram previamente analisados. O tema abordado neste trabalho também tem como uma referência importante o trabalho de Caiado (2005), uma dissertação de mestrado em engenharia civil desenvolvida na UFOP – Universidade Federal de Ouro Preto.

Capítulo 1. Introdução

1.2. PERGUNTAS E HIPÓTESES DA PESQUISA

1.2.1.

Pergunta geral

• É viável a construção modular em Light Steel Framing no estado do Espírito Santo?

1.2.2.

Perguntas específicas

• Quais fatores técnicos e econômicos estão relacionados à construção de edificações utilizando módulos pré-fabricados em Light Steel Framing no estado do Espírito Santo? • Quais aspectos de projeto de arquitetura e construção civil são relevantes para a construção modular em Light Steel Framing? Como estes aspectos devem ser relacionados e inter-relacionados? • Que fatores devem ser observados no planejamento e controle da construção modular em LSF, em termos de fabricação, transporte e montagem? Como esses fatores devem ser considerados e incluídos nos processos de projeto, produção e construção de edificações modulares em LSF?

Capítulo 1. Introdução

1.3. OBJETIVOS

1.3.1.

Objetivos gerais

• Estudar a viabilidade de desenvolvimento da tecnologia de construção modular em LSF no Espírito Santo.

1.3.2.

Objetivos específicos

• Sistematizar as informações a respeito da Construção Modular em LSF com relação a técnicas, materiais, métodos e padrões construtivos disponíveis em catálogos e manuais técnicos. • Analisar o processo de desenvolvimento projetual de arquitetura de edificação com um programa de usos pré-definido utilizando módulos pré-fabricados no sistema LSF, e sua relação com demais projetos e a logística de construção, considerando-se a produção das partes, o transporte e a montagem no canteiro de obras. • Analisar a cadeia produtiva no estado do Espírito Santo e a possibilidade desta cadeia produtiva de produzir módulos pré-fabricados em LSF. • Propor soluções técnicas e projetuais para construção modular em LSF com ênfase nas questões relativas a transporte, montagem e fabricação dos módulos.

1.4. ASPECTOS METODOLÓGICOS Para responder as perguntas e alcançar os objetivos, a metodologia de abordagem do problema foi instituída seguindo-se uma lógica seqüencial. Inicialmente foi feita uma extensa revisão bibliográfica e documental, técnica e teórica, através de manuais técnicos disponíveis de forma impressa e na internet, dissertações, artigos científicos e catálogos de produtos nacionais e estrangeiros,

Capítulo 1. Introdução

visando dessa forma adquirir maior familiaridade com o tema e áreas correlacionadas. Posteriormente, foi realizado um ensaio projetual, a partir de um programa de necessidades de uma escola municipal a ser implantada no bairro Inhanguetá em Vitória (ES) obtido com a SEMOB – Secretaria Municipal de Obras da Prefeitura de Vitória, e baseada nas informações técnicas contidas na revisão bibliográfica realizada. Para o ensaio projetual, além do programa de necessidades da escola, foram objetos de análises as legislações municipais e estaduais incidentes sobre edificações, os fluxos macro-espacial (interface projeto-transporte) e micro-espacial (interface projeto-montagem) para se chegar aos estudos iniciais de fabricação. As informações sobre transporte e montagem, necessárias ao desenvolvimento do ensaio projetual, foram obtidas com uma das maiores empresas do Espírito Santo atuando na área de locação de equipamentos de transporte vertical e horizontal. As informações obtidas conduziram à definição das características dimensionais dos módulos pré-fabricados e da edificação, de forma a atender às etapas de transportes horizontais e verticais, à logística de canteiro de obras e à montagem. A definição prévia do local de produção (metalúrgica situada no município da Serra-ES que contribuiu com o estudo inicial de infra-estrutura da unidade fabril) e do local de montagem (um terreno localizado no bairro de Inhanguetá em Vitória-ES onde será construída uma escola municipal) foram necessários para a realização dos estudos referentes a esta etapa. O ensaio projetual levou em consideração ainda consultas com o engenheiro de estruturas Pedro Augusto Cezar Oliveira de Sá do NEXEM - Núcleo de Excelência em Estruturas Metálicas da Universidade Federal do Espírito Santo, e o trabalho de graduação desenvolvido pela Engenheira Priscila Blanck da Cunha sobre os cálculos iniciais da estrutura do ensaio projetual desenvolvido nesta dissertação (Ver CUNHA, 2007). Como ferramenta para desenvolvimento o ensaio projetual utilizou-se o programa AutoCAD versão 2004 contribuindo dessa forma, com a compatibilização

Capítulo 1. Introdução

dimensional do ensaio com o projeto estrutural e também com a realização de análises gráficas da etapa de transportes. Desenvolvido o ensaio projetual, estudos iniciais de fabricação foram realizados mediante entrevistas em duas grandes metalúrgicas localizadas no município da Serra-ES, que se enquadravam enquanto referência da atual condição do setor metalúrgico capixaba para atender a uma possível demanda de fabricação dos módulos pré-fabricados em LSF.

1.5. ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO O trabalho foi desenvolvido em capítulos. No primeiro capítulo contextualiza-se e justifica-se a pesquisa, assim como apresentam-se as perguntas, os objetivos e os principais aspectos metodológicos da pesquisa. No segundo capítulo, apresenta-se a revisão biliográfica com ênfase conceitual na evolução histórica da “Racionalização na Construção” e ênfase técnica nos métodos e técnicas de construção, nos componentes, sistemas, e subsistemas construtivos, relativos a “Construção Modular em LSF – Light Steel Framing”. Esta parte da dissertação tem como objetivo criar embasamento e maior familiarização com o tema para o desenvolvimento das etapas seguintes. No terceiro capítulo foi realizado um “Ensaio Projetual” utilizando módulos préfabricados em LSF para uma escola municipal de Vitória. Para este ensaio foram feitos o levantamento dos condicionantes de projeto, o desenvolvimento projetual propriamente dito e a análise do projeto com relação à logística de transportes e montagem. No quarto capítulo foram realizadas entrevistas (usando um roteiro pré-determinado como instrumento de coleta de informações) com profissionais de empresas metalúrgicas locais, com o objetivo de se estudar a possibilidade de produção dos módulos pré-fabricados no Espírito Santo.

Capítulo 1. Introdução

No quinto capítulo apresentam-se as conclusões e as recomendações para trabalhos futuros, baseados no estágio alcançado pela pesquisa e no atual desenvolvimento da tecnologia construtiva em construção modular em LSF no mundo, no Brasil e particularmente no Espírito Santo. A dissertação é finalizada com as referências utilizadas no trabalho e com os anexos.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. INTRODUÇÃO A revisão bibliográfica foi feita com o objetivo de maior familiarização ao tema proposto sendo necessária ao alcance dos objetivos apresentados e ao desenvolvimento das diversas etapas desta dissertação. Com relação aos aspectos técnicos relativos à Construção Modular em LSF – Light Steel Framing, a pouca presença de publicações científicas como artigos, dissertações e teses sobre o tema, fez com que a pesquisa realizada fosse baseada principalmente em publicações técnicas nacionais e estrangeiras, destacando-se as do CBCA – Centro Brasileiro da Construção em Aço, SCI – The Steel Construction Institute (Instituto Inglês de Construção em Aço) e do SBI – The Swedish Institute of Steel Construction (Instituto Sueco de Construção em Aço). Com relação aos aspectos conceituais, as publicações consultadas se referem à racionalização da construção e à “Nova Filosofia de Produção”, adaptada à

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

construção civil através dos conceitos de Lean Construction apresentados neste trabalho através principalmente do pesquisador Lauri Koskela.

2.2. CONCEITUAÇÃO: RACIONALIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO As edificações têm a função primordial de dar suporte à realização das atividades humanas, interferindo de forma significativa nos aspectos sociais, psicológicos, biológicos e econômicos da sociedade e também no meio ambiente natural. Além disso, a construção civil exerce influência econômica na vida de milhões de pessoas, sendo um dos maiores motores da economia brasileira e do mundo. A edificação é, portanto, um objeto de estudo complexo, onde a racionalização nos processos e métodos construtivos encontra inúmeras razões tecnológicas e administrativas, mas também resistências históricas e culturais, seja na concepção da edificação ou nos métodos de construção. Para fundamentação teórica deste trabalho, procurou-se o aprofundamento nos estudos relativos à racionalização da construção através da industrialização da construção que, segundo Blacheré (1966) apud Bruna (2002), consegue-se mediante a união de racionalização4 e mecanização5 da produção. BRUNA (2002) afirma que para se obter a industrialização há ainda, além da racionalização e da mecanização, a necessidade da utilização de sistemas construtivos pré-fabricados6.

2.2.1.

Antecedentes

Do ponto de vista científico, é possível considerar como o marco precursor dos processos de produção, e conseqüentemente da construção racionalizada, a aplicação de métodos construtivos racionais nas construções das civilizações antigas. É possível identificar nas pirâmides egípcias, por exemplo, o desejo da

Entende-se, a partir de Bruna (2002), que para se atingir a racionalização da construção são necessários o controle e a organização da produção. 5

Segundo Bruna (2002), a mecanização na construção é a racionalização de energia e de gastos de produção. 6

Segundo Bruna (2002) ,a pré-fabricação consiste na racionalização do sistema de construção.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

diminuição do tempo e da energia de realização de um trabalho por intermédio da padronização dos componentes de construção. Outro exemplo de preocupação com a padronização da construção é a arquitetura grega, com componentes, dimensões e proporções padronizadas. Assim como nas civilizações antigas, a atual civilização, ainda persegue, com conceitos diferenciados devido à revolução industrial no século XVIII e à eletrônica no século XX, uma maior eficiência em conceitos e técnicas para a construção civil. O movimento moderno é considerado um marco precursor da arquitetura e da construção praticada nos dias de hoje e decorre segundo Bruna (2002, p.31), das “profundas transformações tecnológicas, econômicas, sociais e políticas ocorridas na Europa no século XVIII, denominados genericamente de Primeira Revolução Industrial”. Segundo Bruna (2002), com o movimento moderno, a sociedade passou a assumir uma cultura urbana e industrial que viria mais tarde revolucionar por completo a forma de se projetar e construir edificações. Durante o primeiro período da Revolução Industrial do século XVIII, a indústria viria a contribuir somente com a substituição dos materiais estruturais tradicionais, como a madeira por ferro fundido, não implicando ainda em grandes mudanças na arte e na técnica de se construir. Walter Gropius7, um dos pioneiros da construção racionalizada e criador da Bauhaus - escola de arquitetura surgida na Alemanha em 1919 após o término da primeira guerra mundial - foi um defensor da racionalização das construções e se propôs a difundir entre os arquitetos a necessidade de uma maior aproximação com a construção e com o trabalho coletivo, através da utilização de componentes construtivos industrializados e o desenvolvimento de um design industrial para a arquitetura. Apesar da evolução tecnológica da revolução industrial e da racionalização da construção propostas pela escola de arquitetura alemã Bauhaus após a primeira guerra, é após a segunda guerra mundial, segundo Bruna (2002), que as inovações

Walter Gropius foi diretor da escola de arquitetura alemã BAUHAUS, de uma das primeiras escolas de arquitetura moderna que propôs o rompimento dos paradigmas e da proposição de novas formas de se projetar considerando métodos construtivos racionalizados.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

seriam aplicadas em massa. Os principais problemas da construção civil no pósguerra de acordo com Bruna (2002): • elevado número de habitações a serem construídas; • escassez de materiais de construção tradicionais; • dificuldade de se obter recursos financeiros; e • escassez de mão-de-obra. Os problemas citados fizeram com que países europeus, como França, Suécia, Inglaterra e Alemanha, tomassem uma série de iniciativas no setor da construção civil, o que veio a desenvolver a construção racionalizada em massa. Bruna (2002) destaca algumas das iniciativas desenvolvidas principalmente pela França: • aplicação em larga escala de princípios e técnicas acumuladas em experiências anteriores; • industrialização da construção habitacional em função da ausência de mão de obra que se deslocou para as indústrias; • política

habitacional

promovendo

leis

que

conferiam

estabilidade

continuidade à industrialização da construção; • racionalização da construção com redução de tempo, operações e mão de obra; • racionalização de mercados através da racionalização de demanda; • racionalização de projetos sem influências de modismo ou academias; • racionalização da forma da construção; e • normalização das dimensões dos componentes. De acordo com Bruna (2002), o enorme déficit habitacional francês foi um dos fatores responsáveis pelo grande desenvolvimento da industrialização na França. Bruna (2002) ressalta algumas iniciativas francesas na década de 60, como a

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

criação de um programa habitacional com a finalidade de se construir 1000 habitações/ano com preço 10% inferior aos praticados normalmente na França. Nesse programa, foi realizada uma concorrência entre as empreiteiras, o que resultou, em função da necessidade de diminuição do custo, na redução de 30% da mão-de-obra e no aumento da mecanização nas operações de construção. Ainda nos anos 60, o governo francês passou a normalizar o uso de componentes pré-fabricados, tornando obrigatório a utilização da coordenação modular e de componentes construtivos de ciclo aberto8 , abrindo possibilidades de concorrência no setor (BRUNA, 2002). “[...] o que se fazia por meio de força muscular passou a ser feito com o auxílio de equipamentos introduzidos paulatinamente nos canteiros: pás carregadeiras, reboques, gruas, etc.” (BRUNA, 2002, p.94-95). Historicamente, sempre houve uma tentativa de se conciliar à forma de se construir com a função e a estética da construção. Essa tentativa está expressa nos escritos de Vitruvius (1 século a.C), os mais antigos encontrados até hoje sobre arquitetura e construção, que afirmam que a construção deve ser sobretudo bela, firme e útil. No entanto, como o próprio Walter Gropius previa, a arquitetura e a construção, por serem atividades demasiadamente complexas, não conseguiram acompanhar o desenvolvimento industrial, e o conceito de padronização projetual e construtiva passou a entrar em decadência na medida em que cresciam o número de adeptos ao movimento Pós-Moderno, com representantes expressivos como Jane Jacobs e Robert Venturi9. O movimento pós-moderno na arquitetura defendia um paradigma menos mecânico e industrial mais voltado às necessidades e possibilidades psicológicas das pessoas. Propunha, não só no campo da arquitetura, como no do design e das artes, o fortalecimento dos aspectos individuais em detrimento da

Os componentes de CICLO ABERTO são aqueles normalizados de forma a serem intercambiáveis com outros componentes de outras indústrias e não somente com os componentes da indústria original de fabricação. De forma contrária funcionam os componentes de CICLO FECHADO. 9

Entre as décadas de 60 e 90, a jornalista Jane Jacobs autora do livro “Morte e vida das grandes cidades”, e o arquiteto Robert Venturi autor do livro “Contradição e complexidade em arquitetura” foram grandes críticos da arquitetura e do urbanismo moderno: Jacobs através de uma abordagem mais sociológica, enquanto que Venturi criticava a austeridade da arquitetura moderna e o estilo internacional.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

padronização da produção, dando subsídio à abertura de inúmeras possibilidades com relação à arquitetura e ao design industrial. Atualmente, vigoram no mercado construções que se enquadram como síntese da idéia de padronização e de individualidade, destacando-se as edificações com alta liberdade formal e que fazem uso de componentes industrializados cada vez mais eficientes. Nesse conceito, existem vários arquitetos que vêm desenvolvendo projetos com liberdade formal voltados para uma linha mais industrial, destacandose no exterior o arquiteto Norman Foster e no Brasil o arquiteto João Filgueiras de Lima (ver figuras 1 e 2).

Figura 1. Centro de Reabilitação Infantil Sarah - Rio (Rio de Janeiro, RJ) Nota: A edificação foi projetada pelo arquiteto João Filgueiras de Lima utilizando componentes pré-fabricados. Fonte: Arcoweb, 2005.

Figura 2. Edifício City Hall (Londres, Inglaterra) Nota: A edificação foi projetada pelo arquiteto Norman Foster e faz uso de componentes pré-fabricados sob medida e especificamente para a edificação. Fonte: Essencial Archicture, 2007.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Nos dias atuais, a necessidade de racionalização na construção é uma realidade que se impõe no Brasil e no mundo. Conceitualmente as pesquisas existentes sobre o assunto derivam da pesquisa de Koskela (1992), que propõe a implantação de uma “Nova Filosofia da Produção na Construção” por meio da “Construção Enxuta” ou Lean Construction (termo derivado da “Produção Enxuta” ou Lean Production relativos aos STP - Sistema Toyota de Produção, que revolucionou a indústria automobilística mundial) voltada para uma produção sem perdas, enxergando-a como um sistema de conversões, fluxos e valor (KOSKELA, 1992). Apesar da evolução conceitual, a prática da construção civil no Brasil ainda é marcada pela grande resistência por parte dos construtores ou mesmo do mercado consumidor em aceitar grandes inovações tecnológicas e de produção. Há o medo da inovação e certo receio do desconhecido, aliado ao fator cultural e à realidade econômica do país em que a construção, em especial a habitação, é geralmente o principal investimento durante a vida da maior parte da população. Bruna (2002) aponta que essa resistência deve-se ao excedente de mão-de-obra desqualificada e de baixo custo utilizada pela construção civil, e ao alto custo das construções. 2.2.2.

Construção em aço no Brasil

Este item da revisão bibliográfica abrange de forma resumida o cenário da construção em aço no Brasil, tendo por base os fatores que condicionam a sua viabilidade com relação aos aspectos produtivos, econômicos, técnicos e culturais. No ano de 2007 a Brasil foi o 9º maior produtor mundial de aço (ISSB - Iron and Steel Statistics Bureau, 2008). O país, apesar de consumir cerca de 60% do aço que produz, é ainda um dos maiores exportadores mundiais. Neste cenário, o Espírito Santo é o terceiro maior produtor, com 20,1% ficando atrás somente de São Paulo e de Minas Gerais (IBS – Instituto Brasileiro de Siderurgia, 2008). Apesar de consumir a maior parte da produção interna de aço, o consumo per capita do produto no país é historicamente baixo, o que se justifica devido ao aumento do seu valor de mercado em detrimento a renda per capita brasileira.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Outra razão para o baixo consumo de aço na construção civil nacional se deve ao fato dos materiais metálicos, por terem alto valor agregado e serem produtos que já passaram por uma etapa de transformação, demandam um maior dispêndio financeiro na fase inicial da construção. Associa-se ainda o fato de que a industrialização da construção no Brasil enfrenta uma realidade econômica pouco confortável, principalmente devido às altas taxas de juros e à competição que existe com a construção civil tradicional. Conforme dados estatísticos, o Brasil exportou em 2006 cerca de 12,52 milhões de toneladas de sua produção de 30,9 milhões de toneladas (IBS, 2008) (ver figura 3). Em julho de 2006, o país possuía cerca de 186,77 milhões de habitantes10 e consumiu 14,5 milhões de toneladas de aço

ou seja, em torno de 98,4 kg de aço

hab/ano. A utilização de aço na construção civil não passa de 5 kg (hab/ano) (FREITAS, 2005). Como o cenário econômico e construtivo não mudou substancialmente de 2004 para a data atual, é possível considerar que cerca de 5% do consumo de aço é destinado para a construção civil, um valor baixo em relação à média internacional de 24% (IBS, 1998, apud MORAES, 2000) mas que aumentou consideravelmente a partir de 1999 e vem se mantendo estável desde então. O consumo de aço é considerado um indicador de desenvolvimento, sendo o aumento do seu consumo geralmente relacionado com períodos econômicos favoráveis. No entanto, apesar dos baixos índices, existem dados positivos com relação à utilização de aço na construção civil. Um deles é que segundo estatísticas do CBCA - Centro Brasileiro da Construção em Aço, a construção em estruturas metálicas teve aumento de 52,7% entre 1999 e 2004, terminando este último ano com participação de 4% na construção civil nacional (ver figura 4).

10 11

Segundo estatísticas do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas, 2007. De acordo com o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social, 2007.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 3. Produção em aço no mundo, em 2006. Fonte: CVRD, 2007.

Figura 4. Evolução da participação no mercado das estruturas metálicas. Nota: principal indicativo do consumo de aço na construção civil. Fonte: CBCA, 2007.

O aumento do consumo do aço na construção civil nacional pode ter várias razões, técnicas ou econômicas. Apesar do alto custo do aço utilizado em estruturas de edificações, é oportuno fazer um paralelo quanto ao seu uso em relação à construção civil tradicional que devem ser levadas em consideração. Segundo Faversani Jr. (2002) existem vantagens e desvantagens de utilização de estruturas metálicas. Vantagens:

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

• propicia alta velocidade e produtividade; • permite alta precisão com baixo esforço; • não requer, por ser leve, grandes equipamentos de transporte ou de elevação; • possui deformação lenta desprezível; • possui facilidade construtiva para edifícios altos; • permite adoção de grandes vãos com economia; e • obriga o desenvolvimento de projetos precisos e o planejamento da construção. Desvantagens: • necessita de mercado de componentes desenvolvido (fachada pré-moldada, dry-wall, etc.); • limita alternativas arquitetônicas; • aumenta a distância entre pisos de andares consecutivos; e • interfere com as vedações verticais devido ao contraventamento para ações horizontais. Com relação às desvantagens citadas por Faversani Jr. (2002), acredita-se que, com o desenvolvimento de tecnologias de produção do material, de projeto e de construção, estas estão sendo e serão superadas ao passar dos anos. O aço e os metais de maneira geral sempre foram materiais mais nobres que os demais utilizados na construção civil e, portanto mais caros. Sua utilização só se intensificou a partir do século XVIII, com a Revolução Industrial. Segundo Braga (1998) apud MORAES (2000), a utilização do aço em grande escala na construção se dá através de pontes e estações ferroviárias, mas já atingia importância anteriormente, no século XVIII, através de teatros à prova de fogo na França e fábricas à prova de fogo na Inglaterra.

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A revolução industrial na Europa foi responsável pela difusão do aço enquanto material estrutural. Foi nos EUA, no entanto, mais precisamente em Chicago, que o aço passou a ser utilizado em larga escala na construção de edificações. De acordo com Frampton (1997) a cidade de Chicago foi destruída por um incêndio no ano de 1871 e isto fez com que a cidade, na época capital do centro-oeste americano, precisasse ser reconstruída. A necessidade de infra-estrutura fez com que houvesse uma grande pressão sobre o preço de terrenos e imóveis, fazendo com que a engenharia da época buscasse soluções para aumentar a densidade das zonas urbanas. A construção metálica encontra um nicho neste contexto, em que era impraticável a construção de edificações de grande altura com a tecnologia vigente na época (alvenaria de tijolos maciços) e com o surgimento de uma grande invenção da engenharia para transportes verticais, o elevador. Autilização do aço em maior escala, surge também com a construção de ferrovias para exportação agrícola e nas estações de passageiros que, segundo Braga (1998) apud MORAES (2000), baseava-se na arquitetura ferroviária européia. Nesse sentido, pode-se ver na figura 5, a Ponte de Paraíba do Sul em Paraíba do Sul, considerada a primeira construção em aço do Brasil (Bellei, 1998, apud MORAES, 2000), e na figura 6, o interior da Estação da Luz em São Paulo, um dos principais ícones da arquitetura e construção metálica do país.

Figura 5. Ponte com vigas metálicas sobre o Rio Paraíba do Sul( Paraíba do Sul, RJ). Fonte: INEPAC-RJ em www.inepac.rj.gov.br, 2007.

Figura 6. Estação da Luz, em São Paulo (SP) Fonte: Autor desconhecido em www.estacoesferroviarias.com.br, 2007.

Braga (1998) apud MORAES (2000) cita ainda construções em aço de destaque na época, o Mercado do Peixe em Belém, o Mercado São José em Recife e o Mercado Municipal no Rio de Janeiro (destruído em 1950).

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Segundo Bellei (1998) apud MORAES (2000), a construção em aço no Brasil viria a ter um grande impulso com a FEM – Fábrica de Estruturas Metálicas criada em 1953 pela CSN - Companhia Siderúrgica Nacional com a finalidade de difundir o uso do aço nas construções. De acordo com Moraes (2000) a FEM contribuiu com obras importantes como os edifícios dos Ministérios e o Anexo do Congresso Nacional em Brasília, construídos em estrutura metálica em função do curto prazo necessário para a conclusão das obras (Dias, 1999, apud MORAES, 2000). Segundo Castro (1999) apud MORAES (2000), até a década de 70 as construções metálicas estavam restritas a instalações industriais gerando conseqüências no que diz respeito a capacidade técnica do setor em suprir a necessidade de mercado dos demais tipos de edificações. Atualmente percebe-se uma clara mudança no mercado das estruturas metálicas. No passado, em decorrência de políticas governamentais, este estava voltado principalmente para a utilização em infra-estrutura rodoviária, ferroviária e de energia; atualmente há um grande potencial de mercado concentrado nas empresas que acumulam capital como bancos, tradings, indústrias voltadas ao mercado exterior e as empresas associadas a estes setores, que necessitam de expandir seus negócios e precisam de instalações mais modernas que as existentes. Castro (1999) apud MORAES (2000) afirma que a construção em aço encontra sua maior fatia de mercado nas instalações industriais e shoppings centers, ficando os demais em uma escala bem menor. Atualmente, com o mercado altamente competitivo, é possível notar que a construção metálica vem encontrando espaço nos diversos nichos de mercado do subsetor de edificações, seja residencial, comercial ou industrial através, por exemplo, do desenvolvimento de tecnologias até então pouco utilizados no Brasil como o sistema Light Steel Framing ou LSF. Para o futuro, há uma maior expectativa para o mercado da construção metálica principalmente em função do mercado competitivo e por conseqüência da necessidade das construtoras em investirem ainda mais em qualidade e racionalização da construção. Apesar das atuais expectativas positivas quanto à construção metálica, Pacheco e Castro (1999) apud MORAES (2000) ressaltam a existência de deficiências na

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construção metálica nacional. De acordo com Moraes (2000) seriam entraves para o seu desenvolvimento: • deficiência de ensino, com poucas escolas destinadas a estruturas metálicas, poucas pesquisas e publicações, ausência de profissionais qualificados, etc.; • pouca presença de perfis laminados, com maior emprego de perfis soldados; • poucas normas técnicas nacionais na área de estruturas metálicas; • fábricas nacionais geralmente obsoletas, com processos de fabricação arcaicos e baixa utilização de recursos como a automação industrial; • taxa fiscal diferenciada das demais técnicas construtivas pelo fato de os perfis metálicos serem industrializados; • falta de uma filosofia nacional de construção industrializada, prevalecendo uma cultura construtiva ainda artesanal; • pouca presença de materiais, componentes e sistemas construtivos industrializados compatíveis com a construção metálica; • dificuldades por parte dos projetistas em fazer uso das potencialidades da estrutura metálica nos projetos, como modulação, grandes vãos, utilização de painéis de vedação, etc.; • presença de poucos institutos técnicos nacionais com atuação relevante na área de construções metálicas; e • alto investimento inicial. Dentre os entraves citados, podemos considerar atualmente que houve uma evolução significativa com relação às estruturas metálicas no Brasil no que diz respeito ao ensino, à fabricação e à sua normalização. Moraes (2000) afirma que as principais tendências de construção em aço apresentadas no 2º Congresso Mundial da Construção Metálica em 1998, na Espanha, foram as seguintes:

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• padronização de elementos, sistemas e conexões; • avaliação do custo da obra em função da construção e da manutenção; • enfoque na questão ambiental e na reciclagem do aço; • uso da Tecnologia de Informação na construção; • criação de novos modelos estruturais, como ações resistentes ao fogo, dentre outros; • desenvolvimento e evolução de novas tecnologias construtivas; e • aumento do uso de tecnologias em aço leve formado a frio em edificações. No Espírito Santo, ambiente no qual este trabalho está focado, a construção metálica em edificações apresenta avanços, mas ainda de forma modesta principalmente se comparar com os estados de Minas Gerais e de São Paulo que, além do Espírito Santo, são outros grandes produtores nacionais da matéria prima. A construção local em aço está concentrada em edificações comerciais e institucionais de poucos pavimentos e normalmente associadas à tecnologia tradicional sem grande utilização de outros componentes industriais. 2.2.2.1. Construção no sistema Light Steel Framing – LSF A Construção Modular em LSF, tema principal deste trabalho, é uma subdivisão da construção metálica, que faz uso de perfis de aço leves conformados a frio e que ainda apresenta-se pouco conhecida para a maioria do mercado consumidor e de construção. Segundo Feitas e Crasto (2006), as estruturas em aço para construção são compostas por duas famílias de elementos estruturais. Uma composta por perfis laminados, soldados ou eletrofundidos formados a quente e outra por perfis formados a frio obtidos a partir do dobramento de chapas ou bobinas em prensas dobradeiras ou por perfilagem em conjunto de matrizes rotativas. Os perfis formados a frio possuem algumas vantagens, se comparados aos demais perfis metálicos, como versatilidade na fabricação de seções, leveza, facilidade de

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manipulação e execução de elementos estruturais compostos, como os painéis portantes. Na figura 7, apresentam-se os tipos de perfis formados a frio e que estão amplamente disponíveis no mercado.

Figura 7. Algumas seções transversais em Perfis Formados a Frio Fonte: Rodrigues, 2006.

A resistência dos perfis formados a frio está relacionada com a sua geometria e o processo que lhe dá a conformação final. As chapas, quando perfiladas, têm suas propriedades mecânicas alteradas com elevação da resistência ao escoamento e redução da ductibilidade, de forma que estes efeitos ficam concentrados nas regiões vizinhas aos cantos dobrados e distribuídos ao longo da seção transversal do perfil (RODRIGUES, 2006). Os perfis de aço leves fazem parte da família dos perfis formados a frio e são caracterizados pelo baixo peso próprio e pela pequena espessura. Os perfis são de aço zincado de alta resistência (ZAR), possuem espessura nominal entre 0,80 mm e 3,00 mm para perfis estruturais (elementos não estruturais podem ter menor espessura) e são revestidos com zinco ou alumínio-zinco através de processo de imersão à quente ou por eletrodeposição com a finalidade de proporcionar maior proteção contra a corrosão atmosférica O sistema construtivo que faz mais uso de perfis de aço leve é o Light Steel Framing ou LSF. O sistema LSF é um sistema construtivo de concepção racional caracterizado pela formação de um esqueleto estrutural de perfis formados a frio interligados entre si através de painéis estruturais e não estruturais. O termo Light

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Steel Framing advém da expressão inglesa steel framing (steel = aço e frame = malha ou esqueleto). Existem três métodos principais de montagem do sistema Light Steel Framing: Método Stick, onde os perfis que compõem o sistema estrutural são cortados e montados in loco; o Método por Painéis, onde os painéis pré-fabricados de paredes estruturais, paredes não estruturais, lajes e tesouras são transportados até o local da construção e conectados entre si dando forma estrutural à construção e; o Método Modular,

baseado em unidades tridimensionais pré-fabricadas em uma unidade

fabril de produção que contém a maioria dos componentes da construção, desde a estrutura até o acabamento, deixando para o local de montagem somente as operações que não são possíveis de fazer na unidade fabril de produção dos módulos. Nas figuras 8 e 9 apresentam-se os métodos de montagem do tipo stick e por painéis.

Figura 8. Exemplo de montagem em construção em LSF no método stick Fonte: Lawson et al, 2002.

2.2.3.

Figura 9. Exemplo de montagem em construção em LSF no método por painéis Fonte: Rogan & Lawson, 1998.

Construção modular industrializada

2.2.3.1. Conceituação Neste item apresentam-se os conceitos e as características fundamentais da construção modular e as particularidades de projeto para este tipo de sistema. Com relação ao histórico de construção utilizando módulos pré-fabricados, segundo Lawson et al. (1999) ,a idéia de produção de casas pré-fabricadas surge nas décadas de 20 e 30 do séc. XX baseada no conceito de produção em massa de motores da indústria automobilística, por intermédio dos arquitetos alemães Peter

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Behrens e Walter Gropius e dos americanos Richard Neutra e Buckminster Fuller . A construção modular nos EUA surgiu através da invenção do trailer que após a 2ª Guerra Mundial se tornou habitação para milhares de oficiais do exército americano. A utilização de módulos pré-fabricados, de acordo com Nuic, Souza e Araujo (2003), está geralmente associada a fatores como, velocidade de construção, repetição de componentes e/ou de ambientes onde se enquadram edificações como: hotéis; unidades “célula” de apartamentos; residências de estudantes; edifícios educacionais; unidades de banheiro; edifícios comerciais, hospitais, construções comerciais tais como, fast foods, postos de gasolina, etc. Apesar de a construção modular não ser muito comum no Brasil, em função exatamente do baixo grau de industrialização da construção civil, em países como Inglaterra e Japão ela é realidade e com perspectivas futuras promissoras. Nas figuras 10 e 11 é possível visualizar exemplos de construção modular.

Figura 10. Nagakin Capsule Tower (Tóquio no Japão) Fonte: World Architecture News, 2006.

Figura 11. Murray Groove Apartments (Londres, Inglaterra) Fonte: Yorkon, 2007.

A viabilização do uso de módulos pré-fabricados na construção depende da capacitação técnica dos agentes do processo de construção relacionados às etapas de projeto, produção, transporte e montagem. Para maior eficiência, produtividade e qualidade na fase inicial do empreendimento, o projeto em construção modular deve ser realizado por uma equipe multidisciplinar

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composta por especialistas de diversas áreas. A equipe formada deverá ser norteada por métodos e ferramentas de engenharia simultânea12. Segundo Caiado (2005), projetar produtos para a fabricação exige uma coordenação entre o projeto do produto e o projeto do processo a fim de reduzir os custos de produção. Se o produto ficar com o custo que não permita a obtenção de lucro pela empresa, ele representará um fracasso. Ainda, segundo Caiado (2005), o projetista do produto deve trabalhar com o projetista do processo (responsável pelo planejamento da obra) porque um projeto inadequado pode impossibilitar uma produção com métodos mais econômicos, dificultando operações, necessitando de remoção de material excessivo, produção de lotes de trabalho pequeno devido a falta de padronização das peças. O projeto ainda tem que prever peças intercambiáveis... Segundo Nuic, Souza e Araujo (2003), a modulação na construção civil envolve uma grande gama de considerações relacionadas ao número de componentes, às condições de fabricação, às condições de montagem, às condições de execução e, principalmente, à conciliação de todos estes fatores em projeto. É chamada de Coordenação Modular13 a coordenação de todos esses elementos, o que envolve aspectos importantes como: a repetição, a organização, a formação de padrões e a concepção a partir de malhas geométricas. Dessa forma, a Coordenação Modular, como ferramenta projetual da Construção Modular visa a possibilitar a intercambialidade entre os componentes construtivos e, por conseqüência, uma maior produtividade de fabricação e montagem dos módulos no canteiro de obras. A construção modular baseada na pré-fabricação do módulo construtivo se diferencia da construção tradicional devido à realização das etapas de conversão em uma unidade fabril e à transformação do canteiro de obras em uma zona de fluxos e montagem.

Segundo Fabricio et al. (2002) a engenharia simultânea pode ser entendida como a gestão seqüencial de projetos através de práticas de colaboração simultânea. 13

Segundo Lucini (2001, apud BALDAUF, 2004), entende-se por Coordenação Modular como “o sistema modular de referência que a partir de medidas com base em um módulo predeterminado, compatibiliza e organiza tanto a aplicação racional de técnicas construtivas como o uso de componentes em projeto e obra, sem sofrer modificações”.

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Segundo Lawson et al. (1999), a construção modular mais desenvolvida atualmente é a do Japão. Nas figuras 12 a 17, é possível visualizar exemplos de edificação utilizando o sistema de construção modular na Europa, Estados Unidos e Japão.

Figura 12. Hotel em construção modular em LSF Fonte: SCI, 2006.

Figura 14. Unidade sanitária modular em LSF. Fonte: SCI, 2006.

Figura 16. Posto de gasolina em construção modular em LSF Fonte: Lawson et al, 1999.

Figura 13. Edificação residencial em construção modular em LSF. Fonte: SCI, 2006.

Figura 15. Ampliação de edificação utilizando varandas em módulos préfabricados em LSF Fonte: SCI, 2006.

Figura 17. Escola em construção modular em LSF Fonte: SCI, 2006.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

2.2.4.

Construção modular em LSF – Light Steel Framing

Em alguns países como Suécia, Inglaterra e Japão vêm sendo desenvolvidos sistemas de construção modular em LSF - Light Steel Framing – com publicações de manuais e artigos científicos a respeito do tema. No Brasil, apesar de existirem construtoras e profissionais especializados em construções em LSF, até o término deste trabalho desconhecia-se o desenvolvimento de um método nacional de construção modular utilizando a tecnologia. Os motivos para a falta de interesse no setor da construção civil nacional até o momento podem ser: • insegurança quanto à viabilidade técnica; • insegurança quanto à aceitação de mercado; e • insegurança financeira de investir. Há de se destacar as vantagens e aplicabilidades diferenciadas que a construção modular em LSF apresenta em relação às demais tecnologias construtivas com possibilidade de aceitação em nichos de mercado que possuem o interesse e dispõem de capital para financiar uma edificação com curto prazo de construção. Dessa forma, segundo Lawson et al. (1999) a construção modular em perfis de aço leve é favorecida pelos seguintes fatores: • formato e tipo de edificação e compartimentação, favorecendo ou não o uso econômico do módulo estrutural; • altura da edificação e a viabilidade técnica e econômica da opção pela construção modular; • possibilidade de desenvolvimento de complementos especiais de acordo com a exigência da sua arquitetura como varandas e detalhes de fachada; • viabilidade econômica diante do tipo e da quantidade de módulos a serem utilizados; • restrições locais de transporte;

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• disponibilidade de componentes e soluções técnicas para a construção modular em perfis de aço leve. Quanto ao formato e tipo de edificação, a construção modular se adapta mais a condições em que haja grande repetição de compartimentos com mesma área e características

espaciais

semelhantes.

desenvolvimento

de um

sistema

padronizado aumenta a viabilidade econômica de utilização de módulos préfabricados para construções de pequeno porte. Do ponto de vista da montagem no canteiro de obras, Lawson et al.(1999) afirmam que a construção modular se adapta mais a condições em que o tempo de construção tenha que ser o mais rápido possível e em que as dimensões do canteiro de obras sejam restritas. Do ponto de vista gerencial de projeto e de produção, Lawson et al. (1999) evidenciam a importância da participação dos projetistas na produção dos módulos e dos profissionais de produção na definição dos diversos projetos necessários a construção modular. No caso do Brasil, ao se tratar de produção industrial e de construção civil, existem responsabilidades distintas que precisam ser definidas na viabilização da construção modular. Os requisitos de desempenho das edificações (ISO 6241/1984), por exemplo, é uma condição que envolveria a responsabilidade de diversos agentes, desde os projetistas, os responsáveis pela produção dos módulos, os responsáveis pelo transporte e montagem no canteiro de obras e os fabricantes de componentes. Na Suécia existe um sistema construtivo em construção modular em LSF chamado Open House System (OHS) que segundo Birgersson (2004) baseia-se em um modelo de produção chamado “Produção em Massa Flexível”, que tem como objetivo aplicar diversas soluções de design industrial para as mais diferenciadas demandas do mercado de edificações. Na figura 18, é possível visualizar a instalação de um módulo construtivo com planta em “L” no sistema Open House System durante a montagem de uma edificação.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 18. Construção Modular em LSF no Sistema The Open House System Fonte: Birgersson, 2004.

2.3. CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF: CONCEPÇÃO E CRITÉRIOS DE DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS DE EDIFICAÇÕES MODULARES.

Nesta etapa do trabalho são analisados os condicionantes técnicos relativos à concepção e à definição do sistema de Construção Modular em LSF e os principais subsistemas construtivos (estrutura, vedação) necessários para o desenvolvimento de um Ensaio Projetual (Capítulo 3). Para melhor entendimento, tornam-se necessárias as definições de sistema e de subsistema construtivos. Segundo Picarelli (1986) apud Braga (1998) sistema construtivo é a conformação de um “conjunto de partes, mediante regras de combinação, de modo a construir um determinado produto final”. Dessa forma, as partes são os subsistemas (construtivos) que conformam um sistema (construtivo) maior. Para o desenvolvimento de um ensaio projetual de construção modular em LSF, existem prerrogativas básicas a serem definidas com relação ao sistema construtivo. Com relação à concepção modular do sistema construtivo, por exemplo, segundo Lawson et al. (1999) existem duas formas possíveis:

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• cada módulo corresponde a uma unidade compartimentada autônoma e • os módulos funcionam combinados, formando compartimentos maiores (ver figura 19). Quanto às características estruturais do sistema construtivo, Lawson et al.(1999) afirmam que os módulos podem ser: • estruturais, onde as cargas são suportadas pelos montantes que constituem o módulo; • não estruturais em que as cargas são suportadas por uma estrutura auxiliar composta por pilaretes e vigas construídas separadamente; e • do tipo Shutter onde os perfis servem de fôrma para a execução in loco de paredes e lajes de concreto.

Figura 19. Esquema de tipos de módulos quanto a sua concepção Fonte: Adaptado de Lawson et al.,1999.

Uma premissa importante para o desenvolvimento de um Ensaio Projetual de Construção Modular em LSF é entender o seu sistema de fabricação, diferente da construção em LSF tradicional (Método Stick e por painéis) por possuir a maior parte das etapas de construção realizadas em uma unidade fabril. As etapas de produção do sistema de construção modular sueco Open House System, por exemplo, são as seguintes: • confecção, corte e montagem de estruturas;

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• corte e montagem de painéis de vedação; • passagem da maior parte dos dutos, fiações e tubulações relativas à distribuição interna dos serviços de energia, água e esgoto; • maior parte do acabamento; e • maior parte dos equipamentos elétricos e hidrossanitários. As etapas que não são realizadas dentro da unidade fabril são aquelas intrínsecas ao local de implantação como, por exemplo, ligações com as redes de serviço existentes (água, esgoto, energia, gás), urbanização, paisagismo e fundações. É possível também que outras atividades sejam necessárias no canteiro de obras. No entanto, estas irão variar de acordo com a solução construtiva adotada em projeto. No sistema de construção modular OHS - Open House System, as atividades que não fazem parte do sistema modular são os sistemas de cobertura, as escadas, os elevadores e algumas etapas de acabamento. Para a realização de um ensaio projetual, de acordo com Birgersson (2004), os projetistas de edificações modulares devem estar aptos a tomar diversas decisões incomuns em outros tipos de construção e ter conhecimentos específicos relativos à: • limitações dimensionais dos módulos de acordo com a capacidade de transporte do local de produção até o local de construção; • princípios e capacidade estrutural do sistema LSF; • princípios de ligação em instalações elétricas, hidráulicas, sanitárias, dentre outras; • funcionamento dos equipamentos de transporte vertical; e • conhecimento sobre as melhores opções de acabamento para serem realizados em unidade fabril. No sistema de construção modular sueco OHS, os módulos possuem dimensões externas máximas de 11,2 metros x 3,8 metros x 2,9 metros (Comprimento x Largura

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x Altura), dimensões internas de 11,0 metros x 3,6 metros x 2,55 metros (Comprimento x Largura x Altura) e peso total entre 5 e 9 toneladas. De acordo com Lawson et al. (1999), a concepção de módulos com dimensões similares as de contêineres criariam a possibilidade de extrapolar a produção para fins de exportação. Módulos com as dimensões nominais de contêineres de 20ft (Largura=2,438

Comprimento=6,06m

Altura=2,59m)

40ft

(Largura=2,438 m, Comprimento=12,192m e Altura=2,59m)14 aumentariam também a produtividade do transporte rodoviário pelo fato de as dimensões serem adequadas à capacidade dimensional e à produtividade dos meios de transporte disponíveis.

2.3.1.

Subsistema estrutural

Não é objetivo desta dissertação o aprofundamento nas questões relativas a cálculo estrutural de construção modular em LSF. No entanto, por se tratar de uma tecnologia pouco conhecida no Brasil, considera-se necessário abordar, mesmo que superficialmente, questões como: • conceito e funcionamento da estrutura; e • subsistemas e componentes estruturais. Segundo Rodrigues (2006), o conceito estrutural do sistema LSF se baseia em dividir as cargas da estrutura nos diversos elementos estruturais que o compõem. Os componentes (painéis) que compõem o sistema estrutural atuam tanto no sentido vertical, funcionando como paredes portantes quanto no sentido horizontal funcionando como lajes. Os painéis que atuam no sentido horizontal possuem vigas de piso que descarregam suas cargas diretamente sobre os montantes dos painéis portantes, obedecendo ao

A denominação usual de contêineres é derivada da Medida norte americana “pé internacional” ou “pé” cujo símbolo internacional é “ft”. De acordo com o S.I – Sistema Internacional de Unidades, 1 pé ou 1 “ft” equivale a 30,48cm.

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conceito de estrutura alinhada ou (in-line framing) onde os painéis, tanto horizontais como verticais, compostos por perfis justapostos modularmente, fazem a distribuição das cargas axiais, de maneira uniforme pelo sistema estrutural até a fundação da edificação. A modulação, geralmente de 400 mm ou 600 mm, também tem a função de aperfeiçoar os custos e a mão-de-obra de execução, adequando-se à modulação dos demais materiais construtivos da edificação, tais como painéis de vedação internos e externos. A construção modular em perfis de aço leves, como no caso de construções acima de 8 (oito) pavimentos (Birgersson, 2004), pode necessitar de reforço estrutural como pilares e vigas independentes dos módulos. Este método é utilizado no sistema Open House System - OHS. No sistema OHS, os módulos pré-fabricados a partir de painéis verticais e horizontais são conectados a pilaretes de aço de maior espessura que os perfis LSF, previamente implantados no canteiro de obras. No sentido horizontal, são fixadas vigas metálicas que servem para travar o conjunto. Na figura 20, é possível visualizar uma edificação construída no método Tubular Framework similar ao sistema OHS. Em sua dissertação de mestrado, Caiado (2005) faz um ensaio projetual de uma edificação comercial de 5 (cinco) pavimentos partindo de um sistema construtivo similar ao Tubular Framework. Nesse ensaio utilizou módulos pré-fabricados apoiados em pilaretes e vigas tubulares metálicas internos aos painéis de fechamento dos módulos (ver figuras 21, 22 e 23).

Figura 20. Construção modular em LSF na Finlândia no sistema Tubular Figura 21. Concepção modular utilizando de perfis Framework tubulares Fonte: Lawson et al., 1999. Fonte: Caiado, 2005.

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Figura 22. Exemplo de ligação entre módulos Figura 23. Edificação de 5 (cinco) pavimentos em estrutura tubular estruturada em perfis tubulares Fonte: Caiado, 2005. Fonte: Caiado, 2005.

A baixa espessura característica dos perfis do sistema LSF impossibilita a construção de edificações com muitos pavimentos, tornando-se necessário, para esses casos, a utilização de estrutura auxiliar. Desconhece-se estudos mais aprofundados sobre este assunto. No entanto, baseando-se nos exemplos construídos, é possível considerar como viável a utilização de construção modular sem reforço estrutural para edificações de até 5 (cinco) pavimentos. O sistema estrutural de construção modular em LSF sem reforço é dividido em dois grupos de subsistemas: verticais e horizontais. Os subsistemas horizontais correspondem às lajes de piso e de teto e os subsistemas verticais aos painéis de parede. 2.3.1.1. Estrutura vertical Os painéis correspondentes ao subsistema vertical da edificação podem ser estruturais (portantes) quando possuem a função de distribuição das cargas verticais da edificação, ou não estruturais, quando possuem somente a função de vedação. Os painéis estruturais são compostos por guias e montantes, estes responsáveis pela transmissão das cargas verticais na estrutura. Em painéis sem aberturas, a carga é transmitida diretamente aos montantes; em painéis com aberturas, como no caso de portas e janelas, haverá necessidade de reforços, como vergas e ombreiras. As estruturas de reforço de aberturas deverão ser definidas junto ao cálculo estrutural, mas existem algumas técnicas que possibilitam o pré-dimensionamento conforme o tamanho da abertura (Consulsteel, 2002 apud FREITAS e CRASTO,

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2006). Na figura 24 é possível visualizar o dimensionamento dos reforços das aberturas (ombreiras) em função do número de montantes interrompidos.

Figura 24. Exemplo de estruturas de reforço do tipo ombreiras em janelas Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

A solução para aberturas é bem mais simples no caso de painéis não-estruturais por não haver cargas verticais e, assim, não haver necessidades do uso de vergas nem de ombreiras.

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De acordo com Lawson et al.(1999), é possível fazer o pré-dimensionamento da estrutura em LSF a partir de alguns princípios conforme quadro 1:

Tipo de Painel

pé direito (metros) 3.0

2.5

3.5

altura x espessura (do perfil) Não estrutural*

75 x 1.2

75 x 1.6

Estrutural até 3 100 x 1.6 100 x 2.4 pavimento Estrutural até 5 150 x 2.4 150 x 2.4 pavimentos Obs1: Montantes posicionados a cada 400 mm. *Obs2: Carga de vento considerada de≤0,75 kN/m². Quadro 1. Pré-dimensionamento de painéis de fechamento vertical Fonte: Adaptado de Lawson et al., 1999.

100 x 1.6 120 x 2.4 150 x 3.2

2.3.1.2. Estrutura horizontal de piso Existem pelo menos dois tipos de lajes utilizadas no sistema estrutural em LSF: a laje de concreto com fôrma de aço incorporada ou laje mista, e as lajes secas. A laje mista (figura 25) é composta por uma chapa geralmente ondulada ou trapezoidal aparafusada nas vigas de piso em LSF que, além da função estrutural, funcionam como forma para a camada superior de concreto.

Figura 25. Execução de mista para construção em LSF Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

As lajes secas são feitas a partir de placas aparafusadas nas vigas de piso desempenhando a função de diafragma horizontal. As placas mais utilizadas na laje seca são os painéis OSB. Há também as placas cimentícias, recomendadas para o

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

uso em áreas úmidas, que são assentadas sobre painéis OSB com maior resistência à flexão. A utilização de lajes secas possui certas vantagens com relação à utilização da laje mista por possuir menor peso próprio, proporcionar maior velocidade de construção e ser um método de construção mais limpo realizado a seco. Diante desses motivos seu estudo será mais aprofundado nesta dissertação. Nas lajes secas, também se aplica o conceito de in-line framing de distribuição das cargas sob os painéis portantes, onde os perfis das vigas de piso são ligados diretamente aos montantes do sistema vertical (perfis do tipo Ue - U enrijecido). As vigas de piso são os principais componentes das lajes secas possuindo a função de suportar as cargas de piso e transmiti-las às paredes portantes. Existem ainda outros componentes necessários à transmissão de esforços e arremates nas lajes em LSF como sanefas, enrijecedores, vigas de borda, vigas compostas e fitas metálicas. Nas figuras 26, 27 e 28, é possível visualizar o sistema estrutural de lajes secas no sistema LSF.

Figura 26. Exemplo planta de laje em LSF Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

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Figura 27. Isométrica em corte da estrutura de piso em LSF Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

Figura 28. Vigas da laje de piso com fechamento em placas de OSB Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

Quanto às patologias, segundo Lawson et al. (1999) as mais freqüentes em lajes secas no sistema LSF são: • flambagem local por compressão na chapa componente; • flambagem lateral com torção ( FLT); • danos durante o içamento através de altas e diversas solicitações não previstas em cálculo;

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

• esmagamento do painel de piso solicitado a cargas e reações excessivas; • efeitos combinados de dobra, esmagamento e cisalhamento dos painéis de piso; e • patologias em função de vibrações no piso causadas por impactos, instalações hidro-sanitárias e equipamentos. A vibração de pisos é um fenômeno mais comum em estruturas metálicas e deve ser considerado no cálculo estrutural. Este fenômeno tem sido tema de várias publicações nacionais e estrangeiras. Além do desconforto ao usuário, a vibração excessiva de pisos pode causar danos irreparáveis à estrutura, além de acidentes. Segundo Crasto (2005), o travamento horizontal, mediante o uso de fitas metálicas e enrijecedores (ver figuras 29 e 30), é um recurso existente para se evitar fenômenos como a vibração, o deslocamento e a flambagem lateral por torção das vigas de piso. Os cálculos estruturais para prevenir ou manter as vibrações de piso em níveis confortáveis ao usuário e de segurança à estrutura levam em consideração as variáveis referentes à freqüência das cargas aplicadas, a freqüência natural do piso acabado, entre outras. O estudo de vibrações de piso não será mais aprofundando nesta dissertação. No entanto, cabe ressaltar que edificações no sistema LSF destinadas a usos em que haja um grande fluxo de pessoas, que possuam atividades que gerem vibrações no piso, tais como danças, e/ou equipamentos que causem vibrações na estrutura, devem ter atenção especial em relação ao cálculo estrutural. Com relação às outras possibilidades estruturais das lajes no sistema LSF é ainda possível a utilização de lajes em balanço. Segundo Rodrigues (2006), seriam mediante prolongamento (no máximo metade) das vigas da laje adjacente ou por meio do prolongamento (o dobro do balanço) de vigas para dentro da construção, transversalmente às vigas da laje adjacente existente (ver figuras 29 e 30).

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 29. Balanço com prolongamento das vigas de piso da laje adjacente Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

Figura 30. Balanço com vigas prolongadas transversais às vigas da laje adjacente Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

Segundo Rodrigues (2006), diante da necessidade de pequenos desníveis entre pisos, no caso das lajes secas, basta à utilização de perfis de alma menor, como vigas de piso, transpassando as vigas de borda (sanefas) através de furos em sua alma (ver figura 31).

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 31. Balanço em laje seca com diferença em relação à laje interna Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

No caso da construção em método modular, os balanços mais econômicos são os que se enquadram dentro da modulação proposta, possibilitando dessa forma tirar proveito da linha de produção já existente. Neste caso, são mais comuns os avarandados em construção modular com apoios e sem balanço (ver figura 32).

Figura 32. Exemplo de avarandado em construção modular sem balanço, em LSF Fonte: Birgersson, 2004.

Lawson et al. (1999) (ver quadro 2), propõem um modelo de pré-dimensionamento para os perfis que conformam os painéis de piso.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Vão máximo (m) Dimensões da Alma Edificações Residenciais Edificações Comerciais (Altura x Espessura) (Carga de 250 Kg/m²) (Carga de 250 Kg/m²) (mm) 150 x 1.2 3.6 3.2 150 x 1.6 3.8 3.5 175 x 1.2 3.9 3.6 175 x 1.2 4.2 3.9 200 x 1.2 4.1 3.8 200 x 1.2 4.5 4.2 Quadro 2. Comprimento máximo das vigas transversais de piso Fonte: adaptado de Lawson et al, 1999. Notas: (1) Distância entre vigas de 400 mm (2) Peso próprio da laje de 32 kg/m2

2.3.1.3. Estrutura horizontal de cobertura Segundo Lawson et al. (1999), o sistema de cobertura utilizado na construção modular em perfis de aço leves é um sistema à parte, fabricado e montado no canteiro de obras, separadamente da estrutura dos módulos estruturais. O sistema de cobertura pode ser caracterizado pela sua inclinação. As coberturas com baixa inclinação são mais facilmente resolvidas com a utilização de lajes úmidas com caimento e através de utilização de treliças em vãos maiores. Já as coberturas com maior inclinação possuem o mesmo princípio de alinhamento estrutural in line framing das lajes secas, sendo constituídas de perfis com funções estruturais distintas como terças e tesouras. O sistema de cobertura deve ser calculado para suportar diversos tipos de cargas, sendo as mais comuns: • peso próprio da vedação (telhas, componentes de fixação e arremates); • peso próprio dos materiais de isolamento acústico quando estes forem especificados em projeto; • equipamentos

e componentes

da edificação apoiados

cobertura

(compressores de ar-condicionado, caixa d’água e etc.); • circulação de operários durante a montagem da cobertura e instalação de equipamentos; e

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

• cargas acidentais de chuva, vento e neve dependendo do clima local. As coberturas, na maioria dos casos, precisam de sistemas de contraventamento, sendo geralmente os mesmos sistemas utilizados nos painéis verticais e horizontais, salvo as diferenças de dimensionamento em função das solicitações determinadas em cálculo estrutural. No sistema sueco Open House System, as estruturas de cobertura são feitas in-loco, o que, segundo Birgersson (2004), é uma solução menos vantajosa do ponto de vista técnico e econômico que se produzidas em uma unidade fabril (ver figura 33).

Figura 33. Exemplo de estrutura de cobertura inclinada, em LSF Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

2.3.1.4. Estabilidade estrutural A construção a seco caracteriza-se por componentes ligados entre si através de ligações mecânicas, geralmente mais suscetíveis a instabilidades que as ligações químicas (úmidas). Dessa forma, existem componentes e métodos construtivos específicos para garantir a estabilidade da edificação e a rigidez da estrutura como um todo. Placas do tipo OSB – Oriented Standard Board – fixadas aos painéis de vedação vertical possuem tanto a função de componente de vedação quanto a de dar rigidez ao painel (efeito diafragma). As placas OSB são compostas por tiras de madeira orientadas perpendicularmente e prensadas sob alta temperatura.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Segundo Freitas e Crasto (2006), existem recomendações para utilização das placas OSB tais como: • reforço estrutural nas quinas da edificação no local de fixação das placas (ver figura 34); • a união das placas, que devem ter no mínimo 1,20m de largura nas bordas dos painéis, não deve coincidir com os vértices de aberturas e; • juntas verticais devem ser desencontradas (ver figura 35); e • a

união

placas

adjacentes

deve

ser

efetuada

com

parafusos

desencontrados entre as duas placas. A fixação das placas OSB segundo Freitas e Crasto (2006) é geralmente feita através de parafusos autoperfurantes ou autoatarrachantes que, segundo Grubb e Lawson (1997) apud Freitas e Crasto (2006), deverão estar espaçados no máximo 150 mm em todo o perímetro da placa e no máximo 300 mm nos montantes intermediários.Segundo Lawson et al. (1999), na construção modular em LSF a estabilidade geral da estrutura depende ainda do travamento dos diversos módulos que constituem a edificação, por meio de um componente específico (conector) (ver figura 36).

Figura 34. Reforço estrutural através de perfis auxiliares para fixação de painéis OSB Fonte: Freitas e Crasto, 2006

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 35. Recomendações de fixação de painéis OSB de centro Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

Figura 36. Exemplo de componente de ligação (conector) entre os módulos Fonte: adaptado de Lawson et al, 1999.

Existem ainda outros componentes que auxiliam na estabilidade estrutural como, por exemplo, as fitas e os bloqueadores, que possuem a função de interligar e travar os perfis com função estrutural, no sentido oposto da sua solicitação estrutural. Os contraventamentos em fitas de aço galvanizado, na forma de “X, K, V ou Λ”,

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

possuem a função de absorver as cargas paralelas provenientes das ações do vento que incidem nos painéis horizontais e verticais e de cobertura da estrutura. 2.3.1.1. Características do perfil de aço leve Segundo Rodrigues (2006), o sistema estrutural LSF é formado por perfis estruturais de aço leves, produzidos a partir da perfilação de bobinas de aço zincado de alta resistência (ZAR) de espessura nominal entre 0,80 mm e 3,00 mm (elementos não estruturais podem ter menor espessura), revestidas com zinco ou alumínio-zinco através do processo de imersão a quente ou eletrodeposição. O sistema de construção em LSF no Brasil é baseado principalmente nos Perfis U e Ue (ver quadro 3). Existe ainda o perfil L responsável por realizar conexões do tipo cantoneira entre os perfis, o perfil Cartola responsável pelo ripamento de telhados que utilizam telhas metálicas e as tiras planas utilizadas na estabilização de painéis. Secção Transversal

Designação NBR 6355:2003

Utilização

U simples (U)

Guia Ripa Bloqueador Sanefa

U enrijecido (Ue)

Bloqueador Enrijecedor de alma Montante Verga Viga

Cartola (Cr)

Ripa

Cantoneira de abas iguais (L)

Cantoneira

Quadro 3. Perfis utilizados no sistema Light Steel Framing Fonte: Adaptado de NBR 15253:2005.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Além dos perfis usualmente utilizados no Brasil, existem outros perfis com características mais específicas desenvolvidos principalmente nos países em que o sistema construtivo se encontra em um patamar tecnológico mais avançado. Na Inglaterra, por exemplo, existem variações de perfis de aço leves formados a partir dos perfis do tipo U e Z possibilitando uma maior adaptação do sistema construtivo às solicitações de projeto (ver figura 37).

Figura 37. Perfis de aço leve formados a partir de perfis U e Z Fonte: Lawson et al.,1999.

A utilização de perfis formados a frio na Construção Modular, segundo Lawson et al. (1999), proporciona certos benefícios tais como: • boa rigidez durante transporte e içamento; • facilidade e rapidez na fabricação dos módulos estruturais; • leveza, facilitando etapas de transporte e fabricação e reduzindo custos referentes à fundação; • boa resistência a cargas verticais;

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

• adequabilidade a pisos de grandes dimensões; • boa adaptação a componentes de isolamento termo-acústico; • facilidade de ligação com diversos componentes de vedação; • possibilidade de fabricação de componentes com exatidão dimensional; • possibilidade de conexões resistentes; • durabilidade e longa vida útil; e • boa resistência ao fogo.

2.3.1.2. Fundações As fundações em construções em LSF são geralmente menos solicitadas que em construções tradicionais devido ao menor peso dos componentes construtivos, como por exemplo, os perfis de aço leves. Outra característica interessante das construções em LSF são as cargas distribuídas de maneira uniforme nos vários perfis que compõem os painéis portantes da edificação possibilitando fundações diretas ao invés de fundações indiretas. Os tipos de fundação usualmente adotados em construção de LSF são as fundações do tipo sapata corrida e também do tipo radier. O radier é utilizado para construções em LSF que não possuem ou necessitem de vigas de piso no primeiro pavimento e que, dessa forma, descarregam as cargas dos painéis portantes diretamente sobre a fundação, sendo uma opção bastante prática e econômica. O radier faz a distribuição das cargas da edificação no solo por toda a sua área e principalmente sob as paredes portantes e colunas onde há uma maior incidência de cargas (ver figura 38). Neste tipo de fundação, é necessário um cuidado especial com relação à infiltração de água na construção, sendo recomendado um contrapiso a, no mínimo, 15cm de altura do solo (FREITAS e CRASTO, 2006). A sapata corrida é geralmente utilizada em construções em LSF quando há necessidade de afastamento do nível da construção em relação ao nível do solo,

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

seja por umidade ascendente, por infiltração de águas ou mesmo por necessidade de utilização do espaço abaixo da edificação para a instalação de algum tipo de equipamento (ver figura 39). Lawson et al. (1999), afirmam ainda que o sistema de fundação indireta utilizando estacas é uma outra possibilidade para solos muito fracos ou para situações como o caso da rede Mc Donald’s, que optou por padronizar o sistema construtivo de todas as filias da rede, inclusive o sistema de fundações, para se adaptar às piores solicitações estruturais possíveis.

Figura 38. Fundação do tipo radier Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

Figura 39 . Fundação do tipo Sapata Corrida Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

No sistema construtivo de construção modular sueco Open House System os módulos ficam apoiados em pilaretes com fechamento por meio de cintamento de concreto entre os módulos e o solo. No interior do cintamento é colocada uma camada de argila expandida sob manta geossintética (ver figura 40). A vedação proporcionada pelo cintamento tem objetivo de impedir a entrada de ar e a transmissão de temperatura do solo para a edificação por convecção. Esta solução é indicada para edificações em locais de clima frio e/ou temperado.

Figura 40. Cintamento em concreto no sistema Open House System Fonte: Birrgersson, 2004.

A escolha do tipo de fundação irá depender ainda de fatores técnicos como planialtimetria do terreno, tipo de solo, nível do lençol freático e capacidade de carga do solo.

2.3.2.

Subsistema de vedação vertical

Os subsistemas construtivos de vedação em LSF podem ser caracterizados segundo o método construtivo, da seguinte forma: • utilizando argamassa de assentamento formando painéis úmidos ancorados horizontalmente na estrutura; e

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

• utilizando placas rígidas pré-fabricadas, interligadas a seco e paginadas de acordo com a modulação estrutural com juntas aparentes ou não. (ver figuras 41 e 42)

Figura 41. Vedação vertical com fechamento úmido utilizando argamassa Fonte: adaptado de Lawson et al.,1999.

Figura 42. Vedação vertical em técnica construtiva com fechamento seco Fonte: adaptado de Lawson et al.,1999.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Segundo Freitas e Crasto (2006), no sistema LSF, de maneira geral, é mais comum a utilização de componentes de vedação industrializados, como chapas e placas, por possuírem geralmente medidas padronizadas, e por possibilitarem uma construção seca eliminando a maior parte das etapas de execução que utilizam técnicas úmidas através da utilização de argamassas. Componentes de vedação industrializados também são amplamente utilizados em construções modulares em LSF em países como Japão e Inglaterra, que dispõem de uma grande variedade de componentes e subsistemas desenvolvidos para situações específicas. Entende-se, portanto, que a utilização de componentes de vedação vertical industrializados apresenta-se como a alternativa técnica mais viável para a construção modular em LSF, razão pela qual os demais sistemas de vedação vertical não serão estudados nesta dissertação. Os componentes de vedação precisam ter os pré-requisitos necessários às exigências dos usuários de conforto de acordo com norma ISO 6241:1984, sendo estes: •

segurança estrutural;

•

segurança ao fogo;

•

estanqueidade;

•

conforto termo-acústico;

•

conforto visual;

•

adaptabilidade ao uso;

•

higiene;

•

durabilidade; e

•

economia.

Durante o desenvolvimento da pesquisa, foram estudados o desempenho de vários subsistemas, técnicas e métodos construtivos em diversas publicações nacionais e

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

estrangeiras.

entanto,

por

razões

compatibilidade

dos

resultados

apresentados nas publicações com as características bioclimáticas locais, optou-se nesta revisão bibliográfica, por analisar apenas os sistemas e componentes de vedação que vêm sendo utilizados e pesquisados no Brasil. No Brasil, os principais componentes de vedação vertical utilizados em construções no sistema LSF são as placas de gesso acartonado, as placas cimentícias, as placas OSB e o siding vinílico (ver figuras 43, 44, 45 e 46), havendo ainda a possibilidade de utilização de painéis de aço, chapas metálicas, painéis de granito, etc., usualmente aplicados em conjunto com outros sistemas construtivos. Os componentes citados podem compor diversos subsistemas de vedação, diversidade esta associada a propriedades específicas como resistência à umidade, resistência ao fogo, resistência a grandes vãos, isolamento térmico e isolamento acústico (Krüger, 2000).

Figura 43. Fechamento em painéis OSB Fonte: Autor,2007.

Figura 44. Fechamento em painéis em gesso acartonado Fonte: Autor,2007.

Figura 45. Instalação de painéis de chapas cimentícias com miolo em madeira tratada Fonte: Eternit, 2008.

Figura 46. Fechamento em siding vinílico Fonte: Autor,2007.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

2.3.2.1. Vedação vertical utilizando OSB - Oriented Standard Board Os painéis OSB possuem diversas aplicações na construção civil, desde móveis, batentes de portas, tapumes, fechamento vertical, fôrmas para concreto armado até componentes de construção a seco em LSF utilizados principalmente como componentes de painéis de vedação interno, externo, de pisos e de cobertura, sendo o fechamento externo o de maior utilização. Existem diversos tipos de OSB que são fabricados de acordo com as diversas finalidades distintas. No quadro 4 encontramse as características do OSB e as informações necessárias para especificação do material. Espessura (mm) 6

9.9

15.1

Kg/m²

+0,8 650

+0,4 650

+0,5 620

+0,8 600

18. 6 +0,5 600

N/mm²

3700

N/mm²

1500

N/mm²

Propriedade

Unidade

Tolerância espessura

Resistência a Tração Resistência a Flexão Longitudinal Resistência a Flexão Transversal Módulo de Elasticidade Longitudinal Módulo de Elasticidade Transversal Inchamento 24 horas (Máximo) Tolerância Densidade Tolerância Resistência a Tração Tolerância Resistência a Flexão Tolerância Módulo de Elasticidade Longitudinal Tolerância Módulo de Elasticidade Transversal Expansão Linear Tolerância de Comprimento e Largura Diferença entre diagonais Retilinearidade Umidade

Kg/m³

+ - 30

N/mm²

+ - 0,05

N/mm²

+ - 5,0

N/mm²

+ - 200

N/mm²

+ - 100

+ - 0,10

+ 0 / - 0,32

mm/m

1.3

mm/m %

1.5 3a7

Quadro 4. Características de painéis OSB utilizados em fechamentos de edificações Fonte: Adaptado de Freitas e Crasto, 2006.

25.2 +1,0 580

370 0 150 0 25

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Segundo Freitas e Crasto (2006), o OSB possui propriedades como: boa resistência mecânica, resistência a impactos e boa estabilidade dimensional. O material, no entanto, não deve ser exposto diretamente a intempéries, necessitando de acabamento impermeável em áreas externas e úmidas. O OSB adquire maior resistência à umidade quando tratado contra insetos e microorganismos. Com relação à trabalhabilidade dos painéis, o sistema de montagem e de fixação do material é bastante simples. Consiste em posicionar e aparafusar placas por meio de parafusos (autobrocantes e/ou auto-atarrachantes) em montantes estruturais ou não. 2.3.2.2. Vedação vertical utilizando placas cimentícias As placas cimentícias são chapas delgadas compostas por cimento portland, fibras (celulose ou sintéticas) e agregados podendo ser divididas em dois grupos: • placas com agregados dispostos na matriz cimentícia; e • placas com fibras em forma de malha em ambas as superfícies (como por exemplo as placas GRC). As placas cimentícias são indicadas para áreas sujeitas a intempéries, mas devem sofrer aplicação de tratamento superficial. Segundo Freitas e Crasto (2006), as características que fazem com que o material seja apropriado para uso em áreas externas e molháveis de construções em LSF são: • resistência a impactos; • resistência à umidade; • material incombustível; • baixo peso próprio; • compatibilidade com acabamentos e revestimentos; • trabalhabilidade para manuseio e corte; e • facilidade de montagem.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Freitas e Crasto (2006) afirmam que as dimensões das placas possuem largura fixa de 1,20m, comprimento variável de 2,00m até 3,00m e espessura de 6,8 e 10 mm. No entanto, devido à evolução da construção a seco de maneira geral, atualmente já é possível encontrar no mercado placas com dimensões e espessuras diferentes das apontadas e inclusive sob encomenda com dimensões específicas. As placas atualmente disponíveis no mercado possuem sua aplicabilidade definida de acordo com sua espessura, conforme quadro 5. Espessura da placa

Aplicação Usual Divisórias leves / Paredes secas internas / Locais onde a 6 mm placa não tenha função estrutural Divisórias leves/ Paredes internas e externas/ Áreas secas e úmidas / Locais onde a placa tenha ou não aplicação 8 mm estrutural Divisórias leves/ Paredes internas e externas/ Áreas secas e úmidas / Indicado para locais com aplicação estrutural, com necessidade de resistência a impactos, e de isolamento 10 mm termo-acústico. Quadro 5. Aplicação e espessuras de placas cimentícias Fonte: adaptado de Freitas e Crasto, 2006.

2.3.2.3. Vedação vertical utilizando siding vinílico O siding é um sistema de fechamento composto por filetes horizontais impermeáveis podendo ser vinílicos (PVC), em madeira ou cimentícios, sendo bastante utilizados em construções norte-americanas, onde proporcionam acabamento e estanqueidade aos sistemas de vedação. O siding vinílico vem sendo amplamente utilizado nas construções a seco em LSF no Brasil e é fornecido em barras com 5m de comprimento e 23,7cm de largura. O sistema é bastante eficaz, pois possui soluções para as diversas necessidades de acabamento como: • painéis em forma de barra; • perfis de fixação; • acabamentos para cantos, portas e janelas; • forros de beirais; e • outras peças para decoração.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Segundo Freitas e Crasto (2006), seu acabamento é mais rápido e limpo que revestimentos tradicionais com fechamento externo. Na figura 47 é possível visualizar o detalhe em corte de uma barra de siding do tipo vinílico.

Figura 47. Detalhe do siding vinílico Fonte: MADEX, 2007.

2.3.2.4. Vedação vertical utilizando gesso acartonado O gesso é um dos materiais de construção mais antigos que existem e possui propriedades importantes na proteção contra incêndios e isolamento térmico e acústico. É um material estável, quimicamente neutro e atóxico, que proporciona um bom acabamento de vedação com superfícies lisas e juntas não aparentes, permitindo a aplicação posterior de pintura, cerâmica, papel, etc. As placas de gesso acartonado são compostas por chapas de gesso revestido por uma lâmina de papel tipo cartão em ambos os lados. No sistema LSF, as placas de gesso acartonado são geralmente utilizadas no fechamento de paredes internas estruturais e não estruturais. As placas possuem boa trabalhabilidade e facilidade de montagem, são leves e geralmente são produzidas com uma marcação indicando os locais onde devem ser aparafusadas nos perfis metálicos, compondo um subsistema construtivo conhecido como dry-wall.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

As placas são mais versáteis que os fechamentos em alvenaria tradicional no que diz respeito a composições, curvaturas e formas. Com relação às dimensões, as placas de gesso são geralmente de 1,20m de largura, com comprimento variando de 1,80 a 3,60m e espessura de 9,5mm, 12,5mm e 15mm (SILVA e SILVA, 2003). As placas de gesso (ver quadro 6) acartonado podem ser de 3 tipos: • standard, identificada pela cor creme na face que deve ficar oculta no painel e branca na face aparente, recomendada somente para locais secos e com pouca umidade ; • resistente à umidade, identificada pela cor verde nas duas faces, recomendada para locais com umidade causada por atividades provisórias como sanitários e cozinha; e • resistente ao fogo; identificada pela cor rosa nas duas faces, indicada para locais com solicitação especial de proteção ao fogo, sua composição leva 0,2% em peso de lã de vidro de 3 a 30 mm de comprimento. Tipo de Placa

Espessura (mm)

Massa Específica (kg/m2)

Largura (mm)

Comprimento (mm)

2000/2400/ 2600/3000 2400/2600/ Resistente a Umidade 12,5 / 15 8 a 14.5 1200 3000 2400/2600/ Resistente ao Fogo 12.5 / 15 7.5 a 14.5 1200 3000 Quadro 6. Características dos tipos de placas de gesso acartonado Fonte: KNAUF, 2007. Standard

9.5/12.5/15

7.5 a 14.5

1200

Na figura 48, visualiza-se o sistema de vedação em gesso acartonado, sendo possível identificar os seguintes componentes básicos: • placas de gesso; • perfis U e Ue para estruturação das divisórias; • materiais de isolamento como lãs de vidro ou de rocha; e • dutos flexíveis para passagem de fiação elétrica.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 48. Esquema de composição do sistema drywall Fonte: KNAUF,2007.

Existem diversos subsistemas de vedação e de diversos fabricantes utilizando gesso acartonado. Os subsistemas existentes se diferenciam em função da sua finalidade, conforme é possível visualizar nas figuras 49 e 50.

Figura 49. Isolamento acústico entre ambientes de uma mesma unidade Fonte: KNAUF, 2007.

Figura 50. Chapas impregnadas de silicone em paredes com instalações hidráulicas Fonte: KNAUF, 2007.

As placas sob os montantes do sistema dry-wall, estas devem ser aparafusadas a cada 25cm no montante com distância de 10mm da borda. O parafuso deve ser fixado rente a placa sem danificar o cartão. As juntas entre placas não devem

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

coincidir com os vãos devendo ser cortadas em forma de C ou L. Juntas e parafusos são cobertos com uma capa fina de massa corrida. 2.3.2.5. Vedação vertical utilizando placas de fibrogesso As placas de fibrogesso são placas com combinação de gesso e fibras de celulose indicadas para serem utilizadas como substrato de acabamentos exteriores. A tecnologia é patenteada pela USG – United States Gypsum Company. As placas possuem resistência à umidade superior às placas de gesso acartonado resistindo até um ano sem acabamento externo exposto a intempéries. As placas possuem alta resistência à fixação por parafusos e bom desempenho contra o fogo (ver quadros 7 e 8). A USG, fabricante das placas, oferece ainda a garantia de 10 anos para defeitos de fabricação. Propriedades Físicas

Fibrogesso- 12,5mm

GRC - 12,5mm

Resistência à flexão (lbs) 124 105 Resistência a arrancamento (lbs) 163 78 Espaçamento do parafuso de 8mm em função 142 60 da resistência à ação do vento 114 50 Espaçamento do parafuso de 12mm em função da resistência à ação do vento Quadro 7. Características das placas de fibrogesso comparadas com as placas de GRC Fonte: adaptado de USG, 2007. Características das placas de fibrogesso Largura Padrão Comprimento Padrão Espessura Padrão Peso Embalagem Raio mínimo de curvatura Resistência ao fogo

1220 mm 2440 mm 12,5 mm 11,2 kg/m² 30 placas/palet 10m (seco) 5m ( molhado) Alastramento superior de chamas = 5 Geração de fumaça = 0 Quadro 8. Características gerais das placas de fibrogesso Fonte: adaptado de USG, 2007.

A instalação das placas deve ser de 30 em 30cm nos montantes verticais (parede) e de 15 em 15cm nas estruturais horizontais (forro) distanciados de 5 a 15mm da borda da placa. Assim como as placas de gesso acartonado, os cortes em vãos deverão ser feitos em forma de L ou C sem coincidir com os vãos de abertura.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

2.3.3.

Subsistema de vedação horizontal (lajes)

Esta etapa do trabalho se dedica somente aos sistemas de vedação horizontal do tipo laje seca, em que o fechamento é feito em painéis compostos por um substrato em madeira (geralmente OSB), suportando esforços de tração, e um contrapiso cimentício (pré-fabricado ou moldado in loco), suportando esforços de compressão, e acabamento. Segundo Crasto (2005), umas das principais vantagens do uso da laje seca é o menor peso próprio e a não necessidade de uso de água nesta etapa da obra. No caso da construção modular, a laje seca é a melhor opção no que diz respeito à produtividade de execução dos módulos em unidade fabril, sendo esta opção amplamente mais utilizada em países em que a construção modular é mais desenvolvida, como na Inglaterra e Suécia (ver figura 52). A laje seca é interessante também por possibilitar a redução do nível de ruído entre um pavimento e outro através do uso de material isolante como a lã de vidro entre as vigas e a manta em polietileno expandido entre os painéis OSB (contrapiso) e a estrutura (ver colocação da lã mineral entre vigas na figura 51).

Figura 51. Montagem da laje seca em unidade fabril de construção modular na Suécia Fonte: Lessing, 2003.

Segundo Crasto (2005), a laje seca consiste no uso de placas rígidas aparafusadas às vigas de piso, servindo como contrapiso e podendo desempenhar a função de diafragma (dar rigidez estrutural), desde que as placas sejam dimensionadas para tal finalidade.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

O material mais empregado no fechamento horizontal na construção modular em LSF é o OSB. Segundo Crasto (2005), o OSB 18 mm de espessura é o mais utilizado por favorecer o uso como diafragma horizontal e ainda ser leve e de fácil instalação (ver figuras 52, 53 e quadro 9).

Figura 52. Sentido de instalação das placas de OSB na laje do sistema LSF Fonte: MASISA, 2007.

Figura 53. Esquema de detalhe de fechamento horizontal utilizando placas OSB Fonte: Consulsteel, 2007.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Substrato OSB + Revestimento Espaçamento máximo entre vigas

Espessura mínima

40,5 cm 61 cm 81 cm 122 cm

15 mm 18 mm 22 mm 28 mm

Quadro 9. Relação do espaçamento mínimo entre vigas e espessura dos painéis Fonte: SBA – Structural Board Association apud MASISA, 2007.

Segundo Crasto (2005), nas áreas molhadas é recomendado o uso de placas cimentícias, por possuírem maior resistência à umidade, associadas a uma base contínua de OSB conferindo maior resistência a flexão (LOTURCO, 2003, apud CRASTO, 2005). Os pisos sobre a laje seca podem ter tanto aplicação seca (tabuados, carpetes) quanto úmida (cerâmicas, granitos de pequenas dimensões, etc.) (ver figura 54).

Figura 54. Tipos de assentamentos de pisos utilizando placas cimentícias Fonte: Brikawall, 2004, apud Caiado, 2005.

2.3.4.

Subsistema de vedação horizontal (cobertura)

As coberturas, de maneira geral, possuem as funções primordiais de proteger a edificação contra as intempéries, de propiciar conforto aos usuários e, conforme o caso, de desempenhar função estética. A construção em LSF permite os mais diversos tipos de cobertura, sendo mais comum a utilização de telhas metálicas e as do tipo Shingle, devido ao baixo peso próprio de ambos componentes. As telhas metálicas podem ser comuns ou termoacústicas. As telhas termoacústicas possuem um custo inicial mais elevado, mas em muitas situações podem possibilitar ganhos com relação ao custo total da

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

obra15 por possibilitarem um melhor desempenho térmico da edificação e, portanto maior economia de energia com aparelhos de ar-condicionado. As telhas do tipo Shingle são geralmente utilizadas em situações específicas em que a tipologia arquitetônica exige um sistema de cobertura leve e de maior inclinação (ver figuras 55 e 56).

Figura 55. Edificação em LSF utilizando telhas do tipo Shingle Fonte: Autor, 2007.

Figura 56. Arremate de telhado utilizando telhas do tipo Shingle Fonte: Autor, 2007.

As telhas do tipo Shingle necessitam de um sistema de ventilação com a finalidade de eliminar formações de condensação e dissipar o calor (TC Shingle do Brasil, 2007) (ver figura 57).

Figura 57. Sistema de ventilação sob telhado utilizando telhas do tipo Shingle Fonte: TC Shingle do Brasil, 2007.

Custo total = custo inicial + custo de operação + custo de manutenção.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Os telhados com telhas do tipo Shingle são fixados sobre placas (geralmente em OSB) e são indicados para coberturas com inclinação entre 18% e 57%. Dependendo do comprimento do telhado e da inclinação, será necessária a impermeabilização do painel de apoio (ver quadro 10). Comprimento do telhado Declividade do telhado menor que 25% de 25% a 30% de 30% a 35%

de 0 - 5 m

de 5 - 10 m

de 10 - 15 m

Impermeabilizar Instalação normal Instalação normal

maior que 35%

Instalação normal

Impermeabilizar Impermeabilizar Instalação normal Instalação normal

Impermeabilizar Impermeabilizar Impermeabilizar Instalação normal

Quadro 10. Impermeabilização de telhado utilizando telhas Shingle Fonte: TC Shingle do Brasil, 2006.

Segundo Caiado (2005), nas edificações industrializadas empregam-se usualmente as telhas metálicas, destacando as telhas do tipo sanduíche ou termoacústicas. As telhas metálicas termoacústicas são geralmente compostas por duas camadas trapezoidais de chapa metálica galvanizada ou de alumínio, sendo estas preenchidas por placas de poliuretano, poliestireno ou lã de rocha com espessuras variáveis (30mm até 100mm) formando um sanduíche (ver figura 58).

Figura 58. Telha termoacústica em aço galvanizado com núcleo em poliuretano expandido Fonte: Galvanofer, 2007.

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Procura-se evitar o contato direto entre certas telhas e a estrutura metálica. O contato entre metais diferentes pode provocar corrosão eletrolítica na presença de umidade, havendo necessidade de uma camada isolante (borracha, neoprene ou similar). É necessário calcular o espaçamento entre os apoios das telhas em função da carga máxima admissível. O balanço máximo para a maioria dos tipos de telha termoacústicas é geralmente de 300mm (ver quadro 11).

EPS – 30 mm

GT40/102 0

2 apoios ↑-vão-↑ 10,73

3 apoios ↑-vão-↑-vão-↑

Peso (kg/m²)

9,39

13,59

Espaçamento

0,43mm

0,50mm

0,65mm

3000 mm

11 2

3500 mm

4000 mm

14 5 10 7 82

14 5 10 0 67

4500 mm

9,39

10,73

0,43mm 0,50mm

4apoios ↑-vão-↑-vão-↑-vão-↑

13,59 0,65mm

9,39

10,73

13,59

0,43mm 0,50mm 0,65mm

112

145

121

140

182

107

103

134

102

5000 mm 35 21 40 26 52 34 35 40 52 43 50 Quadro 11. Sobrecargas máximas de telha em poliestireno expandido – EPS de 30mm Fonte: adaptado de Galvanofer, 2007. Nota: F = Flexão / C= compressão

2.4. CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF: PREMISSAS PARA DETALHAMENTO DE PROJETOS. Apesar de não ser objetivo de este trabalho chegar ao nível de projeto executivo e detalhamento, procurou-se nesta etapa analisar os condicionantes técnicos das diversas áreas envolvidas (arquitetura, estruturas, instalações, etc.) para o desenvolvimento do projeto executivo para construção modular em LSF. Portanto, o objetivo desta etapa do trabalho é obter informações preliminares de detalhamento e execução que possam vir a interferir no desenvolvimento do ensaio projetual, porém sem chegar ao nível de detalhamento para execução.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

2.4.1.

Componentes e detalhamento da estrutura

2.4.1.1. Tipos de perfis no sistema LSF O sistema estrutural em LSF possui uma série de componentes padronizados que além de ter o objetivo de dar estabilidade à estrutura tem também como finalidade compor a arquitetura da edificação dando forma a volumes e aberturas. Os componentes são normalizados e padronizados em muitos aspectos pelo fato de serem provenientes de poucos tipos de perfis, possibilitando assim uma grande facilidade de produção e aplicação. O dimensionamento da estrutura em Light Steel Framing leva em consideração as características particulares de cada componente da estrutura e sua função no sistema estrutural (ver quadro 12), mas, devido ao fato de o sistema construtivo possuir uma grande distribuição de cargas, as tolerâncias são comumente maiores que em outros sistemas estruturais sendo possível afirmar que, salvo exceções, há uma grande padronização no dimensionamento dos componentes estruturais e suas aplicações. Componente Estrutural

Aplicação

Perfil utilizado horizontalmente no travamento lateral de montantes Perfil utilizado verticalmente no apoio de vigas de entrepiso, Bloqueador vertical enrijecendo a alma do perfil. Empregada diagonalmente nos painéis de parede como elemento de contraventamento e, horizontalmente em Fita combinação com os bloqueadores, para compor o sistema de travamento lateral. Perfil utilizado horizontalmente como base e topo de painéis de Guia parede, de estruturas entrepiso e de telhados. Montante (king) Perfil estrutural utilizado verticalmente Perfil estrutural utilizado verticalmente fixado às ombreiras ou Montante Auxiliar nos limites laterais das aberturas de painéis não estruturais. Perfil estrutural utilizado verticalmente sobre e abaixo das Montante de Composição aberturas. Perfil estrutural utilizado verticalmente para apoio de vergas ou Ombreira de painel de parede sobre a abertura Perfil estrutural utilizado verticalmente no encabeçamento de Sanefa estruturas de entrepisos. Terça Perfil utilizado enquanto apoio da cobertura. Viga Perfil utilizado horizontalmente na composição de entrepisos. Perfil utilizado horizontalmente sobre aberturas nos painéis de Verga parede. Quadro 12. Aplicações dos componentes estruturais do sistema LSF Fonte: Adaptado de Freitas e Crasto, 2006. Bloqueador horizontal

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Os requisitos gerais para os perfis de aço leve, que compõem o sistema LSF – Light Steel Framing, como dimensões, massa e propriedades geométricas devem seguir as normas da ABNT NBR 15253:2005. 2.4.1.2. Dimensionamento e localização de aberturas A NBR 15253:2005, que regula as dimensões, massa e propriedades geométricas dos perfis em aço leve, também regula o dimensionamento e a localização de aberturas para a passagem de instalações nos perfis estruturais que compõem o sistema (ver figura 59 e quadro 13).

Figura 59. Aberturas nos perfis de aço leve do sistema LSF Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

Distâncias de segurança estrutural nos perfis em LSF Entre centros de aberturas sucessivos Mínimo de 600 mm Entre a extremidade do perfil e o centro da Mínimo de 300 mm primeira abertura Entre a extremidade de uma abertura e a Mínimo de 250 mm face lateral de apoio de viga. Quadro 13. Localização de aberturas nos perfis do sistema LSF Fonte: Adaptado de Freitas e Crasto, 2006.

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2.4.1.3. Conexões Segundo Rodrigues (2006), o principal meio de ligação no sistema LSF é a ligação aparafusada, que deve ter especial atenção no dimensionamento por conformar pontos críticos de solicitação estrutural. Rodrigues (2006) afirma que, para as ligações aparafusadas, as normas brasileiras recomendam o uso de parafusos com resistência à ruptura por tração igual ou maior a 300 MPa. Segundo Freitas e Crasto (2006), os parafusos mais utilizados nas conexões em LSF no Brasil são os auto-atarrachantes e autoperfurantes. Estes parafusos fazem parte da família dos parafusos autobrocantes, cuja fixação se dá através de uma única operação de furo e fixação. Os parafusos autobrocantes podem ter diversas dimensões e diversos tipos de cabeça e de ponta. Nos autoperfurantes a ponta é do tipo broca e nos autoatarrachantes a ponta é do tipo agulha. Segundo Elhajj (2004) apud Freitas e Crasto (2006), os parafusos com ponta agulha são recomendados para espessura máxima de 0,84mm (perfis não estruturais) enquanto que os de ponta broca são indicados para perfis com espessura acima de 0,84mm (perfis estruturais). Segundo Rodrigues (2006), para ligações com função estrutural os parafusos mais utilizados no sistema LSF são os que têm ponta do tipo TRAXX e cabeça do tipo HEX (ver figura 60). No Quadro 14, apresentam-se as características gerais dos parafusos autobrocantes.

Figura 60. Parafusos autobrocantes com cabeça do tipo Hex Fonte: Rodrigues, 2006.

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Descrição 8-18 x 5/8” 8-18 x 1/2” 8-18 x 5/8” 8 8-18 x 3/4” 8-18 x 1” Hex 8-18 x 1 ½ ” 10-16 x 3/4” 10-16 x 3/4” com 10 serrilhado 10-16 x 1” 10-24 x 3/4” 10-24 x 1” 10-16 x 3/4” Oval 10 10-24 x 1” 10-24 x 1 ¼ ” Quadro 14. Características dos parafusos autobrocantes Fonte: adaptado de Rodrigues, 2006. Cabeça Plana

Bitola (mm) 8

Ponta (mm) 2

Segundo Freitas e Crasto (2006), o aço utilizado normalmente na fabricação dos parafusos do sistema LSF é o carbono temperado recoberto com proteção zincoeletrolítica para evitar a corrosão e manter características similares ao aço galvanizado da estrutura em LSF. Segundo Elhajj (2004) apud Freitas e Crasto (2006), o tipo de conexão no sistema LSF será definido de acordo com vários fatores, dos quais: • condições de carregamento; • tipo e espessura dos materiais conectados; • resistência necessária da conexão; Material; • disponibilidade de ferramentas e fixações; • local de montagem, se no canteiro ou fábrica; • custo; • experiência da mão-de-obra; e • normalização. Segundo Freitas e Crasto (2006), existem algumas definições importantes a serem consideradas na especificação dos parafusos. Na conexão, por exemplo, entre

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placas de fechamento e perfis de aço recomenda-se que o parafuso ultrapasse o perfil de aço em pelo menos 10mm. Nas conexões entre componentes de aço recomenda-se que o parafusos ultrapasse o último elemento no mínimo 3 passos de rosca. A característica dos parafusos com relação à cabeça irá depender dos componentes que serão ligados. Nas ligações entre perfis de aço, os parafusos mais comuns são os com cabeça do tipo lentilha, com cabeça sextavada e com cabeça de panela enquanto que as ligações entre perfis de aço e painéis os parafusos são com cabeça do tipo trombeta por possibilitar melhor acabamento (ver figura 61). Os parafusos sextavados são indicados apenas para conexões com maior dificuldade de aparafusamento e não devem ser utilizados em locais onde, posteriormente, serão fixadas placas de fechamento vertical. As fendas dos parafusos utilizados no sistema LSF normalmente são do tipo Philips para todas as ligações. As ferramentas utilizadas para execução dos serviços de aparafusamento são as parafusadeiras.

Figura 61. Tipos de cabeça em parafusos mais utilizados no sistema LSF. Nota: a) lentilha; b) sextavada; c) panela; e d) trombeta Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

Rodrigues (2006) recomenda diversos tipos de bitolas, cabeças e pontas que deverão ser especificadas de acordo com as solicitações estruturais nas ligações do sistema LSF. As

ligações

aparafusadas

demandam

estudos

cálculos

referentes

dimensionamento dos furos e das chapas de ligação, suas localizações e solicitações de resistência. Com relação às dimensões, é indicado que se utilizem furos circulares com dimensões máximas de acordo com o Quadro 15. Com relação a espaçamentos mínimos, segundo Rodrigues (2006), recomenda-se que a distância da borda de um furo até a extremidade do componente conectado não seja inferior

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ao diâmetro nominal do furo e a distância livre entre as bordas de 2 (dois) furos não deve ser inferior a duas vezes o mesmo diâmetro nominal. Diâmetro Diâmetro do Diâmetro do Dimensões do furo nominal do Dimensões do furo furo furo pouco muito alongado(mm) parafuso padrão(mm) alongado(mm) alongado(mm) (mm) <12,5 d + 0,8 d + 1,5 (d+0,8). (d+6) (d+0,8). (2,5 d) ≥ 12,5 d + 1,5 d+5 (d+1,5). (d+6) (d+1,5). (2,5 d) Quadro 15. Dimensionamento de aberturas nos perfis de aço leve do sistema LSF Fonte: sdaptado de Rodrigues, 2006.

Segundo Lawson et al. (1999), a melhor opção na construção modular em LSF é a utilização de rebites auto-aparafusáveis que possibilitam alta resistência na fixação e uma maior produtividade através da utilização de um braço mecânico que sustenta a ferramenta de fixação facilitando o acesso a locais mais difíceis (ver figura 62). Em locais onde o acesso é ainda mais difícil recomenda-se a utilização de uma chapaesquadro ou Chapa de Gusset (Consulsteel, 2007) (ver figura 63).

Figura 62. Linha de produção de painéis utilizando braço mecânico para aparafusamento Fonte: Lawson et al., 1999. Figura 63. Chapa-esquadro ou Chapa de Gusset Fonte: adaptado de Consulsteel, 2007.

Outro componente como o twist lock utilizado em contêineres (ver figura 64) é uma possibilidade de reforço nas ligações e com função de encaixe para montagem que deve ser considerada na construção modular. Segundo Lawson et al. (1999), na construção modular é comum a prática de reforços na estrutura nos locais de içamento e sugerem a utilização de componentes

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

de reforço nas ligações entre os painéis utilizando perfis de maior espessura formado a quente (ver figura 65).

Figura 64. Componentes de viabilização de transporte vertical em contêineres Fonte: Autor,2007.

Figura 65. Encontro utilizando perfil cantoneira conformado a quente Fonte: adaptado de Lawson et al.,1999.

A solidarização entre a fundação e a estrutura em LSF deverá ser feita através de um sistema de ancoragem com dimensões e espaçamento definidos em cálculo estrutural levando-se em consideração ainda as características arquitetônicas específicas de cada edificação. Segundo Freitas e Crasto (2006), a ancoragem tem como finalidade evitar movimentos de tombamento e translação sob a ação do vento e citam a existência de pelo menos dois tipos de ancoragem utilizadas no sistema LSF: a ancoragem química definitiva com barra roscada e a ancoragem provisória com pinos de pólvora (ver figuras 66 e 67). A ancoragem química é realizada através do chumbamento de uma ponta de peça de ancoragem no concreto e da fixação da outra ponta em uma peça em aço fixada à estrutura em LSF. A ancoragem provisória, realizada com a fincagem de pinos acionados à pólvora, tem como finalidade manter o prumo dos painéis na fundação até o momento que já possa ser feita a ancoragem definitiva.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 66. Ancoragem definitiva em laje de Figura 67. Ancoragem provisória em laje de concreto concreto Fonte: Freitas e Crasto, 2006. Fonte: Freitas e Crasto, 2006.

2.4.1.4. Resistência estrutural em condições de incêndio. Os projetos de edificações em LSF deverão levar em consideração a resistência estrutural ao fogo durante um determinado tempo. A exigência de resistência ao fogo nos componentes estruturais em aço pode ser determinada, segundo Vargas (2003), por dois métodos: • método tabular, que define o tempo de requerimento de resistência ao fogo de acordo com o tipo de uso e a altura da edificação (ver quadro 16); e • método de tempo equivalente que correlaciona o tempo de resistência ao fogo encontrado em ensaios realizados em estruturas de materiais diferentes com a situação real de incêndio (ver figura 68), levando em consideração a presença de medidas de proteção ativa, a ventilação, a carga de incêndio de acordo com o uso da edificação, as características dos componentes de vedação, o pé-direito e a área de piso.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Altura da edificação Classe P1 Classe P2 Classe P3 Classe P4 Classe P5 h> Ocupação/Uso h≤ 6m 6m<h≤ 12m 12m<h≤23m 23m<h≤30m 30m Residencial 30 30 60 90 120 Hoteleiro 30 60 (30) 60 90 120 Supermercado 60 (30) 60 (30) 60 90 120 Escritório 30 60 (30) 60 90 120 Shopping 60 (30) 60 (30) 60 90 120 Escola 30 30 60 90 120 Hospital 30 60 60 90 120 Igrejas 60 (30) 60 60 90 120 Quadro 16. Resistência ao fogo de estruturas, segundo o método tabular ou TRRF, em minutos Fonte: adaptado de NBR 14432, apud Vargas, 2003. Notas: (1) TRRF - Tempo Requerido de Resistência ao Fogo (2) Para subsolos com h>10m – 90min; h< 10m – 60min, não podendo ser inferior ao TRRF dos pavimentos acima do subsolo. (3) Os TRRF são aplicados em pavimentos acima do solo com área superior a 750 m².

Figura 68. Resistência ao fogo segundo o método de tempo equivalente. Fonte: Vargas, 2003.

Segundo Vargas (2003), existem diversas medidas de proteção ao fogo em estruturas metálicas, dentre elas: • argamassa cimentícia projetada na estrutura; • fibra projetada na estrutura; • pintura intumescente; e • placas de proteção. No sistema de construção em LSF, as próprias placas de fechamento já exerceriam uma relativa proteção à estrutura, podendo ser especificadas de acordo com o

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

requerimento de resistência ao fogo da edificação. Dentre as placas utilizadas para proteção, Vargas (2003) sugere: • placas de gesso acartonado; • placas de lã de rocha; e • mantas cerâmicas flexíveis. As espessuras dos perfis estruturais em situação de incêndio são reguladas pela ABNT - NBR 14323 e devem ser obtidas a partir de ensaios definidos em norma brasileira específica (ABNT - NBR 5828) ou estrangeira. As edificações, para ficarem isentas de verificação estrutural em situações de incêndio, devem ter, segundo a ABNT - NBR 14432 apud Vargas (2005), as seguintes características: • área total inferior a 750m²; • até 2 pavimentos com área inferior a 1500m²; e carga de incêndio inferior a 1000 MJ/m²; e • edificações térreas em geral, salvo exceções relativas a edificações com carga de incêndio muito elevada e/ou com compartimentações excessivas. A densidade da carga de incêndio refere-se à quantidade de calor em situação de incêndio em função da área e do tipo de uso da edificação(ver quadro 17). Carga de Incêndio (MJ/m²) Residências 300 Hotéis 500 Comércio de automóveis 200 Livrarias 1000 Comércio de móveis 300 Comércio de produtos têxteis 400 Supermercados 300 Agências bancárias 300 Escritórios 700 Escolas 300 Bibliotecas 2000 Cinemas e teatros 600 Igrejas 200 Hospitais 300 Quadro 17. Cargas específicas de incêndio de acordo com o tipo de uso Fonte: adaptado de Vargas, 2003. Descrição

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

A estrutura metálica precisa ser protegida geralmente no interior das edificações, que são os locais em que na maioria das vezes surge o incêndio. No caso de construções em LSF, as soluções que geralmente atendem às solicitações de segurança contra incêndio são a utilização de gesso acartonado retardante à chama (ver figura 69) no fechamento dos painéis de parede e forro e a utilização de lãs minerais no interior dos painéis de vedação e esquadrias.

Figura 69. Revestimento de pilar metálico com chapa de gesso retardante a chama Fonte: KNAUF, 2007.

2.4.1.5. Corrosão e tratamento superficial da estrutura. Geralmente a corrosão em perfis zincados é muito baixa, ainda mais nas condições de proteção superficial da estrutura propiciadas pelo sistema LSF. O sistema de proteção por zincagem é bastante eficiente resistindo a todas as operações de perfilagem nas bobinas e as de transporte sem apresentar danos na camada de proteção. Em estudo realizado durante 3 anos em habitações na Inglaterra, em diversos tipos de localidades (zona rural, zona urbana, zonas marítimas, zonas industriais), a corrosão apresentada foi de 2% da camada de proteção (CONSULSTEEL, 2007).

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

2.4.2.

Componentes e detalhamento dos painéis de vedação

2.4.2.1. Juntas As juntas estão presentes em praticamente todos os componentes da construção a seco e nos componentes do subsistema de vedação assumem um papel especial na garantia da qualidade da edificação, possuindo várias funções, dentre elas: • acomodar dilatações higrotérmicas; • acomodar vibrações e movimentação da estrutura; • promover estanqueidade ao subsistema de vedação; • contribuir para o conforto termo-acustico da edificação; • adequar as exigências de segurança a incêndios; e • orientação de trincas (ver figura 70).

Figura 70. Juntas para orientação de trincas em argamassa de acabamento Fonte: adaptado de Freitas e Crasto, 2006.

Os painéis de vedação podem ser compostos por diversos componentes, e cada um deles terá uma solicitação diferente com relação às características e ao tipo de junta.

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As juntas nos painéis OSB são secas, ou seja, não sofrem nenhum tratamento, somente recebem acomodações estruturais sem função de vedação. Segundo Freitas e Crasto (2006) as juntas devem ser de 3mm e devem ser previstas juntas de movimentação quando as paredes tiverem dimensões maiores que 24 metros (SBA, 2000 apud Freitas e Crasto,2006). Na figura 75, é possível ver detalhes de juntas de movimentação em placas de gesso acartonado (similar as juntas em painéis OSB). As juntas nos painéis OSB também deverão ser desencontradas no sentido vertical para evitar zonas de fragilidade (ver figura 71).

Figura 71. Paginação de juntas no encontro de painéis OSB Fonte: Autor, 2007.

Com relação às juntas em placas cimentícias, Freitas e Crasto (2006) recomendam dimensões mínimas de 3 mm entre as placas ou, preferencialmente, que sejam determinadas pelos fabricantes. As juntas deverão ser em materiais flexíveis (silicone,

poliuretano

polissulfeto),

proporcionando

segurança

fogo,

estanqueidade e bom isolamento termoacústico (ver quadro 18). Selante Comportamento Silicone de baixo elástico módulo Polissulfeto monoelastoplástico componente Polissulfeto bielastoplástico componente Quadro 18. Características dos selantes Fonte: Silva e Silva, 2003.

Capacidade de deformação

Vida útil

Cura

50%

25 anos

2 a 3 semanas

20%

20 anos

20%

20 anos

mais de 3 semanas 1 a 2 dias (juntas largas)

As juntas de placas cimentícias são compostas por material de enchimento e pelo selante. São dimensionadas de acordo com a variação dimensional das placas devido a variação de temperatura e umidade do ambiente. As juntas podem ser de três tipos:

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• aparentes para placas de coeficiente de variação dimensional elevado, podendo ter bordas salientes ou não (ver figuras 73 e 75); • invisíveis, ficando embutidas no encontro das placas, com bordas rebaixadas para garantir o nivelamento da junta (em painéis cimentícios de GRC Glassfiber Reinforced Cement - as abas laterais são de 38 mm a 50 mm para permitir a aplicação do selante) (ver figura 72) (SILVA e SILVA, 2003); e • duplas, com uma junta aparente, outra embutida e uma câmara ventilada entre as duas para evitar a condensação na face interior da junta dentro do painel (ver figuras 73 e 74).

Figura 72. Juntas em painéis cimentícios de GRC. Fonte: Silva e Silva, 2003.

Figura 73. Juntas duplas em painéis cimentícios de GRC Fonte: adaptado de Silva (1998) apud Silva e Silva (2003).

Figura 74. Juntas com interceptação de água em painéis cimentícios de GRC Fonte: Silva (1998) apud Silva e Silva (2003).

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Nas placas de gesso acartonado, as juntas possuem somente a função de absorver deformações em decorrência da dilatação térmica dos materiais constituintes do sistema de vedação. Segundo Krüger (2000), existem dois tipos de juntas para painéis em gesso acartonado: • as juntas de movimentação, utilizadas para união entre os próprios painéis, recomendadas a cada 50 m2 e em caso de paredes duplas a cada 70 m2 ou 15 m de comprimento (ver figura 75); e • as juntas flexíveis ou telescópicas, utilizadas na união entre painéis e lajes de piso e teto (não aplicáveis no sistema de construção em Light Steel Framing à seco).

Figura 75. Detalhes das juntas de movimentação Fonte: KNAUF, 2007.

Nas chapas de gesso acartonado, as juntas devem ser preenchidas com uma massa específica e recobertas com uma cinta (fita) de reforço. O acabamento é feito com aplicação de outro tipo de massa específica sobre o painel. 2.4.2.1. Impermeabilização A impermeabilização é uma característica muitas vezes essencial nos sistemas de vedação a seco. Os painéis de OSB podem fazer parte da composição de painéis de vedação externos, desde que recebam uma camada de impermeabilização em manta ou

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

membrana de polietileno, garantindo a proteção contra a umidade e a aderência de argamassas (quando for o caso). A impermeabilização, além de proteger contra a umidade e deixar o sistema de vedação mais estanque à entrada de águas de chuva, também evita o tratamento das juntas. A utilização de membranas na impermeabilização faz com que não seja necessário o tratamento das juntas no painel OSB, porém será necessário fazer juntas na argamassa para orientação de trincas. Segundo Freitas e Crasto (2006), para garantir proteção à umidade e estanqueidade nas paredes, os painéis devem ser recobertos de forma a revestir toda a área externa das paredes e ao mesmo tempo permitir a passagem da umidade interna para o exterior evitando a condensação dentro do subsistema de vedação vertical. Os painéis OSB também não devem ter contato direto com o solo de forma que uma fita seladora deve ficar entre o painel e a base da edificação. Com relação à impermeabilização de placas cimentícias, segundo Freitas e Crasto (2006), deve-se proteger as faces das placas voltadas para as áreas externas com selador de base acrílica e prever sistemas de impermeabilização nas junções entre a parede e o piso em áreas molháveis.

2.4.3.

Sistemas de condicionamento termoacústico

O condicionamento termoacústico em edificações consiste em proporcionar condições ideais de temperatura, insolação, acústica, umidade etc., às pessoas, animais, materiais, equipamentos e ao desenvolvimento de atividades dentro das edificações. Uma das formas de proporcionar o conforto é através da redução da transmissão de ruído e/ou calor de um ambiente para o outro. O condicionamento termoacústico de uma edificação depende do meio ao qual ela está inserida e das características dos materiais,

componentes,

subsistemas

sistemas

construtivos

adotados,

principalmente dos componentes dos subsistemas de vedação como paredes, esquadrias, cobertura, etc. O condicionamento em construções em LSF é favorecido pela utilização de placas de fechamento dispostos em duas ou mais camadas, formando placas, deixando

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

100

um espaço livre ou preenchida com material absorvente entre eles (geralmente lã de vidro ou de rocha). Devido à complexidade do assunto, que possui diversas maneiras de abordagem, não se pretende neste trabalho chegar a conclusões a respeito do desempenho termo-acústico de edificações, mas somente apresentar de maneira geral as conclusões obtidas por pesquisadores das áreas de materiais isolantes, de sistemas de vedação e de construções em LSF. 2.4.3.1. Condicionamento acústico Segundo Crasto (2005), o desempenho acústico de uma edificação pode ser qualificado de acordo com a perda de transmissão (PT) de um ambiente para outro (ver quadro 19). Quantificação do Perda de Transmissão Isolamento (PT)

Condições de Audição

Compreende-se a conversação normal facilmente através da parede Ouve-se a conversação em voz alta, mas não se Regular 30 a 35 dB entende bem a conversação normal. Ouve-se a conversação em voz alta, mas não é Bom 35 a 40 dB facilmente inteligível. A palavra normal é inaudível e em voz alta é muito Muito bom 40 a 45 dB atenuada, sem compreensão. Excelente > 45dB Ouvem-se muito fracamente os sons muito altos. Quadro 19. Qualificação do isolamento acústico Fonte: adaptado de Gerges (1992) apud Crasto (2005). Pobre

< 30 dB

Segundo Lawson et al., (1999), o desempenho acústico de edificações em LSF irá depender dos seguintes fatores: • do número de camadas de placas de fechamento; • da característica dos materiais de fechamento e isolamento utilizados; e • de

características

estruturais

inerentes

estrutura

edificação

principalmente no que diz respeito ao fenômeno de vibração. Segundo Silva e Silva (2003), o desempenho acústico das vedações verticais e horizontais irá depender do número de camadas e das características de isolar, absorver ou descontinuar os caminhos de transmissão de som. Quanto maior a

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

101

massa das placas de fechamento, menor será sua vibração com a incidência de ondas sonoras. As técnicas projetuais para construções em LSF geralmente utilizadas para promover o condicionamento acústico são: • o aumento do número de placas paralelas no painel de vedação, que diminui a passagem de ondas sonoras em função da descontinuidade dos meios físicos de propagação. • a utilização de materiais absorventes leves e porosos como as lãs minerais entre as placas, que dissipam as ondas sonoras por atrito viscoso reduzindo a transmissão de som de um ambiente para o outro. Segundo Lawson et al. (1999), os principais problemas acústicos de edificações estruturadas em perfis de aço leve estão associados as vibrações causadas por impactos na estrutura. No entanto, diferente dos demais métodos de construção em LSF, a construção modular possui maior possibilidade de redução da transmissão de sons causados por impactos entre os compartimentos da edificação devido ao fato dos módulos estruturais possuírem paredes e lajes individualizadas reduzindo a transferência de som na estrutura desde que haja um espaçamento ou um material isolante (exemplo: neoprene) entre os perfis estruturais dos módulos. Além dos procedimentos já citados, segundo Lawson et al., (1999) (ver figura 76) existem outras técnicas usuais para a atenuação da transmissão de som entre ambientes na construção modular em LSF tais como: • utilização de estruturas adicionais na fixação de placas de fechamento, reduzindo a transferência de som através da estrutura; • utilização principalmente no piso, de materiais de maior massa ou painéis em multicamadas ( pisos flutuantes); e • utilização de materiais de condicionamento acústico dentro dos próprios ambientes.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

102

Figura 76. Isolamento acústico em painéis de vedação em construção modular em LSF Fonte: adaptado de Lawson et al., 1999.

2.4.3.2. Condicionamento térmico Segundo Crasto (2005), os métodos tradicionais de avaliação de desempenho térmico de edificações usam como referência a resistência térmica e a condutividade térmica dos materiais e componentes da edificação. No entanto, segundo Akutsu (1998) apud Crasto (2005), em países predominantemente quentes como o Brasil é necessário que a avaliação de condicionamento térmico possa ser feita por meio de simulações onde se consiga enxergar com maior exatidão as trocas térmicas entre os ambientes. Em edificações de estrutura metálica pode ocorrer o fenômeno chamado ponte térmica que é a passagem de calor ou de frio entre dois ambientes através dos componentes metálicos da estrutura (condutores) com as faces situadas em ambientes com temperaturas diferentes. A ponte térmica pode causar bastante incômodo aos usuários principalmente se houver contato físico direto entre estes e a estrutura. Este fenômeno é geralmente evitado através do isolamento físico entre a estrutura e os ambientes através de placas e demais recursos de isolamento. Segundo Crasto (2005), o desempenho térmico também será influenciado pelo tratamento das juntas dos componentes do fechamento por serem locais suscetíveis a perdas e ganhos de temperatura entre os ambientes. Com relação aos subsistemas de vedação, Crasto (2005) afirma que não há estudos mais desenvolvidos no Brasil sobre o desempenho térmico de edificações em LSF

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

103

não sendo possível avaliar quais as melhores condições de fechamento em determinadas regiões do país. Silva e Silva (2006) afirmam que não há estudos no Brasil referentes ao desempenho térmico de vedações em LSF, não sendo possível uma melhor avaliação de quais seriam as melhores soluções construtivas neste aspecto. 2.4.3.3. Materiais e componentes construtivos O isolamento termoacústico em construções em LSF é possibilitado principalmente através da utilização de painéis compostos por placas de fechamento, conformandose painéis preenchidos com material isolante. Os materiais isolantes mais utilizados no sistema LSF são as lãs minerais como a lã de vidro e a lã de rocha com destaque maior para a lã de vidro (ver quadros 20, 21 e 22). Material

Parede Simples

Parede Dupla

Parede Simples

Espessura da Lã de Vidro 50 50 75 (mm) Rw (dB) 43 50 47 Quadro 20. Redução acústica de lã de vidro revestida Fonte: Isover,2006. Nota: Revestida com papel Kraft ou véu de vidro

Espessura da lã de vidro(mm)

Parede Simples

Parede Dupla

100

CRR - Coeficiente de redução de ruído (Entre 100 hz e 500 hz)

50 70 100 Quadro 21. Absorção acústica de lã de vidro revestida Fonte: sdaptado de Consulsteel, 2006. Nota: Revestida com papel Kraft ou véu de vidro

Espessura da lã de vidro (mm)

Parede Dupla

0,71 0,83 0,85

Condutividade Resistência Térmica Térmica [m² º C/W] [W/(M º C)] 50 0,42 1,19 70 0,42 1,78 100 0,42 2,38 Quadro 22. Resistência térmica e condutividade térmica de lã de vidro revestida Fonte: Isover, 2006. Nota: Revestida com tecido

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

104

Existem outros componentes de isolamento termoacústico com alta absorção acústica como painéis de lã de vidro revestidos com tecido e painéis de lã de vidro aglomeradas com resina sintética que são utilizadas no condicionamento dentro do próprio ambiente em situações específicas. Com relação ao desempenho térmico e acústico das placas utilizadas nos painéis de vedação do sistema LSF, estes dependerão principalmente da espessura das placas, e de características de absorção e transmissão térmica e acústica do material. Os painéis comuns de dry-wall que utilizam somente placas de gesso sem isolamento acústico, por exemplo, possuem isolamento acústico similar às paredes em alvenaria convencional e ainda superior com a utilização de isolamento acústico com lã de vidro (ver quadro 23).

Quadro 23. Comparação entre tipos de fechamento quanto ao isolamento acústico Fonte: KNAUF, 2007.

O desempenho de subsistemas de coberturas utilizando telhas termoacústicas dependerá do tipo de substrato, o poliestireno ou o poliuretano. No quadro 24 encontram-se as características térmicas dos substratos das telhas metálicas.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

105

Características Condutividade Térmica [W/(M º C)]

Densidade [Kg/m3]

Espessura(s) [mm] mm Poliuretano 0,016 35/45 30/50 Poliestireno F3 0,026 20/25 14/35/48 Poliestireno F1 0,029 13/16 20/40/50 Lã de rocha 0,032 48 50/75 Quadro 24. Absorção térmica de diversos substratos de telhas termoacústicas Fonte: adaptado de www.metalica.com.br, 2007. Material

2.4.4.

Esquadrias

No sistema construtivo LSF, segundo Crasto (2005), em aberturas de vãos de portas é necessário interromper a guia do painel de vedação, deixando 20 cm de cada lado para serem dobrados 90º sobre os montantes do vão da porta podendo ser adicionados de montantes enrijecedores (ver figuras 77 e 78).

Figura 77. Vão da porta, obtido com a dobra do perfil guia (em vermelho) Fonte: Crasto, 2005

Figura 78. Montante duplo (em vermelho) para maior rigidez em vãos no sistema LSF Fonte: Crasto, 2005.

Crasto (2005) sugere a utilização de montantes duplos encaixados nas guias superior e inferior do vão interno para fixação de portas e janelas. As guias poderão, dependendo do carregamento, ser reforçadas com vergas para receber a carga do pavimento superior (ver figura 79).

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

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Figura 79. Detalhe de vão de abertura de portas e janelas com vergas Fonte: Consulsteel, 2006

Nas edificações de apenas 1 (um) pavimento e em edificações em que o pavimento superior só tem a função de suportar a cobertura e o peso próprio, a utilização de vergas na maioria dos casos é dispensável (ver Figura 80). A definição dos tipos de esquadrias de uma edificação está relacionada com a proposta de sua arquitetura, aspectos técnicos como estanqueidade,

conforto

termoacústico e o custo. As esquadrias com pouca variação dimensional em função da umidade, como as metálicas e as de PVC, são as mais indicadas para construções em LSF, sendo que se forem de metais diferentes do aço a estrutura deve ser prevista uma camada isolante entre as esquadrias e os montantes metálicos. As esquadrias de PVC, em função de características como estanqueidade e conforto termoacústico, mesmo possuindo geralmente maior custo, vêm sendo bastante utilizadas nas edificações em LSF (ver figura 81).

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 80. Vão de janela sem verga em painéis sem função estrutural Fonte: Autor, 2007.

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Figura 81. Esquadria de PVC utilizadas no sistema LSF Fonte: Autor, 2007.

Com relação às dimensões das esquadrias, estas influenciam diretamente na estrutura no que diz respeito ao reforço necessário nos vãos. A padronização das dimensões das esquadrias favorece ainda a construção modular no que diz respeito à racionalização da etapa de fabricação dos módulos (ver figura 82).

Figura 82. Módulos em LSF com esquadrias em dimensões padronizadas Fonte: SCI, 2006.

Não é recomendável a utilização de esquadrias de madeira nas fachadas externas sujeitas a intempéries de edificações em LSF devido ao fato da madeira em contato direto com a umidade e o aço favorecer a corrosão da estrutura. Não existem, no entanto, impedimentos na utilização de esquadrias de madeira nas parte internas e

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

108

secas das edificações em LSF, cuja instalação é a seco, porém similar à construção civil tradicional (ver figura 83).

Figura 83. Detalhe de fixação de batente em madeira no sistema LSF Fonte: CSSBI, 2007.

2.4.5.

Instalações técnicas

No sistema LSF, os perfis metálicos devem possuir furações para permitir a passagem das tubulações das instalações elétricas, hidráulicas, de lógica, de arcondicionado e etc. As tubulações podem ser em PVC, conforme na construção civil tradicional, necessitando de reforços para fixação nos painéis que compõem o sistema construtivo (ver figura 84), ou em outros materiais mais recentes no mercado como as tubulações em Polietileno Reticulado ou PEX. Caiado (2005) afirma que a tendência com relação às instalações hidro-sanitárias em construções em LSF é a utilização de tubulações do tipo PEX. Este sistema vem sendo bastante utilizado em construções a seco e combina resistência à temperatura de águas frias e quentes, resistência a produtos químicos com flexibilidade e maior facilidade e velocidade de fixação e passagem no interior dos painéis (ver figura 85).

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

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Com relação às instalações elétricas, estas passam por furações específicas na estrutura. Não foram encontradas informações relativas à necessidade de tubulações para as instalações elétricas, mas acredita-se que em certas ocasiões estas podem ser suprimidas (ver figura 86).

Figura 84. Sistema de instalações hidráulicas utilizando o sistema PEX Fonte: BORGES, 2003. Figura 85. Esquemas de fixação de tubulação em PVC no sistema LSF Fonte: FORTILIT, 2003.

Figura 86. Passagem de fiação entre vigas no sistema LSF Fonte: SCI, 2006.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

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A passagem de instalações técnicas no sistema LSF possui detalhes e arremates diferenciados que devem ser levados em consideração nas etapas projeto e de execução ( Ver figuras 87 e 88).

Figura 87. Grommet para passagem de instalações nos perfis Fonte: CSSBI, 2007.

Figura 88. Shaft entre perfis e fixadores de fiação elétrica no sistema LSF Fonte: CSSBI, 2007.

2.4.6.

Sistemas de acabamento a seco

No sistema de construção em LSF, existe a possibilidade de utilização de componentes de acabamento industrializados aplicados a seco. Estes componentes, tanto nos sistema LSF quanto na construção tradicional aparecem na entre os diversos subsistemas de uma

edificação, principalmente no que diz respeito às

vedações verticais horizontais. Na Figuras 89, 90 e 91 é possível visualizar exemplos de soluções de acabamento e de arremate entre subsistemas construtivos.

Figura 89. Rodapé eletrificado em PVC. Fonte: Pex do Brasil, 2007.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 90. Arremate entre painéis de vedação em LSF e a 1ª laje Fonte: CSSBI, 2007.

111

Figura 91. Contra-rufo e acabamento de beiral em construção em LSF Fonte: CSSBI, 2007.

2.5. LOGÍSTICA DE PRODUÇÃO E CONSTRUÇÃO UTILIZANDO MÓDULOS PRÉFABRICADOS EM LSF

A construção modular pode ser objeto de estudo a luz dos conceitos de Lean Thinking e de Lean Construction, que considera a produção como um processo baseado em um sistema de fluxos, conversões e valor (KOSKELA, 1992) e que tem como objetivo a redução de perdas, tempo, custo e o aumento do valor agregado do produto. Dentro forma, entende-se como a etapa de fluxo, correspondente ao transporte de insumos, enquanto a etapa que não gera valor agregado ao produto final e que, portanto deve ter seu custo e o tempo reduzidos. Uma das prerrogativas para que a construção modular seja competitiva é a utilização da Logística, enquanto ferramenta de administração dos fluxos de produção. No Japão, onde a construção modular é mais desenvolvida, correspondendo a 10% do mercado da construção civil, o desenvolvimento de uma logística integrada de produção permite que a produção de módulos pré-fabricados ocorra em série ao mesmo tempo em que mantém a possibilidade de variações projetuais (ver figura 92).

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

112

Figura 92. Linha de produção de módulos pré-fabricados no Japão Fonte: Lawson et al., 1999.

Para melhor controle das diversas atividades de fluxo na construção modular é importante a administração de informações entre o canteiro de obras e a fábrica com a finalidade de compatibilizar os tempos de produção, de transporte e de montagem de forma a evitar demandas nestas três linhas de produção que não possam ser supridas. No sistema OHS – Open House System, por exemplo, o canteiro de obras e a fábrica de produção dos módulos atuam simultaneamente de forma a minimizar espaços de armazenagem e aperfeiçoar o trabalho em ambos os ambientes. Segundo Lessing (2003), é muito importante a gestão da Informação através da integração entre os diversos agentes e a determinação de responsabilidades no que diz respeito ao fluxo de informações. Lessing (2003) afirma ainda que os principais problemas que ocorreram em empreendimentos de construção modular na Suécia decorreram da má ou falta de informação durante a obra. No entanto, a logística integrada de produção, transporte, montagem e canteiro de obras dos módulos será definida de acordo com outros fatores além das dimensões e da capacidade da estrutura viária que visam a produtividade do processo como um todo, como por exemplo: • a capacidade de produção da fábrica; • a capacidade de produção do canteiro; • existência de locais de armazenagem no local ou próximos ao canteiro de obras;

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

113

• legislação incidente ; • existência ou não de empresas especializadas de transporte; e • custos.

2.5.1.

Instalações físicas da unidade fabril e logística de produção

Esta etapa da revisão bibliográfica visa levantar as principais características de uma unidade fabril de módulos pré-fabricados em LSF e da logística de produção. Acredita-se neste trabalho, portanto, que em construções industrializadas, assim como na construção civil tradicional, é necessário um mínimo de conhecimento de produção por parte dos projetistas. Infelizmente, não foi possível o desenvolvimento de um estudo mais detalhado da logística de produção dos módulos pré-fabricados por falta de bibliografia específica e pela insuficiência de conhecimento especializado por parte do autor sobre o assunto. Desta forma, esta etapa da revisão bibliográfica irá apenas apresentar as características principais das instalações físicas e de produção de módulos préfabricados em LSF existentes

na Suécia e disponibilizadas nas publicações

consultadas. O conforto antropométrico é uma das características necessárias para a unidade de fabricação dos módulos. Em fábrica de construção modular localizada na cidade de Arlöv, com área de 8500 m², por exemplo, todo o ambiente de produção possui controle de umidade, temperatura e iluminação de forma a proporcionar as melhores condições ambientais possível de trabalho. Com relação aos equipamentos de produção, segundo Lessing (2003) na produção de módulos pré-fabricados em LSF no sistema sueco OHS, os principais equipamentos utilizados são os seguintes: • mesa de trabalho para fixação de componentes de painéis portantes e de piso; • plataforma giratória para girar os painéis 180º permitindo trabalhá-los em ambos os lados;

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

114

• pontes rolantes para erguer e transportar os painéis até o local de produção dos módulos; e • trilhos onde são montados e transportados os módulos ao longo da sua produção (ver figura 93).

Figura 93. Trilhos para transporte de módulos em fábrica na cidade de Arlöv, Suécia Fonte: Lessing, 2003.

De acordo com os manuais de construção modular consultados produzidos por Lawson et al., (1999) e Lessing (2003), a logística de construção utilizando módulos pré-fabricados depende dos seguintes fatores: • da capacidade de produção da unidade fabril; • do transporte dos módulos até canteiro de obras considerando o tipo, a quantidade de veículos e a distância; • do tempo de montagem; e • da logística de canteiro de obras. Estes fatores estão associados um ao outro e constituem uma seqüência de produção e, a forma como esta seqüência é coordenada através de ferramentas logísticas, influenciará na produtividade do processo construtivo. Com relação a aplicação da logística na unidade fabril de produção, em fábrica de construção modular na cidade de Arlöv na Suécia, os profissionais envolvidos na

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

115

produção possuem tarefas e prazos determinados para cumprir as atividades. E para que estas atividades não sejam interrompidas, não existe acúmulo de funções, as atividades são padronizadas e cada etapa de produção é realizada separada da outra, evitando o cruzamento de atividades e reduzindo a interdependência entre as diversas frentes de produção. Este sistema, novidade na construção civil, já é amplamente aplicado na indústria automobilística onde os fabricantes de componentes, com suas linhas de produção distintas, ficam a cargo de fornecê-los às montadoras de veículos com prazo, quantidade e qualidade determinados. Para que haja uma linha de produção ininterrupta, todos os componentes, equipamentos e mão-de-obra necessários a produção dos módulos devem estar sempre disponíveis. No sistema sueco Open House System materiais e componentes do sistema construtivo são entregues na unidade fabril com padrões dimensionais e de qualidade definidos previamente entre a fábrica e o fornecedor. Segundo Lessing (2003) haverá situações em que se torna interessante comprar componentes em grande quantidade em função de preços ou custo do transporte. A automação, também realidade na indústria automotiva, pode vir a ser realidade na construção modular. Segundo Lessing (2003), o sistema estrutural baseado em ligações aparafusadas realizadas por pessoas pode vir a ser substituídas no futuro por ligações soldadas a serem realizadas por robô. Segundo Lessing (2003) a seqüência de produção de módulos pré-fabricados em LSF no sistema OHS segue a seguinte seqüência: • os perfis (montantes e vigas) são colocados na mesa de trabalho, alinhados e conectados através de dispositivos magnéticos de alta precisão (figura 94); • demais componentes da estrutura dos painéis são conectados; • aparafusamento e colagem de placas de fechamento em um dos lados dos painéis; • os painéis são girados 180º de forma a permitir a produção de sua outra face; • preenchimento dos painéis com lã mineral;

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

116

• aparafusamento e colagem de placas de fechamento no ultimo lado dos painéis; • elevação e transporte dos painéis através de ponte rolante; • montagem dos módulos com painel de piso colocado primeiro nos trilhos da estação de trabalho; • painéis de parede são transportados por ponte rolante e fixados nos painéis de piso; • posicionamento dos painéis de cobertura (forro); • são fixadas peças específicas e provisórias para enrijecer a estrutura durante a etapa transporte; • transporte do módulo por trilhos para as etapas de acabamento, instalação de esquadrias, pintura, instalação de equipamentos (figura 95); e • módulo é transportado dentro da fábrica para o modal de transporte (caminhão).

Figura 94. Os perfis alinhados com dispositivo magnético na fábrica em Arlöv, Suécia Fonte: Lessing, 2003.

Figura 95. Acabamento interno dos módulos em Arlöv, Suécia Fonte: Lessing, 2003.

No sistema OHS, ao término da fabricação, os módulos são protegidos para a etapa de transporte e numerados de acordo com a seqüência de montagem (figura 96).

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

117

Figura 96. Módulo preparado para ser transportado ao canteiro de obras Fonte: Lessing, 2003.

2.5.2.

Logística de transporte horizontal

No caso específico da Construção Modular, a logística de transporte dos módulos pré-fabricados e a logística de canteiro de obras são fundamentais na determinação das características e dimensões construtivas dos módulos e da edificação. A logística de transporte do local de produção dos módulos até o canteiro de obras deverá levar em consideração a infra-estrutura viária existente entre os dois locais e a integração entre tempo de transporte x produtividade na fábrica x produtividade no canteiro de obras. Com relação aos modais de transporte existentes, Capo (2005) afirma que estes estão segmentados pelo tipo de carga, o tipo de serviço e a localização geográfica: • transporte ferroviário – caracteriza-se pelo transporte de grandes massas de baixo valor unitário; • transporte marítimo – caracteriza-se pelo transporte de longo curso; • transporte aéreo – pequenos volumes de alto valor agregado que exija prazo rápido para entrega; e

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

118

• transporte rodoviário – caracteriza-se pela flexibilidade e pela entrega de produtos ponto a ponto. A caracterização da carga é fundamental para se definir o tipo de transporte. No caso da construção modular, imagina-se que o transporte ideal seja o rodoviário, por possibilitar mobilidade e entrega ponto a ponto. No entanto é importante que a unidade fabril e o canteiro de obras estejam interligados por malha urbana ou estradas pavimentadas para evitar danificações nos módulos. Em outros países o modal rodoviário é o mais usual utilizado na construção modular. Desta forma somente o modal de transporte rodoviário terá estudo mais aprofundado nesta revisão bibliográfica. Segundo Lawson et al(1999), os principais fatores relacionados ao transporte rodoviário de módulos pré-fabricados são relativos as dimensões dos módulos e a capacidade da infra-estrutura viária. O peso, fator relevante em outros tipos de carga, dificilmente representará algum tipo de problema com relação ao transporte rodoviário pelo fato dos módulos serem considerados cargas leves em relação ao volume que ocupam. A legislação vigente aplicada ao transporte rodoviário de módulos pré-fabricados poderá ser municipal, estadual e federal. A legislação federal é usualmente adotada na maioria do sistema viário brasileiro salvo situações específicas. As legislações federais que regulamentam o transporte nas rodovias federais são: • CONTRAN Nº.12/98 referente às dimensões autorizadas para veículos (quadro 25); e • DNER N.º 2264/81 referente aos limites máximos de peso por eixo ou conjunto de eixos para cargas indivisíveis (quadro 26), LARGURA / ALTURA Largura máxima 2,60 m Altura máxima em relação ao solo 4,40 m COMPRIMENTO TOTAL Veículos simples (ex: Caminhão trucado) 14,00 m Veículos articulados (ex: Carreta) 18,15 m Veículos com reboque (ex. Bitrem) 19,80 m Quadro 25 . Limites de peso e dimensões para veículos que transitam por vias terrestres Fonte: CONTRAN, 1998.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

119

Tipo de véiculo em função dos Quantidade de rodas Capacidade Permitida eixos Com Eixo Simples 2 rodas 7,5 Toneladas 4 rodas 12 Toneladas 8 rodas 16 Toneladas Com Eixo duplo com distância 4 rodas por eixo 22 Toneladas entre eixos igual ou superior a 8 rodas por eixo 24 Toneladas 1,35m Quadro 26. Instruções para transporte de cargas indivisíveis e excedentes em peso Fonte: DNER, 1981.

Pode-se considerar que o início da etapa de transporte na Construção Modular é quando é feito o transporte da linha de produção da fábrica até os caminhões. Os equipamentos previstos para esta etapa são pontes rolantes, esteiras rolantes, empilhadeiras e demais equipamentos de elevação, dependendo da estrutura da fábrica e das características estruturais dos módulos. Em fábrica de construção modular no sistema OHS na cidade de Arlöv na Suécia, os módulos são transportados até os caminhões através da mesma ponte rolante utilizada na sua produção. Nas estradas e vias, os caminhões poderão transportar um número máximo de módulos dentro da sua capacidade, da legislação vigente e da capacidade de suporte do sistema viário. Os custos da etapa de transporte horizontal são relativamente altos. Deve-se, portanto evitar ociosidade dos caminhões que são geralmente alugados por hora. É interessante que a entrega dos módulos até canteiro de obras seja realizada por uma empresa especializada que se responsabilize por eventuais acidentes e danos aos módulos.

2.5.3.

Transporte vertical

A montagem, chamada também de transporte vertical, deverá ser feita por equipamentos específicos como guindastes e gruas. A movimentação de canteiro de obras deverá ser planejada por um especialista neste tipo de operações e operada por empresa especializada. Estas operações são cruciais na construção modular e exigem um planejamento detalhado da seqüência de montagem e de canteiro de obras devendo ser estudado desde a etapa inicial de projetos.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

120

Ao chegar no canteiro de obras, os módulos deverão ser retirados dos caminhões por meio do equipamento de elevação adotado pelo especialista responsável pela operação (caminhão do tipo munck, guindastes e gruas avulsas). Os acessórios auxiliares utilizados no içamento para promover a união entre o módulo e o equipamento de transporte vertical também são aspectos de definição por parte do especialista responsável pela operação. Segundo Pinho (2005), de maneira geral, estes acessórios devem resistir aos esforços solicitados com segurança, serem desmontáveis, serem seguros quanto a choques laterais e permitirem certos graus de liberdade de fixação. Na figura 97 é possível visualizar alguns acessórios de montagem.

(1) Laços de cabos de aço ou estropos (podendo ser substituído por cintas de materia sintético ou correntes) utilizadas no içamento. (2) Clipes utilizados para fazer um laço na extremidade dos cabos de aço utilizados no içamento. (3) Sapatilhas para proteção dos cabos utilizados no içamento. (4) Manilhas utilizadas para unir cabos de aço na estrutura. (5) Esticadores utilizados para o esticamento de cabos. Figura 97. Exemplos de acessórios para içamento de cargas Fonte: Pinho, 2005.

Lawson et al., (1999) e Pinho (2005) afirmam que as ligações entre os cabos de içamento e os módulos a serem içados não devem formar um ângulo muito fechado pois assim aumentam a ação de forças horizontais exigindo mais resistência da estrutura neste sentido (ver figura 98). Segundo Lawson et al., (1999) o melhor local nos módulos para fixação dos cabos de içamento é a 20% do comprimento horizontal das vigas de fôrro de maior comprimento O uso de balancins, conforme a segunda e quarta ilustração da figura 98 e figura 99, é outra forma de redução da ação das forças horizontais na estrutura.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

Figura 98. Ação das forças horizontais durante o içamento dos módulos Fonte: Adaptado de Lawson et al, 1999.

Figura 99. Módulo utilizando balancins, sendo erguido para montagem na Inglaterra. Fonte: SCI, 2006.

121

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

122

O tipo de içamento dos módulos dependerá ainda: • de suas características como capacidade de suporte da estrutura, dimensões e peso; • do clima (chuvas e vento); e • da capacidade e alcance do equipamento de içamento utilizado. Segundo Lessing (2003), no sistema OHS os módulos são retirados dos caminhões e armazenados em berços provisórios até o momento de sua montagem. O operador de guindastes deverá ser, sempre que possível, o mesmo nas operações de transporte vertical, devido à complexidade da operação exigindo-se o máximo de experiência possível. A equipe necessária para a operação no sistema OHS é de 5 (cinco) pessoas, um operador de guindastes e quatro operários com a função de ajustar o módulo manualmente a sua posição final. Com relação ao custo da operação de transporte vertical, quanto maior a distância entre o caminhão e o local de armazenagem ou destinação final na construção maior, mais caro e mais complexo será o equipamento de elevação.

2.5.4.

Logística de montagem

A seqüência de montagem na construção modular em LSF irá depender da interface entre a produção na unidade fabril e as atividades de canteiro de obras. Esta relação é tão significativa que a divisão de custos, por exemplo, no sistema OHS entre a produção na unidade fabril e no canteiro de obras, é de cerca de 50% do custo total para cada. Conclui-se, portanto que apesar da pré-fabricação, atividades como montagem, fundação, preparação do terreno e canteiro de obras, representam ainda uma grande fatia dos custos da construção modular no sistema OHS. De acordo com Lessing (2003), a seqüência de montagem do sistema de construção modular OHS se caracteriza basicamente da seguinte forma: • chegada dos módulos no canteiro de obras através de caminhões;

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

123

• conexão dos módulos com equipamentos auxiliares de elevação como balancins (figura 100); • retirada dos módulos dos caminhões através de equipamento de transporte vertical e ajuste final na construção (figura 101); • estabilização lateral entre as colunas metálicas e os módulos pré-fabricados (figura 102); • montagem da cobertura; • montagem de estruturas extras como avarandados e escadas; • montagem de estruturas de estabilização; • acabamento de juntas e fachada; • acabamento das partes internas da edificação e ligação com sistemas hidrossanitários, elétricos, etc.; e • urbanização e execução do paisagismo.

Figura 100. Operário realizando a conexão dos módulos com o balancins. Fonte: Lessing, 2003.

Figura 101. Retirada de módulo do caminhão. Fonte: Lessing, 2003.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

124

Figura 102. Posicionamento do módulo na estrutura metálica do sistema OHS Fonte: Lessing, 2003.

No sistema OHS, para as etapas de montagem em canteiro de obra, os módulos são entregues no canteiro de obras com uma proteção em capa costurada e os demais materiais de acabamento entregues embalados dentro dos próprios módulos aproveitando o transporte. Os módulos devem ser erguidos de acordo com uma seqüência de montagem projetada geralmente de baixo para cima. Normalmente não se usam soldas em canteiro de obras havendo um mecanismo de conexão específico entre os módulos, ou entre módulos e estruturas auxiliares que direcionam os módulos até a sua posição final na edificação (figura 103).

Figura 103. Conexão entre os módulos e os pilaretes metálicos no sistema OHS Fonte: Lessing, 2003

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

125

As estruturas de cobertura poderão ser montadas ao longo da construção ou depois que todos os módulos estiverem posicionados. Esta definição dependerá do tamanho da edificação e do tempo que as estruturas de forro ficarão expostas a intempéries. Independente da seqüência de montagem, segundo Lessing (2003), as estruturas de cobertura deverão ser protegidas com uma capa, assim como os módulos, até a fixação dos componentes de fechamento. Outra precaução é de que algumas partes dos painéis verticais e horizontais, próximas aos locais de fixação entre os módulos da edificação cheguem ao local de montagem sem o fechamento para facilitar as etapas de montagem e ligação entre os módulos (ver figura 104).

Figura 104. Montagem de módulo sem acabamento de conexão com os demais módulos Fonte: SCI, 2006.

De acordo com Lawson et al., (1999), enquanto que a execução de serviços como instalações hidro-sanitárias e elétricas em uma edificação construída in-loco representa normalmente uma das etapas mais demoradas da construção tradicional, no sistema de construção modular industrializado a execução destes serviços na própria fábrica trazem grandes vantagens em termos de qualidade e de tempo de execução. Para execução destas instalações deverão ser previstas algumas aberturas nos painéis de fechamento vertical e horizontal para viabilizar a ligação de cabos e tubos entre os módulos. Em algumas edificações na Inglaterra, vem sendo utilizados módulos pré-fabricados com função de shafts, concentrando e facilitando a execução das instalações. Segundo Lessing (2003), no sistema OHS os equipamentos das instalações que podem se deslocar ou quebrar durante a etapa de transporte são instalados somente no canteiro de obras.

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

126

Birgersson (2004) afirma que as atividades que mais influenciam no alto custo do canteiro de obras no sistema sueco são as etapas de montagem da cobertura e de acabamento de fachada. Com relação a produtividade global da construção modular, a exemplo do sistema OHS, é possível atingir o tempo de produção de 1 módulo a cada 5 dias ou 80 homens/hora. Já com relação ao tempo de transporte horizontal, este é relativo e aos seguintes fatores: • distância entre a fábrica e o canteiro de obras, • características dimensionais e de peso do módulo; • capacidade de suporte da infra-estrutura; e • da existência ou não de proteção contra intempéries que impossibilitariam o transporte em dias chuvosos. O transporte vertical ou elevação dos módulos pode possuir uma variedade de operações que irão influenciar no seu tempo de duração e são relativas as características de cada sistema construtivo como peso e dimensões dos módulos. No sistema OHS as operações utilizadas e o seu tempo de duração estão descritas no quadro 27 abaixo. Operação

Tempo de execução

Conexão de componentes de apoio ou

2 minutos

Balancins nos módulos Elevação até a destinação final

20 a 40 minutos dependendo da velocidade do vento

Posicionamento na estrutura

5 a 15 minutos dependendo da complexidade

Quadro 27. Transporte vertical e tempo de execução em edificações do sistema OHS. Fonte: adaptado do Lessing, 2003 Nota(1): No sistema OHS, uma equipe com 1 operador de guindastes e 4 posicionadores tem a capacidade de montagem de 8 módulos por dia.

Além dos módulos, existem também as estruturas de cobertura que poderão utilizar o equipamento de transporte vertical para sua elevação até o local de montagem. As propriedades dos módulos como dimensões e peso irão influenciar na produtividade da etapa de transporte vertical. No entanto estas propriedades não são fatores proporcionais e exatos. Um módulo mais pesado, por exemplo, que em

Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

127

tese levaria mais tempo para ser transportado, dependendo da velocidade do vento o aumento do peso pode contribuir para o aumento da produtividade. Outro exemplo é que módulos de grandes dimensões que possuem uma área vélica (de pressão do vento) maior, em tese seriam menos produtivos, pois seu transporte sofreria mais com a ação do vento, no entanto se o vento não estiver forte ao ponto de prejudicar a operação e o equipamento de transporte vertical for de alta capacidade, módulos de grandes dimensões podem ser mais produtivos por reduzirem o número, o tempo e o custo das operações. Não há uma fórmula que diga quais as características ideais de módulos préfabricados com relação às operações de transporte vertical, mas há a necessidade de que os projetistas considerem no dimensionamento dos módulos a velocidade predominante dos ventos do local de implantação da edificação e a disponibilidade e o custo dos equipamentos de transporte vertical. É interessante que o dimensionamento dos módulos seja feito em parceria com empresa especializada neste tipo de transporte e que futuramente se responsabilize pela operação assumindo os riscos inerentes a esta. Os riscos mais comuns das etapas de transporte, no sistema OHS, segundo Lessing (2003), é o aparecimento das seguintes patologias: • danificação da pintura e das placas fechamento pela chuva, durante as etapas de montagem; • trincas sob portas e janela durante as operações de transporte; e • trincas em placas de piso devido a impactos causado durante a montagem. Segundo Lessing (2003), em dias de chuva, é interessante após a montagem dos módulos, o uso de ventiladores desumidificadores para reduzir o nível de umidade no interior dos módulos. As patologias surgem em função do mau dimensionamento da estrutura para as etapas de transporte, de erros estratégicos por parte dos operadores durante as operações e de motivos imprevisíveis causados por agentes externos. Das diversas patologias existentes, a grande maioria pode ser resolvida no canteiro de obras, no entanto, cuidados especiais devem ser tomados com relação a patologias que comprometam a estabilidade e a segurança estrutural dos módulos e da edificação.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

128

3. ENSAIO PROJETUAL PARA ESCOLA MUNICIPAL UTILIZANDO SISTEMA MODULAR EM LSF 3.1. INTRODUÇÃO

A partir da revisão bibliográfica realizada foram obtidas as informações técnicas necessárias à realização do ensaio projetual. Para a definição de um programa de projetos que norteasse e definisse os objetivos do ensaio projetual foi realizado um contato com a SEMOB – Secretaria Municipal de Obras da Prefeitura Municipal de Vitória (PMV) onde se obteve o programa de necessidades de uma escola municipal localizada no bairro Inhanguetá em Vitória (ES). A partir deste contato foram definidas as premissas necessárias aos lançamentos iniciais de projeto tais como as diretrizes de projeto, a utilização do programa de usos fornecido pela PMV, a localização e o levantamento topográfico do terreno.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

129

Para responder as perguntas referentes à interface projeto-transporte foi realizado contato com uma das maiores empresas do estado de locação de equipamentos de transporte vertical e horizontal onde foram obtidas as informações necessárias à concepção do projeto através de reuniões e apresentações parciais dos resultados obtidos, que conduziram à definição das características dimensionais dos módulos pré-fabricados e da edificação, com o objetivo de atender as etapas de transporte horizontal, vertical e a logística de canteiro de obras. Para estudo da interface projeto-transporte tornou-se necessária a definição do local de produção (sendo escolhida uma das duas metalúrgicas situada no município da Serra-ES, as quais contribuíram com o estudo inicial de infra-estrutura da unidade fabril) e do local de montagem (Inhanguetá, Vitória-ES) Por meio da definição dos locais de fabricação e montagem foi possível fazer a análise de viabilidade dos possíveis percursos, considerando a legislação rodoviária incidente, a presença de obstáculos físicos e a capacidade dimensional da infraestrutura viária. O ensaio projetual, além de considerar as etapas de transporte e montagem no canteiro de obras foi concebido levando também em consideração o programa de usos e diretrizes do projeto, a legislação municipal de obras e edificações existentes, a legislação de corpo de bombeiros e as consultas com engenheiro de estruturas. Considerou-se também a melhor solução com relação aos condicionantes arquitetônicos de conforto e de funcionalidade da edificação. Para a concepção do Ensaio Projetual foi utilizado programa AutoCAD (versão 2004). A utilização do programa permitiu a compatibilização dimensional exata do ensaio projetual com o projeto estrutural além da análise gráfica da etapa de transportes. A concepção dos projetos partiu de uma seqüência de análise de fluxos macroespaciais (transporte) para a análise de fluxos micro-espaciais (montagem). No entanto, todas as decisões de projeto tomadas partiram da análise concomitante dos fluxos junto à empresa de transportes e o apoio do NEXEM – Núcleo de Excelência em Estruturas Metálicas da UFES – Universidade Federal do Espírito Santo, que

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

130

disponibilizou um professor e um aluno para a realização do cálculo estrutural dos módulos e da edificação. Os projetos executivos, arquitetônico e estrutural, assim como dos demais projetos complementares, projeto hidrossanitário, elétrico, ar-condicionado, rede de lógica etc., necessários à execução da edificação, não foram desenvolvidos em função das dificuldades encontradas em conseguir os recursos financeiros e humanos que para viabilizassem a execução de um projeto completo para execução. Os detalhes técnicos de estrutura e arquitetura foram desenvolvidos utilizando como referência as soluções publicadas nos manuais técnicos do CBCA, SCI, SBI e Consulsteel. Os estudos da logística de produção, de transporte, de canteiro de obras e de montagem dos módulos foram realizados desde a concepção inicial da edificação com vistas a obter informações relativas a(s): • seqüência necessária de fabricação; • possibilidades de transporte de acordo com as suas características dimensionais e de peso; • operações de montagem e estabilidade da edificação durante a operação; • acabamento final necessário; • necessidade de espaço físico com relação ao canteiro de obras; e • legislação de transporte vigente. No Quadro 28 é possível visualizar de forma sintética, os métodos e ferramentas utilizados no Ensaio Projetual. Etapa Lançamentos Iniciais Desenvolvimento Projetual Logística Integrada de Transporte

Métodos e Ferramentas Legislação / Características do Terreno / Programa de Usos / Definição prévia das dimensões modulares. Lançamentos Iniciais / Manuais Técnicos / Padronização e repetição de soluções / Coordenação Modular / Engenharia Simultânea / Software de CAD Princípios do Lean Construction/ Legislação / Engenharia Simultânea / Manuais Técnicos / Software de CAD

Quadro 28. Métodos e ferramentas utilizadas no desenvolvimento das etapas de projeto

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

131

3.2. CONDICIONANTES DE PROJETO

3.2.1.

Terreno

Após a definição do local de construção e do programa de usos da edificação, foi feita a análise do terreno com relação as suas características físicas e a legislação incidente. O terreno escolhido pertence ao município de Vitória e fica localizado no bairro Inhanguetá na zona noroeste da cidade. Possui formato irregular com algumas frações ocupadas com construções clandestinas. A área gira em torno de 18 mil metros quadrados, delimitando-se desta, 7778 m² para o ensaio projetual (figura 105). Para o desenvolvimento do ensaio projetual não se tornou necessário o Levantamento Topográfico do terreno, devido ao fato do mesmo ser totalmente plano e ausente de elementos naturais conforme constatado em visita ao terreno (ver figura 106).

Figura 105. Foto aérea do terreno escolhido para o ensaio projetual Fonte: adaptado de Google Earth, 2007.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

132

Figura 106. Vista do terreno, onde atualmente existe um campo de futebol Fonte: Autor, 2006.

3.2.2.

Legislação

No subsetor de edificações dentro da indústria da construção civil existem legislações que regulam as áreas de projeto e de construção. As principais legislações reguladoras de projetos de arquitetura nas suas etapa iniciais são o PDU – Plano Diretor Urbano, o Código de Obras e a Norma de Saídas Emergência do Corpo de Bombeiros, conforme quadro 29. Normas Utilizadas

Características

Lei 4167/1994 - PDU - Plano Regulamenta os índices urbanísticos de acordo com o Diretor Urbano do município zoneamento e a finalidade da edificação de Vitória Lei 4821/1998 – Código de Regulamenta os procedimentos a serem obedecidos no projeto, Edificações do município de licenciamento, execução, manutenção e utilização das obras, Vitória edificações e equipamentos Norma 9077/93 – Saída de Determina os requisitos mínimos necessários ao Emergência em Edificações dimensionamento das saídas de emergência em edificações Quadro 29. Normas norteadoras do ensaio projetual

Durante o desenvolvimento desta dissertação, o PDU – Plano Diretor Urbano do município de Vitória foi revisto pelo município, entrando em vigor uma nova legislação (Vitória, 2006). Em análise a nova legislação, verificou-se que o

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

133

zoneamento proposto inviabilizaria por completo qualquer construção no local proposto, pelo fato do terreno ter sido considerado parte de uma área de preservação ambiental. Por se tratar de um ensaio projetual, por este estar em uma fase adiantada no momento de mudança da legislação, e por ser objetivo maior desta dissertação a análise da aplicação da tecnologia de construção modular que propriamente a adequação dos projetos as leis de uso do solo, optou-se por continuar o desenvolvimento do ensaio projetual no terreno escolhido, seguindo a legislação municipal previamente analisada. Desta forma os principais condicionantes do PDU anterior com relação ao projeto estão apresentados no quadro 30. Característica do Uso: Coeficiente de aproveitamento: Afastamento frontal:

1,4 3,0m

Serviço local

Afastamentos laterais:

1,5m a partir do 3° pavimento

Afastamento de fundos Taxa de ocupação máxima: Taxa de permeabilidade mínimo: Vagas de garagem

3,0m a partir do 3° pavimento 70% 10% 1 vaga p/ cada 50 m² de áreas computáveis Localização permitida Terrenos localizados em vias principais Quadro 30. Análise dos índices da Lei 4167/1994 – PDU, utilizados no ensaio projetual Fonte: Vitória, 1994.

Com relação à Lei 4821/1998 – Código de Obras (Vitória, 1998), as principais diretrizes adotadas no ensaio projetual se referem a: • dimensões mínimas dos compartimentos (já dispostas no programa de usos); • dimensões mínimas de aberturas de ventilação e iluminação; • dimensões mínimas de áreas de circulação; • dimensões mínimas de pé-direito; • desnível de piso máximo da edificação; e • quantidade mínima e característica das instalações sanitárias.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

134

Com relação à norma NBR 9077/93 - Saída de Emergência de Edificações (ABNT, 1993) foi feito o dimensionamento durante o ensaio Projetual conforme a seguinte fórmula: N=

(1)

C Onde: N = Número de unidades de passagem. P = População (pela tabela da legislação: 500 alunos; pela quantidade real: 600 alunos + professores). C = Capacidade da unidade de passagem, (60cm, pela tabela da legislação)

Assim as unidades de passagem de saídas de incêndio somadas chegaram ao mínimo de 5,50m e dentro da distância máxima de 30m dos fundos dos compartimentos.

3.2.3.

Programa de usos e necessidades

O programa de usos e necessidades utilizado para o desenvolvimento do ensaio projetual é um programa de usos padrão para escolas municipais de ensino fundamental (EMEFs) da PMV - Prefeitura Municipal de Vitória (ES). A utilização no ensaio projetual do programa de usos e necessidades padrão para EMEFs da prefeitura de Vitória aumentará as chances de uma futura continuação deste trabalho por criar a possibilidade de uma comparação entre o projeto elaborado pela prefeitura, baseado em sistemas construtivos tradicionais e o ensaio desenvolvido em construção modular em LSF. O programa de usos e necessidades utilizado determina 15 salas de aula, comportando 40 alunos cada, totalizando por turno, um atendimento a 600 alunos. O programa prevê ainda outros ambientes destinados a atividades administrativas, operacionais, pedagógicas, de recreação, de práticas esportivas e etc. e que deverão ser setorizados na edificação conforme o programa de usos e diretrizes de projeto constantes no quadro 31.

135

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

Programa de usos e diretrizes de projeto Área Conjuntos /Ambiente Quant. Conjunto Esportivo (m²) Conjunto Direção/Administração Material Educação Física Espera 01 10,0 Quadra Poliesportiva Coberta carquibancada Direção 01 12,0 Sala de Educação Física Secretaria 01 25,0 Vestiários Masc. e Fem. Depósito 01 7,0 Conjunto de Serviços Sanitário Feminino 01 7,0 Depósito de Mat.de Limpeza Sanitário Masculino 01 7,0 Área de Serviço 1º pav. Sanitário Deficiente 01 6,5 Área de Serviço 2º pav. Conjunto Técnico/Pedagógico W.C Professores Fem. 2º pav. Coordenação Supervisão Escolar Atendimento Individual Sala de Professores Sala de Planejamento Depósito de Mat. Didático

02 01 01 01 01 01

20,0 18,0 7,0 35,0 35,0 7,0

W.C Professores Masc. 2º pav. Vestiário Func. Fem. Vestiário Func. Masc. Conjunto de Serviços (cont.) Central de Gás Guarita com w.c

Conjunto Pedagógico Sala de Aula Laboratório de Informática Laboratório de Ciências Biblioteca Sala de Vídeo Sala de Educação Artística

15 01 01 01 01 01

750 60,0 50,0 80,0 50,0 50,0

Equip. Cabeamento Estruturado Descanso de Funcionários Conjunto do Auditório Auditório Camarim Depósito Sanitário

Sala Dança/ Multiuso 01 Conjunto Recreação/Assistência Sala do Grêmio Estud. 01 Refeitório 01

50,0

Cozinha Preparo da Cozinha Depósito de Merenda Cantina Depósito da Cantina Recreio Coberto Sanitário Alunos Fem. Sanitário Alunos Masc.

32,0 10,0 15,0 10,0 4,0 200 20,0 20,0

01 01 01 01 01 01 01 01

Área Descoberta Pátio Descoberto 10,0 Área de Serviço Descoberta 160 Estacionamento (15 vagas)

01 01 01 02

Área (m²) 10,0 630 10,0 15,0

01 01 01 01

4,0 6,0 2,5 2,5

01 01 01

2,5 10,0 10,0

01 01

1,5 6,0

01 01

4,0 10,0

01 02 01 01

200 9,0 3,0 2,0

01 01 01

1250 20 300

Quant.

Total de área útil coberta: 2729,50 Total de área descoberta: 1570,00 Área total da construção: 3412,00 m2 Áreas de circulação e paredes: 25% ou 682,50 m2

Quadro 31. Programa de usos e diretrizes de projeto

3.2.4.

Definição do local de produção dos módulos

O local escolhido para a fabricação dos módulos foi uma grande metalúrgica local localizada no município da Serra (ES) a qual demonstrou interesse em contribuir com a pesquisa no estudo da viabilidade de produção dos módulos pré-fabricados.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

136

A Figura 107 é uma a fotografia aérea onde se indicam a localização da empresa metalúrgica, em relação ao terreno do ensaio projetual e o possível trajeto de transporte dos módulos.

Figura 107. Distância entre a empresa metalúrgica e o terreno do ensaio projetual Fonte: Google Earth, 2007. Nota: Em amarelo o provável trajeto de transporte dos módulos

3.3. DESENVOLVIMENTO PROJETUAL 3.3.1.

Estudo preliminar e concepção modular

O estudo preliminar e o partido arquitetônico foram desenvolvidos mediante análise e avaliação das informações coletadas, tais como: • condicionantes geográficos e bioclimáticos; • condicionantes de terreno e entorno; • programa de usos e diretrizes de projeto; • legislação; e • possibilidades da tecnologia.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

137

No que diz respeito aos condicionantes geográficos e bioclimáticos, sua análise foi de fundamental importância na definição da implantação da edificação e de componentes de fachada que procuraram tirar partido da ventilação e iluminação natural predominante e ao mesmo tempo proteger a edificação da insolação indesejável. Com relação ao terreno, o fato de este ser plano, foi um fator facilitador no desenvolvimento deste estudo, diante da possível dificuldade de adaptação da tecnologia a terrenos em desnível. A ausência de edificações no entorno imediato, facilitaram também o desenvolvimento deste estudo, visto que não se tornou necessário uma análise mais profunda no que diz respeito ao impacto ambiental do entorno na edificação e vice-versa. Sua localização de esquina margeando a Rodovia Serafim Derenzi e com possibilidade de acesso por uma via transversal menor, facilita a acessibilidade de pessoas e veículos à edificação, tornando possível também privilegiar as visuais internas e sua arquitetura enquanto elemento da paisagem. A partir do reconhecimento das características físicas do entorno partiu-se para o desenvolvimento do Estudo Preliminar, inicialmente por meio da concepção modular da edificação, tirando partido das possibilidades da tecnologia estudada tendo o programa de usos e as diretrizes de projeto como elementos norteadores. A concepção modular foi realizada a partir dos seguintes objetivos: • adequação do módulo às dimensões compatíveis com as operações de transporte rodoviário e de içamento (transporte horizontal e vertical); • adequação da medida dos módulos à medida dos componentes do sistema LSF; • adequação dos módulos as dimensões necessárias ao desenvolvimento das atividades previstas no programa de usos e a legislação municipal vigente; e • proporcionalidade

nas

duas

dimensões

possibilidades de posicionamento e montagem.

horizontais,

ampliando

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

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A adequação dos módulos às dimensões compatíveis com a etapa de transporte foi realizada utilizando como referência as medidas nominais das dimensões comerciais de dois tipos de contêineres, de 20ft (244cm x 606cm x 259cm ) e 40ft (243cm x 1219cm x 259cm)16 que são medidas padrões e adequadas aos veículos de transporte rodoviário e aos equipamentos de içamento mais comuns. A concepção modular foi definida com o apoio da consultoria de uma das maiores empresas de transporte de cargas especiais do Espírito Santo. Chegou-se a conclusão com relação às etapas de transporte horizontal e vertical que as dimensões de contêiner de 20ft seriam tecnicamente e economicamente mais viáveis que as dimensões de contêiner de 40ft, mesmo necessitando do dobro da quantidade de módulos para se adequar a necessidade de área da edificação. A utilização de contêineres de 40ft implicaria em uma maior dificuldade de operação, tanto nas etapas de transporte vertical quanto nas de transporte horizontal, além de exigir veículos e equipamentos de custo horário mais elevado. A adequação entre as medidas dos módulos durante a concepção modular foi realizada de forma que o módulo fosse compatível com os padrões dimensionais dos componentes construtivos como pisos, esquadrias, placas de vedação, e etc., com objetivo de se evitar desperdícios de tempo e material em atividades de cortes para adequação dimensional. Algumas perdas, no entanto, são praticamente inevitáveis devido às aberturas (portas e janelas) demandando cortes nas placas de fechamento dos painéis de vedação. Uma forma de minimizar perdas é através do estudo de paginação das placas de fechamento, prevendo o aproveitamento de outras placas já cortadas. No entanto, este estudo não chegou a ser desenvolvido para este ensaio projetual por ter sido considerado irrelevante nesta etapa de desenvolvimento do projeto. Outras perdas foram admitidas pela intenção do projeto de aproximar o máximo possível a medida dos módulos as dimensões de contêiner de 20ft (244cm x 606cm x 259cm) e em função da pequena desproporção entre a modulação do sistema LSF (60 cm) e das placas OSB – Oriented Standard Board (122 cm), utilizadas como componentes estruturais e de vedação (figura 108).

De acordo com o S.I – Sistema Internacional de Unidades, 1 pé ou 1 “ft” equivale a 30,48cm.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

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Figura 108. Planta esquemática do módulo em LSF Nota: dimensões em centímetros

Este tipo de solução apesar de gerar perdas de produção e material foi considerada neste trabalho como a melhor solução por se aproximar das medidas de contêineres proposta por Lawson et al. (1999) e por possibilitar uma alta produtividade por fazer uso de medidas modulares na estrutura. Com relação à proporcionalidade nas duas dimensões horizontais dos módulos, defendida por Caiado (2005) (exemplo: se a dimensão maior possui 640 cm, a dimensão menor poderia ser a metade ou 320 cm), esta idéia não foi adiante devido as seguintes desvantagens apontadas: • incompatibilidade com a proporção de contêineres de 20 pés demandando uma logística de transporte mais complexa; • logística de montagem mais complicada se utilizando os módulos com 2 tipos de posicionamentos ao invés de posicionados no mesmo sentido; e • previsão de maior dificuldade de concepção estrutural por gerar demandas estruturais menos padronizadas em função da maior diversidade de módulos. Na adequação dos módulos às atividades exigidas, aos condicionantes geográficos e bioclimáticos e de acordo com a legislação municipal, procurou-se através dos primeiros lançamentos fazer o arranjo dos módulos de acordo com as áreas e dimensões mínimas previstas no programa de usos e estabelecidas em lei (ver figura 109). O auditório, em função da necessidade de pé-direito mais elevado, não se adequou a altura da modulação e, portanto, não foi concebido utilizando módulos pré-fabricados.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

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Figura 109. Arranjos iniciais dos módulos na edificação Nota: Reprodução sem escala da planta original.

Os arranjos iniciais e os estudos de implantação foram desenvolvidos juntos (figuras 110 e 111). A implantação ficou definida com duas fachadas maiores voltadas para as direções leste e oeste, o que normalmente não é a melhor posição devido a maior incidência de sol da tarde na fachada oeste, mas que nesse caso, considerou-se a melhor opção, visto que na fachada leste, local onde estão situados 75% dos compartimentos da edificação, há menor incidência de insolação e clima mais ameno devido a existência de uma área de preservação localizada em topografia acentuada vizinha ao terreno. Esta opção de implantação também favorece a entrada de brisas mais frescas e uma visão mais amena do entorno por parte dos usuários. Com relação à fachada oeste, propõe-se que esta seja protegida por elementos sombreadores, tais como rampas, escadas, quadra de esportes que fazem parte do programa de usos do projeto e por brises nas aberturas.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

141

Figura 110. Proposta de implantação da edificação no terreno

Figura 111. Perspectiva da escola

3.3.2.

Concepção e pré-dimensionamento da estrutura

A concepção estrutural dos módulos foi definida de acordo com a necessidade de atender as principais solicitações de carga, as necessidades de ligação dos

142

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

ambientes internos e as logísticas de fabricação, transporte e montagem. Portanto, para adequação as solicitações de áreas de piso, o arranjo entre os módulos deverá seguir o sistema de construção modular conjugado (Lawson et al., 1999) em que mais de um módulo determina um ambiente (ver figura 118). Todo

desenvolvimento

pré-dimensionamento

estrutural

teve

acompanhamento do engenheiro professor da Universidade Federal do Espírito Santo, Prof. Pedro Augusto Cezar Oliveira de Sá, diretor do NEXEM – Núcleo de Excelência em Estruturas Metálicas da UFES e especialista em cálculo de estruturas metálicas. Em virtude da definição do partido arquitetônico e das características gerais da edificação e a adequação das dimensões propostas, passou-se a estudar os módulos quanto a sua singularidade na edificação, com o objetivo de evidenciar as semelhanças e diferenças inerentes a cada um para o desenvolvimento do prédimensionamento estrutural. Dessa forma o projeto proposto apresenta 4 tipos de módulos, denominados de “unidades base”, com características distintas do ponto de vista do seu posicionamento na edificação (figuras 112 e 113).

Figura 112. Tipos de módulos com relação ao posicionamento na edificação Nota: Dimensões em centímetros.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

143

Figura 113. Posicionamento dos tipos de módulos na edificação Nota (1): A numeração se refere ao tipo de módulo em relação ao posicionamento na estrutura Nota (2): As partes não numeradas são estruturas anexas (rampa e auditório) a edificação modular .

Diante dos 4 tipos de “unidades base” considerados, durante a concepção estrutural inicial dos módulos ficou considerada como a melhor alternativa, a utilização de painéis estruturais para as paredes, com perfis estruturais de pisos e fôrros (vigas) fazendo a ligação horizontal entre os painéis, possibilitando assim uma produção individualizada dos componentes da estrutura para posterior união e conversão em módulos estruturais (figura 114).

Figura 114. Perspectiva esquemática da concepção modular por painéis

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

144

Visando a padronização construtiva, considerando que o módulo do tipo 04 não possui painéis de vedação, optou-se por uma solução comum de distribuição de cargas para todos os módulos. Dessa forma: • Apenas os montantes localizados nos encontros entre os painéis terão função estrutural; e • Os vãos sem montantes serão vencidos por treliças em LSF. A solução adotada, propõe uma maior produtividade no sentido de fabricação, por possuir apenas 1(uma) “unidade estrutural base” e não mais as quatro iniciais propostas. Diante desta definição, os demais painéis da edificação, internos e externos passaram a ter, portanto somente a função de vedação. Na figura 115 é possível visualizar a solução proposta de um único módulo estrutural para todos os diversos tipos de módulos da edificação.

Figura 115. Perspectiva esquemática do módulo estrutural proposto

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

145

3.3.2.1. Pré-dimensionamento estrutural Após a definição das características estruturais da “unidade estrutural base”, foi desenvolvido o pré-dimensionamento estrutural dos módulos com a participação do Professor Pedro Augusto Cezar Oliveira de Sá e da Engenheira Priscila Blanck da Cunha cujo trabalho de graduação em Engenharia Civil foi sobre o cálculo estrutural dos 2 tipos de módulos propostos no ensaio projetual desta dissertação ( ver Cunha, 2007). Como na concepção estrutural optou-se pela utilização de painéis que unidos dariam forma à “unidade estrutural base”, um pré-dimensionamento estrutural foi desenvolvido para cada tipo de painel conforme quadro 32. Tipo

Dimensões ( altura x largura) (cm x cm)

Função estrutural principal

Vertical estrutural com vão maior

346,5 x 600

Distribuição de cargas verticais.

Vertical estrutural com vão menor

346,5 x 212

Distribuição de cargas verticais.

Quadro 32. Tipos de painéis conforme sua função estrutural Nota: Os painéis verticais de menor vão possuem largura de 212 que somando a espessura dos painéis verticais de maior vão chegará a medida modular de 240 cm.

Além dos painéis, a composição da estrutura conta ainda com as vigas de piso e de fôrro. Para o pré-dimensionamento das vigas estruturais de piso utilizou-se como base o exemplo de dimensionamento apresentado por Rodrigues (2006) que possui características semelhantes ao estudo desenvolvido nesta dissertação sendo estas: • Painel de piso de prédio de 2 (dois) pavimentos; • Espaçamento de 600 mm entre vigas; • Comprimento total de 2400 mm. Neste trabalho foi adotada a fundação do tipo radier como sistema para descarregamento das cargas do sistema estrutural no solo. O Radier foi escolhido por suportar as cargas relativamente baixas previstas, principalmente em função do baixo peso próprio do sistema construtivo e por possibilitar uma melhor logística de montagem como será visto no item 3.4.2.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

146

No dimensionamento apresentado por Rodrigues (2006) as vigas do tipo Ue (U enrijecido) foram dimensionadas com as dimensões de (140mm x 40mm x 12mm / 0,95mm) ( altura x largura x comprimento do enrijecedor / espessura do perfil). Considerando não haver prejuízo de cálculo e para melhor adaptação das vigas de piso aos painéis verticais, optou-se por aumentar a altura dos perfis em 60 mm, ficando estes com 200mm x 40mm x 12mm x 0,95mm. Considerou-se ainda, conforme Rodrigues (2006) que as vigas deverão ser travadas horizontalmente a cada 1200 mm através de bloqueadores e fitas de aço galvanizado no fundo das almas. Nos painéis verticais, a solução encontrada para aumentar a rigidez e vencer os vãos nos painéis que conjugam os ambientes da edificação foi a de utilização de treliças, assumindo a função de distribuição das cargas nos montantes duplos em perfis Ue (ver figuras 116 e 117). Por haver diferenças no pré-dimensionamento entre os painéis verticais devido às solicitações de carga inerentes a sua localização na estrutura, procurou-se padronizar os perfis de acordo com a sua localização nos painéis para facilitar a linha de produção dos módulos. Dessa forma, os perfis foram dimensionados de acordo com os maiores esforços encontrados.

Figura 116. Pré-dimensionamento estrutural nos painéis do tipo vertical com maior vão

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

147

Figura 117. Pré-dimensionamento estrutural nos painéis do tipo vertical com menor vão

As vigas de forro, aparentemente com solicitação de carga menor, foram dimensionadas iguais as vigas de piso já dimensionadas em favor da segurança, por desconhecimento das suas solicitações de carga principalmente no que diz respeito à rigidez do conjunto modular como um todo (figura 118).

Figura 118. Pré-dimensionamento estrutural das vigas de piso e de forro

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

148

No pré-dimensionamento realizado, os perfis ficaram com as dimensões dentro dos limites de espessura estabelecidos por Rodrigues (2006) para os perfis que compõem o sistema LSF, ou seja, entre 0,80mm e 3,00mm. Além dos perfis, existem os demais componentes da estrutura que estão relacionados basicamente as ligações dos tipos: • entre os perfis; • entre os painéis, • entre os perfis e as placas de OSB (utilizadas como contraventamento); • entre os módulos; e • entre os módulos e a fundação. No sistema LSF o tipo de ligação utilizado é geralmente através de chapas e cantoneiras aparafusadas através de parafusos autobrocantes. Com relação aos contraventamentos, no sistema LSF podem ser utilizadas chapas do tipo gusset unidas a fitas fazendo contraventamentos em “X” ou “K” ou chapas do tipo OSB funcionando como um diafragma rígido. Neste trabalho, no prédimensionamento, optou-se pela não utilização de contraventamentos baseado nas seguintes prerrogativas: • Nos painéis de vão de 6,00m, por existir incompatibilidade na existência de contraventamentos com o projeto de arquitetura da edificação devido a existência de grandes vãos de janelas ou grandes vãos dentro de ambientes. • Nos painéis de vão de 2,40m, pelo fato do vão ser relativamente pequeno e ter estrutura de vigamento superdimensionada em função da padronização dos perfis com o painel do vão de 6,00m. • Em ambos os painéis, as treliças conformam maior rigidez aos painéis verticais que painéis contraventados que utilizam vigas comuns.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

149

• Em ambos os painéis, nas ligações entre módulos, há a conformação de um sistema de pilares duplos que possibilitam uma maior rigidez do conjunto e uma melhor distribuição de cargas laterais entre os painéis. Para o dimensionamento das ligações é necessária a definição da sua localização, da espessura da chapa ou do perfil cantoneira, da quantidade e do tipo de parafusos utilizados na ligação e o conhecimento dos esforços solicitados nestas ligações. Neste trabalho por não ter sido possível um maior aprofundamento nos cálculos das ligações, foram utilizados critérios de pré-dimensionamento, baseados em exemplos e dimensionamentos mínimos constantes em manuais técnicos nacionais e estrangeiros, porém sem o devido aferimento de cálculo (ver figuras 119, 120, 121, 122,123 e 124).

Figura 119. Esquema de ligações entre perfis nas treliças dos módulos.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

Figura 120. Esquema de ligações entre painéis e entre pilares e treliças

Figura 121. Detalhe de ligações entre módulos e fundação

150

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

151

Figura 122. Esquema de ligações entre módulos

Figura 123. Perspectiva da união entre quatro módulos

Figura 124. Aproximação das ligações entre módulos

3.3.2.2. Demais elementos estruturais Os demais elementos estruturais que compõem a edificação são a cobertura da edificação, as rampas metálicas de acesso, a escada metálica de acesso a cobertura da quadra de esportes e o auditório.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

152

Estes elementos estruturais, com exceção da cobertura da edificação e da estrutura e fechamento do auditório, são estruturas metálicas convencionais idealizadas a partir de perfis formados a quente e não serão mais detalhadas por fugir ao foco deste trabalho. Com relação à cobertura da edificação, esta é composta por terças e treliças metálicas. As treliças ficam posicionadas no sentido transversal da edificação enquanto as terças ficam apoiadas nas treliças e tem a função de suportar a cobertura e vencer vãos de 6 em 6 metros no sentido longitudinal da edificação. O telhado possui duas águas com inclinação de 8º voltadas para o interior da edificação possuindo duas treliças simétricas formando uma tesoura. Por serem simétricas foi feito o pré-dimensionamento somente de uma treliça e das terças (Cunha, 2007). (ver figura 125).

Figura 125. Pré-dimensionamento da cobertura da edificação (Corte)

Com relação à estrutura do auditório, esta deverá ser em LSF por painéis fugindo aos padrões modulares propostos devido a necessidade de vãos livres de 12 e 14 metros de comprimento e de pé direito duplo. A estrutura de cobertura deste setor da edificação deverá também ser diferenciada devido aos grandes vãos nos dois sentidos. Neste trabalho optou-se por não pré-dimensionar estas estruturas, por fugir ao foco da pesquisa.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

153

Com relação à estrutura da edificação como um todo, cabe ainda ressaltar que devido a extensão da planta (cerca de 80 metros), tornou-se necessária a criação de 3 juntas de dilatação, dividindo a edificação em 4 blocos estruturalmente distintos. Na figura 126 a seguir é possível visualizar a localização das juntas de dilatação e a divisão da edificação em blocos estruturais distintos.

Figura 126. Eixos de localização das juntas de dilatação na edificação (Planta)

3.3.3.

Anteprojeto

arquitetônico

e definição

dos demais subsistemas

construtivos Esta etapa do projeto irá sintetizar as definições obtidas no estudo iniciais e na concepção estrutural da edificação com a finalidade de se obter um projeto com forma e conceito (ambiental, econômico e tecnológico) definidos e que discrimine de maneira mais detalhada os demais subsistemas construtivos adotados na concepção do projeto, principalmente os painéis de vedação, vertical e horizontal e a interface destes com a estrutura. Esta etapa de projeto foi concebida com o suporte de manuais e catálogos técnicos relativos aos subsistemas adotados. Serão apresentadas nos ANEXOS A.1, A.2, A.3, A.4, A.5, B.1, B.2 e B.3, as plantas técnicas (implantação, plantas baixas, cortes e fachadas) e perspectivas desenvolvidas .

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

3.3.4.

154

Soluções técnicas e detalhamento

Esta etapa do projeto irá apresentar aproximação em escala das soluções desenvolvidas no anteprojeto com relação aos subsistema de vedação e suas interfaces. Nas figuras 127, 128 e 129 é possível ver o detalhamento esquemático dos subsistemas de vedação.

Figura 127. Detalhe do subsistema de vedação e interface com a cobertura (Corte)

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

Figura 128. Detalhe do subsistema de vedação e interface entre os pavimentos (Corte)

155

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

Figura 129. Detalhe do subsistema de vedação e interface com a fundação (Corte)

156

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

157

3.4. ASPECTOS DE LOGÍSTICA NO PROCESSO DE CONSTRUÇÃO MODULAR

3.4.1.

Transporte dos módulos

Nesta dissertação, optou-se por utilizar para análise o modal rodoviário para o transporte dos módulos pré-fabricados da unidade fabril de produção até o canteiro de obras. Esta escolha se deu pelo fato do modal rodoviário ser o mais recomendado no transporte de cargas unitárias, de baixo peso próprio, de alto valor agregado e que necessitem de ser transportados para localidades que sejam interligados por malha urbana rodoviária. Dentro do modal de transporte rodoviário, o veículo adotado para o transporte dos módulos do local de produção até o canteiro de obras, foi definido de acordo com os seguintes fatores: • dimensão dos módulos; • localização da unidade fabril de produção; • capacidade da infra-estrutura de transporte do percurso do local de produção até o canteiro de obras; e • definição da logística integrada de produção. A dimensão dos módulos, como citado anteriormente, ficou definida de acordo com as dimensões horizontais de contêiner de 20ft (largura e comprimento) e dimensão vertical (altura) superior em função da necessidade de pé direito da edificação. Foi escolhida uma unidade fabril de produção para simulação logística. A opção foi uma das maiores empresas metalúrgicas do estado do Espírito Santo, localizada às margens da BR-101 no município de Serra (ES), próxima de grandes empresas transportadoras locais. Foram analisados três percursos possíveis de transporte dos módulos da unidade fabril até o canteiro de obras (ver quadro 33) por meio de visitas técnicas aos

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

158

percursos e simulações gráficas realizadas com suporte de softwares de CAD e software de fotografias aéreas. Para o transporte do tipo de carga, ou seja, unidades indivisíveis com dimensões próximas as de um contêiner, optou-se por analisar os veículos do tipo porta contêiner de 20ft (capaz de transportar 1 módulo por vez) e o de 40ft ( capaz de transportar 2 módulos por vez). Os aspectos analisados os possíveis percursos foram: • A legislação incidente; • A capacidade de suporte da infra-estrutura; e • A existência de nós (afunilamentos) de percurso. Percurso

Trajeto

Distância

Av. Fernando Ferrari → Av. Maruípe → Rod. Serafim Derenzi (Adotado)

Aprox. 19 Km

Av. Fernando Ferrari → Reta da Penha → Av. Vitória → Av. Maruípe → Rodovia Serafim Derenzi

Aprox. 25 Km

Rodovia do Contorno → Av. Santo Antônio → Rodovia Serafim Derenzi.

Aprox. 40 Km

Quadro 33. Distância dos percursos analisados no transporte dos módulos Nota: A distância foi medida utilizando a ferramenta computacional Google Earth.

Na figura 130 é possível ver um exemplo de análise gráfica dos percursos.

Figura 130. Exemplo de análise gráfica de nós no percurso 01

159

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

Diante das visitas técnicas e análises gráficas realizadas, considerou-se o Percurso 01 como o mais adequado em ralação aos outros em função da distância ser menor e da existência de menos nós (afunilamentos) ao longo malha viária. No quadro 34 é possível visualizar um modelo esquemático utilizado na análise dos percursos com relação aos dois tipos de caminhão propostos. Tipo do

Compatibilidade

Necessidade de

Existência de

Caminhão

com a legislação

com a infra-

horários especiais

Nós

estrutura

para circulação

20ft

Sim

Não

40ft

Sim

Quadro 34. Análise do percurso 01 (adotado)

No percurso adotado ambos os tipos de caminhão são compatíveis com a legislação e com a infra-estrutura existente. No entanto o caminhão de 40ft possui restrição de passagem devido aos nós (afunilamentos) existentes nos percursos (exemplo: curvas de raio reduzido), precisando interromper a circulação da via de sentido oposto para possibilitar a sua passagem, o que causaria transtornos ao trânsito da cidade. Através da análise do transporte dos módulos ficou definido que o caminhão de 20ft é o mais adequado para transporte dos módulos. No entanto, somente a análise com relação ao transporte não é suficiente para determinar qual modelo de caminhão será adotado. A logística de montagem será um fator fundamental, em função da compatibilização do equipamento para içamento dos módulos e de transporte, principalmente no que diz respeito ao espaço disponível e ao custo para operação conjunta dos dois equipamentos no canteiro de obras.

3.4.2.

Montagem em canteiro de obras

O estudo da logística de montagem foi realizado com apoio de um especialista em logística de cargas individuais de uma das maiores empresas de locação de equipamentos de transporte vertical do Espírito Santo, o qual forneceu as informações sobre os equipamentos disponíveis no mercado e sobre a relação custo-benefício das operações içamento (transporte vertical dos módulos).

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

160

A logística de montagem no canteiro de obras na construção modular envolve a entrada, a circulação e a operação dos equipamentos de transporte vertical e horizontal com o objetivo de posicionar os módulos na localização correta da edificação e viabilizando rapidamente as operações de arremate. A escolha do(s) equipamento(s) para a realização do içamento ficou definida de acordo com a logística de montagem que poderá se basear nos seguintes fatores: • características da carga; • características da edificação; • características do canteiro de obras e possibilidade de circulação de equipamentos e de zonas de armazenagem provisórias no terreno; • seqüência de montagem ideal em função da facilidade e exeqüibilidade de operação; • disponibilidade local de equipamentos, pessoal especializado e custo de locação; e • em função da segurança da operação e produtividade da operação. A carga unitária estipulada para os módulos definida é considerada leve (máximo até 5 toneladas) e facilmente transportável pelos diversos equipamentos de içamento existentes no mercado. Pelo fato de ser leve e possuir dimensões relativamente grandes, o içamento deste tipo de carga sofre considerável influência das ações do vento em função da altura de elevação. Dessa forma, devido ao programa de usos e diretrizes de projeto e por se tratar de edificação educacional, a edificação proposta ficou definida como de baixa altura (dois pavimentos) e com de grandes dimensões horizontais (largura x comprimento). Apesar das grandes dimensões horizontais, a implantação proposta possibilitou considerável afastamento dos lotes vizinhos proporcionando dessa forma, operações de içamento relativamente tranqüilas. A estrutura de fundação adotada (do tipo radier) permite ainda a circulação dos equipamentos de içamento desde que tomadas às devidas precauções de distribuição de carga na estrutura para não danificá-la. O canteiro de obras é relativamente plano e com área superior a área de

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

projeção da edificação (ver figura 131), possuindo

áreas

suficientes

161

armazenagem e circulação.

Figura 131. Áreas livres (em verde) passíveis de circulação e armazenagem

A seqüência de montagem foi definida em função dos seguintes fatores: •

Da estabilidade dos módulos durante a seqüência de montagem até o final da construção;

•

Da divisão da edificação por juntas de dilatação, em 4 blocos estruturalmente distintos , em função das grandes dimensões em planta; e

• Da facilidade de operação e circulação dos equipamentos para instalação dos módulos. Desta forma sugere-se que os módulos do primeiro pavimento do Bloco A sejam agrupados horizontalmente de dois a dois até a junta de dilatação da edificação para que posteriormente sejam colocados os módulos superiores seguindo o mesmo princípio na continuação da montagem dos demais módulos e nos demais blocos (ver figura 132).

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

162

Figura 132. Esquema de seqüência de montagem dos módulos

Para utilizar guindastes com alcance de lança menor sugere-se que os módulos dos demais blocos devam ser colocados logo após a finalização de uma seqüência de duplas do bloco anterior (ver seqüência de montagem nas figuras 132 e 133) para evitar espaços muito confinados para a operação. A partir da elaboração da seqüência de montagem tornou-se possível identificar quais equipamentos seriam mais apropriados para a realização operação. A partir destes estudos foi realizada uma simulação gráfica de montagem dos módulos que apresenta suas principais etapas na figura 133. Estes tipos de simulações são extremamente importantes para a segurança e garantia de exeqüibilidade das operações e vem sendo cada vez mais utilizadas em projetos industrias como, por exemplo, no projeto de plataforma de extração de petróleo, que, no entanto, fazem uso de equipamentos mais específicos com artifícios holográficos17 que permitem maior aproximação do projetista com a simulação.

Os artifícios holográficos são também conhecidos como hologramas e possibilitam a visualização de projetos em 3 dimensões em um holoespace, ao invés de na tela do computador.

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

163

Figura 133. Esquema tridimensional de montagem dos módulos

No estado do Espírito Santo existe razoável disponibilidade de empresas de aluguel e operação de equipamentos para montagem vertical de estruturas. O custo de um contrato de aluguel e operação destes tipos de equipamentos irá variar de acordo com a sua capacidade de peso e do alcance da lança de içamento além de outros

Capítulo 3. Ensaio Projetual: Projeto para escola municipal utilizando sistema modular em LSF – Light Steel Framing

164

relativos ao tempo de locação do equipamento, a produtividade e a segurança das operações. Com a definição das características dos módulos, do terreno e dos requisitos de execução da operação, ficou definido junto ao especialista em logística da empresa, que o equipamento de melhor custo x benefício e que atende as necessidades das operações de montagem é o guindaste de pequeno porte situado sobre caminhão (Caminhão Munck ou Guindauto) (figura 134). Este equipamento foi escolhido principalmente por proporcionar a realização de ambas às operações de transporte (horizontal e vertical) evitando o assim aluguel de outro equipamento.

Figura 134. Exemplo de caminhão do tipo utilizado Fonte: Igor Gomes Oliveira.

Outros equipamentos de maior porte e com uma margem maior de segurança, como grua e guindaste telescópico (ver figuras 135 e 136), foram analisados e apresentaram menor risco quanto à operação por possuírem maior capacidade de carga e de alcance de lança. No entanto, neste trabalho, considerou-se mais viável a utilização do equipamento de menor custo de forma a proporcionar uma maior competitividade da construção modular em relação a construção civil tradicional.

Figura 135. Exemplo de guindaste telescópico Fonte: Sistermi.

Figura 136. Exemplo de grua Fonte: www.interstatecrane.com

Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.

165

4. FABRICAÇÃO: ANÁLISE DAS POSSIBILIDADES DE ADOTAR A TECNOLOGIA DE CONSTRUÇÃO MODULAR EM LSF NO ESPÍRITO SANTO 4.1. INTRODUÇÃO Neste tópico será apresentado o resultado de entrevistas semi-estruturadas realizadas com 2 (duas) empresas metalúrgicas do estado do Espírito Santo, que já possuem reconhecida experiência na produção de estruturas metálicas para a construção civil no sub-setor de edificações. A entrevista contou com uma “Pergunta Fundamental”, que deverá dar maior liberdade de resposta aos entrevistados e um ”Roteiro pré-estabelecido” com a finalidade de estimular as respostas desejadas caso sejam obtidas na Pergunta Fundamental. O Roteiro pré-estabelecido foi feito a partir do roteiro desenvolvido por Conde (2001) e aborda os seguintes temas:

Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.

166

• aspectos técnicos; • aspectos gerenciais; e • aspectos financeiros. As entrevistas foram realizadas utilizando um gravador digital, para posterior análise e descrição resumida das respostas obtidas.

4.2. ENTREVISTA

SEMI-ESTRUTURADA:

PERGUNTA

FUNDAMENTAL

ROTEIRO PARA A ENTREVISTA

4.2.1.

Pergunta fundamental

• A empresa tem interesse de executar módulos pré-fabricados em LSF caso seja solicitado em projeto? Porque? Obs: As demais perguntas serão feitas caso não haja nas primeiras perguntas uma resposta conclusiva.

4.2.2.

Roteiro para os aspectos técnicos

• A empresa tem dificuldade/facilidade de compra dos materiais como perfis de aço leve, parafusos, bobinas? • A empresa tem dificuldade/facilidade quanto ao espaço físico para a produção de estruturas espaciais em perfis de aço leve? • A empresa tem dificuldade/facilidade quanto a aquisição de equipamentos para produzir estruturas espaciais (como painéis) aparafusadas ou soldadas em perfis de aço leve? • A empresa tem dificuldade/facilidade quanto a capacidade técnica dos seus funcionários de analisar um projeto estrutural em perfis de aço leve e executálo conforme especificado?

Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.

167

• A empresa tem dificuldade/facilidade em assumir a responsabilidade técnica em longo prazo quanto à estabilidade estrutural e a durabilidade das estruturas espaciais em perfis de aço leve produzidas? • A empresa tem dificuldade/facilidade a no que diz respeito a produção de perfis de aço leve a partir de bobinas perfiladas em perfiladeiras operadas computacionalmente onde é possível produzir perfis com medidas exatas as do projeto estrutural? • A empresa tem dificuldade/facilidade quanto a aquisição de equipamentos de transporte interno das estruturas como esteiras e pontes rolantes?

4.2.3.

Roteiro para os aspectos gerenciais

• A empresa tem dificuldade/facilidade quanto a realização de procedimentos de avaliação de recebimento de material? • A empresa tem dificuldade/facilidade de realizar ensaios específicos para estruturas espaciais em perfis de aço leve? • A empresa tem dificuldade/facilidade em gerenciar a produção de estruturas espaciais em perfis de aço leve? • A empresa tem dificuldade/facilidade possui em gerenciar a produção de estruturas espaciais em perfis de aço leve em série, ou seja, disponibilizando pessoal, equipamentos e espaço físico especificamente para a produção dos módulos? • A empresa tem dificuldade/facilidade de interagir com demais agentes da cadeia produtiva como empresas transportadoras e montadoras? • A empresa tem dificuldade/facilidade em montar uma linha de montagem específica para a produção destes módulos com a finalidade de se produzir outras edificações com a mesma tecnologia? Por quê?

168

Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.

4.2.4.

Roteiro da entrevista para os aspectos financeiros

• A empresa tem dificuldade/facilidade em investir em procedimentos

avaliação para recebimento de material? • A empresa tem dificuldade/facilidade em investir em equipamentos de ensaio específicos avaliar componentes estruturais? • A empresa tem dificuldade/facilidade em investir na compra de equipamentos como perfiladeiras e pontes rolantes, para a produção e transporte interno de estruturas espaciais pré-fabricadas em perfis de aço leve? • Na existência de um projeto macro, envolvendo demais agentes da cadeia produtiva, a empresa teria interesse em investir na fabricação de módulos semi-acabados,

com

estrutura,

placas

fechamento,

instalações,

acabamento, etc?

4.3. RESULTADO DAS ENTREVISTAS NAS EMPRESAS METALÚRGICAS As entrevistas foram realizadas com os gerentes de produção de duas empresas metalúrgicas situadas no município de Serra-ES. Segue abaixo a opinião sobre os aspectos principais abordados pelos entrevistados quanto à viabilidade das empresas em produzir os módulos em LSF.

4.3.1.

Empresa 1

4.3.1.1. Resposta à pergunta fundamental A empresa não possui a capacidade de executar os módulos pré-fabricados em perfis de alço leve. 4.3.1.2. Motivos quanto aos aspectos técnicos Segundo o entrevistado, a empresa não trabalha com perfis de aço leve, não possui atualmente fornecedores dos perfis e dos componentes como parafusos e

Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.

169

cantoneiras necessários para a montagem da estrutura. A empresa, no entanto, trabalha com desbobinamento de chapas de baixa espessura, e poderia, caso possuísse perfiladeiras (máquinas que fazem à dobra dos perfis nas dimensões especificadas em projeto), produzir os perfis necessários para a fabricação das estruturas em LSF. Segundo o entrevistado, atualmente a empresa não possui espaço físico construído, de maneira a disponibilizar para a montagem das estruturas. O atual espaço físico da empresa já está voltado para outras linhas de produção. No entanto, a área de terreno da empresa permite uma considerável ampliação das atuais instalações. Segundo o entrevistado, a empresa não possui todos os equipamentos necessários para a produção dos perfis em série, neste caso as perfiladeiras e os slitters (máquinas que fazem o corte de bobinas nas dimensões exatas para a produção dos perfis em série nas perfiladeiras). A empresa possui os seguintes equipamentos necessários para a produção dos módulos: desbobinadeira; esteiras rolantes; ponte rolante de 7,0t e dobradeiras que fazem a mesma função das perfiladeiras, mas que só são economicamente viáveis para a formação de perfis a frio entre 4,76 e 12,50mm, enquanto que o perfil em LSF chega no máximo a 3,0mm. Segundo o entrevistado, com a atual estrutura, a empresa também teria que assumir certos riscos com relação a responsabilidade técnica sobre os módulos estruturais, pois também não possui os equipamentos necessários para realizar ensaios de resistência em perfis e estruturas espaciais. O entrevistado afirmou que não há equipamentos dessa natureza no estado do Espírito Santo e que faz apenas o controle de recebimento de matéria prima. Quando há necessidade se fazer ensaios laboratoriais, manda o material para laboratórios situados no Rio de Janeiro e em Macaé. Segundo o entrevistado a empresa possui certa dificuldade de análise e de produção dos módulos de perfis de aço leve por não possuir a cultura de montagem de estruturas, mas afirmou que possui profissionais com formação suficiente para a análise de projetos de estruturas e gerenciar sua execução.

Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.

170

4.3.1.3. Motivos quanto aos aspectos gerenciais O entrevistado afirmou que a empresa não possui dificuldade em fazer a avaliação de recebimento dos materiais da sua linha de produção, mas que no caso de produção dos módulos, haveria necessidade de maior conhecimento a respeito dos materiais necessários para a sua produção. O entrevistado afirmou ainda que não possui equipamentos de ensaio para análise de resistência de estruturas e que não tem como avaliar com as informações passadas na entrevista, as dificuldades gerenciais para a produção de estruturas espaciais seja por encomenda unitária, seja por encomenda em série. O entrevistado afirmou ter boa interação com demais agentes da cadeia produtiva, como transportadoras e empresas de montagem de estruturas metálicas. 4.3.1.4. Motivos quanto aos aspectos financeiros Segundo o entrevistado a empresa possui capacidade de investimento em procedimentos específicos de avaliação de recebimento de materiais, e de compra de equipamentos de produção. A empresa não soube afirmar quanto ao investimento em equipamentos de ensaio por terceirizar atualmente todos os ensaios técnicos realizados na sua produção. O entrevistado afirmou ainda que a empresa possui a cultura de investimento em novos negócios e que teria interesse em investir na produção de módulos préfabricados mas que para isso seria imprescindível conhecer os custos totais e a rentabilidade dos investimentos.

4.3.2.

Empresa 2

4.3.2.1. Resposta à pergunta fundamental De acordo com o entrevistado, a empresa não possui a capacidade de executar os módulos pré-fabricados em perfis de alço leve. 4.3.2.2. Motivos quanto aos aspectos técnicos

Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.

171

O entrevistado afirmou que a empresa não trabalha com perfis de aço leve e, desconhece os fornecedores da matéria prima necessária para execução dos módulos. O entrevistado afirmou que a empresa não possui espaço físico construído disponível para a montagem de estruturas espaciais e que o atual espaço físico já está destinado para outras linhas de produção. O entrevistado afirmou no entanto que a empresa conta com áreas de reserva no próprio terreno para necessidades futuras de ampliação das instalações. O entrevistado afirmou que a empresa não possui os equipamentos necessários para a produção dos perfis de LSF em série, neste caso as desbobinadeiras, perfiladeiras e os slitters. A empresa possui, no entanto alguns equipamentos necessários para a produção dos módulos, como pontes rolantes e pórticos com capacidade de até 20t; esteiras rolantes; empilhadeiras e dobradeiras ( que no mesmo caso da empresa anterior, faz a mesma função das perfiladeiras, mas não são economicamente viáveis para dobras de perfis abaixo de 3,0mm como o caso do LSF). Segundo o entrevistado, a empresa também não possui equipamentos para realização de ensaios e que o controle de qualidade adotado consiste na compra de aços certificados. O entrevistado afirmou que a empresa não possui atualmente capacidade de análise e de produção dos módulos de perfis de aço leve por não possuir a cultura de montagem de estruturas. 4.3.2.3. Motivos quanto aos aspectos gerenciais O entrevistado afirmou que a empresa faz a avaliação de recebimento dos materiais da sua linha de produção mas que não tem como afirmar se teria condições de avaliar os insumos da tecnologia em LSF. O entrevistado afirmou que existem dificuldades gerenciais para a produção de estruturas espaciais seja por encomenda unitária, seja por encomenda em série devido a empresa não possuir o know-how de montagem de perfis de baixa espessura e aparafusados e trabalhar somente com perfis usinados e soldados de maior espessura.

Capítulo 4. Fabricação: Análise das possibilidades de adotar a tecnologia de construção modular em perfis de aço leve no Espírito Santo.

172

O entrevistado afirmou que a empresa conhece e tem boa interação com empresas de montagem de estruturas metálicas espaciais, mas somente montagem de estruturas com perfis de aço de maior espessura que o LSF. 4.3.2.4. Motivos quanto aos aspectos financeiros O entrevistado afirmou que a empresa possui capacidade e interesse de investimentos em compra de equipamentos de produção e em capacitação de mão de obra. O entrevistado não soube afirmar quanto ao investimento em equipamentos de ensaio por desconhecer sua rentabilidade. O entrevistado afirmou que a empresa possui a cultura de investimento em novos negócios, mas que dificilmente teria interesse de investir na compra dos equipamentos necessários e na formação de mão de obra para viabilizar a produção de perfis e de montagem dos módulos por ter o seu foco de mercado voltado para as atividades de offshore, principalmente atividades ligadas a extração de petróleo.

Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras

173

5. CONCLUSÕES E CONTRIBUIÇÕES FUTURAS 5.1. SÍNTESE A pesquisa desenvolvida nesta dissertação possibilitou o desenvolvimento de conceito sobre construção industrializada utilizando módulos pré-fabricados em Light Steel Framing – LSF até então pouco discutido no Brasil. A pesquisa possibilitou também identificar vantagens e desvantagens da construção modular em LSF com relação aos demais métodos construtivos, os caminhos e os obstáculos para o seu desenvolvimento no Brasil, mais especificamente no estado do Espírito Santo. As poucas publicações a respeito de construção modular no Brasil fizeram com que a revisão bibliográfica tivesse seu alicerce conceitual a partir de publicações estrangeiras e da compilação de publicações nacionais cujos temas fossem afins à tecnologia estudada. O resultado da revisão bibliográfica é, portanto, uma síntese

Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras

174

das informações disponíveis a respeito da construção modular em LSF possibilitando dessa forma a construção conceitual e técnica necessárias para o desenvolvimento de projetos de arquitetura em nível de ensaio projetual. Em avaliação aos resultados alcançados com o Ensaio Projetual, acredita-se neste trabalho que as informações obtidas na revisão bibliográfica, bem como a metodologia adotada proporcionaram um resultado de projeto promissor para desenvolvimento futuro de um projeto executivo do ensaio realizado. Com relação ao estudo de viabilidade de desenvolvimento da tecnologia de construção modular em LSF no Espírito Santo, nas pesquisas realizadas com as empresas metalúrgicas ficou claro que existem dificuldades com relação aos aspectos técnicos, gerenciais e financeiros das empresas entrevistadas para se tornar viável a produção local da tecnologia construtiva. Apesar de não ter sido assunto recorrente no desenvolvimento da pesquisa, acredita-se que o desenvolvimento de tecnologias industrializadas para a construção civil pode ajudar a viabilizar a sustentabilidade econômica e social, além de possibilitar a melhoria da qualidade da construção nos seus diversos aspectos, configurando-se como mais uma opção no combate ao déficit habitacional, um dos maiores problemas do país.

5.2. CONCLUSÕES DE CARÁTER GERAL Através da pesquisa desenvolvida tornou-se possível atingir integralmente os objetivos iniciais do trabalho relativos a: • sistematizar informações a respeito de construções modulares em LSF com ênfase nas técnicas, materiais, métodos e padrões construtivos; • analisar a cadeia produtiva local e a possibilidade da produção de módulos pré-fabricados em LSF. • propor soluções técnicas e projetuais para construção modular em LSF com ênfase nas questões relativas a transporte, montagem e produção.

Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras

175

E parcialmente os objetivos relativos a: • estudo da viabilidade do desenvolvimento da tecnologia de construção modular em LSF no Espírito Santo. • análise do processo de desenvolvimento projetual de arquitetura de edificação com programa de usos pré-definido utilizando módulos pré-fabricados, sua relação com demais projetos e com a logística de construção desde a sua produção, passando pelo transporte até a montagem no canteiro de obras. Considera-se de uma forma geral, que o trabalho atingiu a maior parte de seus objetivos, obtendo de forma sistematizada as informações a respeito da tecnologia nos seus diversos aspectos, representando uma grande possibilidade de inovação tecnológica nos setores de projeto, planejamento e construção de edificações para diversos fins, destacando-se as edificações com grande número de repetições e que necessitem de velocidade de conclusão.

5.3. CONCLUSÕES DE CARÁTER ESPECÍFICO 5.3.1.

Relativas ao ensaio projetual

Apesar deste trabalho não ter chegado a um nível de projeto executivo para construção modular em LSF, considera-se que os resultados alcançados no ensaio projetual são bastante consistentes, consistência esta proporcionada pela revisão bibliográfica, pelo atendimento ao programa de usos, pelo atendimento à legislação vigente e pelas análises realizadas de transporte e montagem dos módulos no canteiro de obras. Considera-se que para um maior avanço nesta etapa teria sido interessante o desenvolvimento de demais projetos (hidrossanitário, elétrico, e de lógica, por exemplo) e também do detalhamento do projeto estrutural, no que diz respeito ao dimensionamento das ligações principalmente no que se refere ao desenvolvimento de tecnologias adaptáveis à montagem na fábrica e posterior conexão in loco. Durante o desenvolvimento projetual da edificação, foi possível entender a importância da presença de uma equipe multidisciplinar nas fases iniciais de

Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras

176

desenvolvimento de um projeto de natureza industrializada. No caso do ensaio projetual realizado foi fundamental a presença na equipe de profissionais das áreas de estruturas e de transporte e de um orientador especialista em produção civil. 5.3.2.

Relativas às etapas de transporte e montagem

Do ponto de vista do transporte dos módulos do local de fabricação até o canteiro de obras e da montagem, considera-se nesta fase de ensaio projetual, que o resultado obtido condiz com o atual estágio do projeto. A metodologia utilizada, a de basear a veracidade das informações em uma única fonte, (neste caso uma das maiores empresas locais de transporte de cargas indivisíveis) foi satisfatória. As informações obtidas possibilitaram o aprofundamento técnico e teórico a respeito da tecnologia estudada e do estudo da legislação incidente, tornando possível conhecer os devidos caminhos a se percorrer no desenvolvimento de projetos que necessitem de transporte de cargas indivisíveis como o caso da construção modular. Acredita-se, no entanto, que para o desenvolvimento de um projeto executivo, tornase necessário uma análise mais aprofundada das etapas de transporte e montagem, através da utilização de recursos computacionais mais direcionados para tal finalidade ainda inexistentes na empresa de transportes pesquisada, por não ser seu foco de mercado. 5.3.3.

Relativas à fabricação

As entrevistas realizadas possibilitaram uma análise dos aspectos técnicos, financeiros e gerenciais existentes e carentes necessários para a produção local dos módulos pré-fabricados em LSF. Apesar das entrevistas realizadas terem possibilitado a real análise a respeito da capacidade local de produção dos módulos, ambos os entrevistados solicitaram, ao longo das entrevistas, informações relativas ao custo de montagem de uma unidade fabril de produção dos módulos bem como demonstraram insegurança quanto à aceitação do mercado por parte da tecnologia apresentada.

Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras

177

5.4. CONCLUSÕES RELATIVAS ÀS PERGUNTAS DA PESQUISA 5.4.1.

Pergunta geral

É viável a construção modular em Light Steel Frame no estado do Espírito Santo? Não. A falta da infra-estrutura técnica e gerencial das empresas metalúrgicas, bem como o desconhecimento da tecnologia acaba por tornar atualmente inviável a construção modular em Light Steel Frame no Espírito Santo. No entanto, com a publicação

deste trabalho, e de outros no futuro, espera-se que a falta de

conhecimento da tecnologia não seja mais um empecilho. 5.4.2.

Perguntas específicas

Quais são os fatores técnicos e sócio-econômicos que estão relacionados à construção utilizando módulos pré-fabricados em Light Steel Frame no estado do Espírito Santo?

Considera-se que, através da análise conceitual do que é a

construção modular e a etapa de projetos e análise da cadeia produtiva local (transporte, montagem e fabricação), foi possível delimitar de maneira satisfatória os fatores relativos ao desenvolvimento de um ensaio projetual. No entanto, para a viabilização da construção modular, os fatores delimitados correspondem apenas a uma parte dos fatores técnicos e sócio-econômicos necessários à

viabilização da construção modular. Demais fatores relativos ao

detalhamento do sistema construtivo, a uma análise mais profunda das etapas de fabricação, transporte, montagem e análise de mercado, necessários à viabilização da construção modular em LSF, não foram delimitados. Quais são os aspectos relativos a projeto de arquitetura e engenharia para construção modular em Light Steel Frame? Como estes aspectos devem ser tratados? Considera-se que os principais aspectos relativos ao desenvolvimento de projetos de arquitetura e de engenharia para construção modular em LSF e a forma como devem ser conduzidos, foram apresentados neste trabalho. Sabe-se, no entanto, que outros aspectos relativos principalmente a gestão de projetos e a engenharia simultânea poderiam ter sido abordados, mas não o foram, em virtude deste trabalho ter optado por abordagem mais voltada para o desenvolvimento de tecnologias construtivas que propriamente para questões relativas à gerência de projetos em si.

Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras

178

Quais são os aspectos relativos ao planejamento e controle da construção modular em Light Steel Frame no que diz respeito às etapas de transporte, montagem e fabricação? Como estes aspectos devem ser tratados? A pesquisa realizada conseguiu responder a pergunta apenas com relação aos aspectos de planejamento da construção modular nas etapas de transporte, montagem e fabricação e como estes aspetos devem ser conduzidos. Os aspectos relativos ao controle destes processos, dizem respeito à logística integrada de produção, que controla o processo de produção como um todo, a qual não foi desenvolvida neste trabalho.

5.5. PERSPECTIVAS FUTURAS DE PESQUISA Considerando o que foi desenvolvido nesta dissertação, propõem-se as seguintes ações futuras: • desenvolvimento de pesquisa voltada para a gestão de projetos e engenharia simultânea na Construção Modular em LSF • disseminação deste trabalho para áreas como a Engenharia de Produção com objetivo de estimular o desenvolvimento de pesquisas relativas a fabricação dos módulos e ao desenvolvimento de logística integrada de produção, transporte e montagem. Especificamente com relação à logística de transporte e de montagem, seria interessante pesquisa que fizesse uma abordagem a respeito métodos e ferramentas de transporte e armazenagem utilizadas por empresas relacionadas a operações portuárias de contêineres. • desenvolvimento de pesquisas em áreas com pouca ou nenhuma publicação na construção modular em LSF como instalações hidráulicas e instalações elétricas; • desenvolvimento de pesquisas com aprofundamento relativo à estrutura de Construção Modular em LSF de maneira geral, e especificamente com relação à vibrações de piso e ao dimensionamento das ligações estruturais e ligações entre estrutura e componentes de vedação.

Capítulo 5. Conclusões e contribuições futuras

179

• desenvolvimento de um protótipo, através do detalhamento do Ensaio Projetual desenvolvido, com a finalidade de apresentar a tecnologia aos agentes locais e a comunidade técnica em geral.

180

Referências

REFERÊNCIAS ANANDA PRODUTOS EM AÇO GALVANIZADO. Características das Telhas Termoacústicas. Artigo Técnico. Disponível em< http://www.metalica.com.br >. Acesso em Novembro de 2007. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio – procedimentos: NBR 14323. Rio de Janeiro, 1999. ____________.

Componentes construtivos estruturais. Determinação da

resistência ao fogo: NBR 5828. Rio de Janeiro, 1984. ____________. Saída de Emergência em Edificações: NBR 9077. Rio de Janeiro, 1993. ____________. Exigência de resistência ao fogo de. elementos de construção de edificações – Procedimento: NBR 14432. Rio de Janeiro, 2001. ____________. Perfis de aço formados a frio, com revestimento metálico, para painéis reticulados em edificações - Requisitos gerais: NBR 15253. Rio de Janeiro, 2005. ARCOWEB,

2005.

Disponível

http://www.arcoweb.com.br/arquitetura/arquitetura246.asp> Acesso: Dezembro de 2006. ASTRA. Catálogo Técnico. Disponível em: < http://www.astra.ind.br >. Acesso em Novembro de 2007. BAHIA, T. O Uso do Aço na Construção Civil. Núcleo de Excelência em Estruturas Metálicas. UFES. 1999. BALLOU, R.H. Logística empresarial: transportes, administração de materiais e distribuição física. Trad. Hugo Yoshzaki. São Paulo: Atlas, 1997, 390 p. BERNARDES, M.M.S. Planejamento e Controle da Produção para Empresas de Construção Civil. Rio de Janeiro: LTC, 2003.

181

Referências

BIRGERSSON, B.

The Open House 3D Modulus System: Specification of

Susteinable and Adaptable Steel Housing. Stockholm: SBI – The Swedish Institute of Steel Construction, 2004. BORGES. W. L. Integração Instalações Elétricas, de Gás e Outras. Apresentação de Power Point. I Seminário de Soluções Tecnológicas Integradas: Instituto de Pesquisa Tecnológica, São Paulo, 1998. BRAGA, M. A. Abordagem Sistêmica e Avaliação de Sistema Construtivos. Brasil - Florianópolis, SC. 1998. v.1 p. 727-736. In: Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 7º, Florianópolis, 1998. Artigo técnico. BRICKA. Catálogo Técnico. Disponível em: < http://www.bricka.com.br >Acesso em Novembro de 2007. BRUNA, P.J.V. Arquitetura, industrialização e desenvolvimento. 2a.ed. São Paulo:Perspectiva, 2002. 310p. CAIADO, K. F. Estudo e concepção de edifícios em módulos pré-fabricados estruturados em aço. 2005. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil., Universidade Federal de Ouro Preto. CALMON, João L.; MORAES, Flavia R. de.Diagnóstico da construção metálica de edifícios : análise preliminar à luz dos princípios da Lean Construction. Brasil Salvador, BA. 2000. v.1 p.453-460. In: Encontro Nacional do Ambiente Construído, 8º ,Salvador, 2000. Artigo técnico. CAPO, J.M. Gerenciamento de Projeto Aplicado ao Transporte de Cargas Especiais Indivisíveis. 2005. 134 p. Dissertação ( Mestrado em Gestão e Desenvolvimento Regional) – Departamento de Economia, Contabilidade e Administração, Universidade de Taubaté, Taubaté, 2005. CBCA – Centro Brasileiro de Construção em Aço, 2007. Disponível em: <http://www.cbca-ibs.org.br/nsite/site/estatisticas.asp>. Acesso: Janeiro de 2007.

182

Referências

CONTRAN - CONSELHO NACIONAL DE TRÂNSITO. Estabelece os Limites de pesos e dimensões para a circulação de veículos: Resolução Nº. 12/98. Brasília, 1998. CONSULSTELL.

Catálogos

Manuais

Técnicos.

Disponível

em:

<http://www.consulsteel.com> Acesso: Novembro de 2007. CRASTO, R.C.M.

Arquitetura e Tecnologia em

Sistemas Construtivos

Industrializados – Light Steel Framing. 2005. 231p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2005. CRUZ, A. L.; RODRIGUES, C. T.; NOVAES, A. G. Modelo logístico para a construção civil. Brasil - Florianópolis, SC. 1998. v.2 p. 81-89. In: Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 7º, Florianópolis, 1998. Artigo técnico. CSSBI - Canadian Sheet Steel Building Institute. Catálogos e Manuais Técnicos. Disponível em: < http://www.cssbi.ca> Acesso: Novembro de 2007. CUNHA, P B. Dimensionamento de Edificações Estruturadas em Módulos Constituídos por Perfis Formados a Frio de Aço Revestido (Light Steel Framing). 2007. 80 p. Projeto de Graduação (Engenharia Civil) - Colegiado de Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2007. CVRD

–

Companhia

Vale

Rio

Doce.

2007.

Disponível

<http://www.cvrd.com.br> Acesso: Janeiro de 2007. FABRICIO, M.M; MESQUITA, M.J.M; MELHADO, S.B. Colaboração Simultânea em Diferentes Tipos de Empreendimentos de Construção de Edifícios. Brasil – Foz do Iguaçu, PR. 2002. v.2 p. 1513-1522. In: Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 9º, Foz do Iguaçu, Paraná, 2002. Artigo técnico. DNER - DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGENS. Instruções para Transporte de Cargas Indivisíveis Excedentes em Peso e Dimensões e Trânsito de Veículos Especiais: Resolução nº 2264/81. Brasília. 1981.

183

Referências

ESSENCIAL

ARCHITECTURE,

2007.

Disponível

em:www.essential-

architecture.com. Acesso: Novembro de 2007 ESTAÇÕES

FERROVIÁRIAS

BRASIL.

Disponível

em:

<http://www.estacoesferroviarias.com.br/l/luz.htm>. Acesso: Novembro de 2007. ETERNIT. Catálogo Técnico. Disponível em: < http://www.eternit.com.br >. Acesso : Janeiro de 2008. FAVERSANI JR., N. A Construção Metálica no Mercado Brasileiro. São Paulo: In: II

CICOM,

2002,

Disponível

Internet:

<http://www.cbca-

ibs.org.br/biblioteca_apresentacoes.asp>. FORTILIT. Catálogo Técnico. Disponível em: < http://www.fortilit.com.br >. Acesso : Novembro de 2007. FIOROTI, K. F. Proposta de um modelo conceitual para gestão de uso e manutenção de estruturas de concreto em instituições públicas. 2006. Dissertação ( Mestrado em Engenharia Civil) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil., Universidade Federal do Espírito Santo. FRAMPTON, K. História crítica da arquitetura moderna. Trad. Jefferson Luiz Camargo. São Paulo: Martins Fontes, 1997. FREITAS, A.M.S; CRASTO, R.C.M. Steel Framing: Arquitetura. Rio de Janeiro: IBS – Instituto Brasileiro de Siderurgia e CBCA – Centro Brasileiro da Construção em Aço, 2006, 121 p. FREITAS. R.M. A essencialidade do aço na construção civil e a tributação com o IPI. 2005. Disponível em: http://www.infomet.com.br/vista_opinioes.php?id=95. Acesso em Desembro de 2007. GALVANOFER. Catálogo Técnico. Disponível em: <http://www.galvanofer.com.br>. Acesso: Novembro de 2007. JOHN, V.M.; ANGULO, S.C. Metodologia para desenvolvimento de reciclagem de resíduos. In: Utilização de resíduos na construção habitacional. ANTAC 2003. Porto Alegre, 2003.

184

Referências

KOSKELA, L. Application of the New Production Philosophy to Construction. Technical Report n.72. Standford: CIFE, September, 1992. 72 p. KRÜGER, P.G.V. Análise de painéis de vedação nas edificações em estrutura metálica. 2000. 112 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2000. INEPAC – INSTITUTO ESTADUAL DO PATRIMÔNIO CULTURAL. Disponível em: <http://www.inepac.rj.gov.br/modules.php?name=Guia&file=consulta_detalhe_bem&i dbem=175>. Acesso em Março de 2007. INSTITUTO BRASILEIRO DE SIDERURGIA. Produção Siderúrgica Brasileira. Disponível em: <http://www.ibs.org.br/estatisticas/estatisticas.htm>. Acesso: Março de 2008. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICAS. Comissão Nacional de

Classificação.

Software

Pesquisa

CNAE.

Disponível

em:

<http://www.cnae.ibge.gov.br>. Acesso: Maio de 2008. INTERNATIONAL

ORGANIZATION

FOR

STANDARDIZATION.

Performance

standards in buildings: principles for their preparation and factors to be considered, ISO 6241. London, 1984. ISOVER. Catálogo Técnico. Disponível em: <http://www.isover.com.br/>. Acesso: Novembro de 2007. ISSB – Iron and Steel Statistics Bureau. Estatísticas de produção mundial de aço. Disponível em: <http://www.issb.co.uk/steel_news>. Acesso: Março de 2008. KNAUF. Catálogo Técnico. Disponível em: <http://www.knauf.com>. Acesso em Novembro de 2007. LAMBERTS et al..Padronização para a Troca e Comunicação de Dados na Construção Civil. Congresso Nacional da Construção- Construção 2004: Repensar a Construção: Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Porto, Portugal, 2004.

185

Referências

LAWSON, R.M et al.. Modular construction using light steel framing: An architects’ guide. The Steel Construction Institute, Berkshire, Inglaterra, 1999. LARSSON, H; TUNEMALM, L. Innovative Acoustic Studs for Interior and Exterior Walls. Stockholm: SBI – The Swedish Institute of Steel Construction, 1998. LESSING, J. Industrial Production of Apartments with Stel Frame: A Study of the Open House System. Stockholm: SBI – The Swedish Institute of Steel Construction, 2003. MADEX. Catálogo Técnico. Disponível em: http://www.madex.ind.br. Acesso: Novembro de 2007. MASISA. Catálogo Técnico. Disponível em: < http://www.masisa.com.br >. Acesso em Novembro de 2007. MONTANA. Catálogo Técnico. Disponível em: < http://www.montana.com.br >. Acesso em Novembro de 2007. MORAES, F. R. Uma contribuição ao estudo do processo de projeto de empreendimentos em construção metálica – uma visão segundo a nova filosofia de produção. 2000. 220p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Universidade Federal do Espírito Santo. NUIC, L; SOUZA, H. A. de ; ARAÚJO, E.C. de. Coordenação Modular Aplicada a Galpões em Estrutura Metálica. III Simpósio Brasileiro de Gestão e Economia da Construção. III SIBRAGEC. UFSCar, São Carlos, SP - 16 a 19 de setembro de 2003. PERFISA - FÁBRICA DE PERFIS METÁLCOS S.A. Catálogo Técnico. Disponível em: < http://www.perfisa.net/mnu12352.php >. Acesso em Novembro de 2007. PEX

BRASIL.

Catálogo

Técnico.

Disponível

em:

<http://www.pexdobrasil.com.br> Acesso: Novembro de 2007. PINHO, M.O. Transporte e Montagem. Rio de Janeiro: IBS – Instituto Brasileiro de Siderurgia e CBCA – Centro Brasileiro da Construção em Aço, 2005, 144 p.

186

Referências

RODRIGUES, F.C. Steel Framing: Engenharia. Rio de Janeiro: IBS – Instituto Brasileiro de Siderurgia e CBCA – Centro Brasileiro da Construção em Aço, 2006, 127 p. SCI – The Steel Construction Institute. SCI Publication 176 - Case Studies on Light Steel Framing. Series 1 e 2. 2006, 55 p. Disponível em <http://www.steelsci.org/lightsteel>. Acesso: Março de 2007. SILVA, F. B.; CARDOSO, F. F. A importância da logística na organização dos sistemas de produção de edifícios. Brasil - Florianópolis, SC. 1998. v.2 p. 277285. In: Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 7º, Florianópolis, 1998. Artigo técnico. SILVA M.G. ; SILVA, V.G. Painéis de Vedação. Rio de Janeiro: IBS – Instituto Brasileiro de Siderurgia e CBCA – Centro Brasileiro da Construção em Aço, 2003, 59 p., 2003. SILVA, M.G. Fixações e juntas em painéis e sistemas complementares para edifícios em estruturas metálicas. Núcleo de Excelência em Estruturas Metálicas. UFES. 2001. TC

SHINGLE

BRASIL.

Catálogo

Técnico.

Disponível

em:

<http://www.tcshingle.com.br>. Acesso: Novembro de 2007. TUBOLINE. Catálogo Técnico. Disponível em: <http://www.tuboline.com.br>. Acesso: Novembro de 2007. USG – United States Gypsum Company. Catálogo Técnico. Disponível em: <https://www.usg.com>. Acesso: Novembro de 2007. VARGAS, M.R. Resistência ao Fogo das Estruturas de Aço. Rio de Janeiro: IBS – Instituto Brasileiro de Siderurgia e CBCA – Centro Brasileiro da Construção em Aço, 2003, 75 p. 2003. VIEIRA, H. F. Tecnologia logística no desenvolvimento do produto na construção civil . Brasil - Porto Alegre, RS. 2002. 6p. 2° Workshop Nacional, Porto Alegre, 2002. Artigo técnico.

Referências

187

VITÓRIA. Lei nº 4.821, de 30 de dezembro de 1998. Institui o Código de Edificações do Município de Vitória e dá outras providências. Prefeitura Municipal de Vitória: Vitória, 1998. VITÓRIA. Lei nº 4.167, de 27 de dezembro de 1994. Institui o Plano Diretor Municipal de Vitória. Prefeitura Municipal de Vitória: Vitória, 1998. VITÓRIA. Lei nº 6.705, de 13 de outubro de 2006.. Institui o Plano Diretor Municipal de Vitória. Prefeitura Municipal de Vitória: Vitória, 2006. YIN, N.M. Uma Contribuição ao estudo da logística no subsetor de Edificações. Estudos de Caso em Canteiros de Obra de Vitória- ES. 2003. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo. YORKON, 2007. Disponível em <http://www.yorkon.co.uk/>. Acesso: Novembro de 2007.

Anexos

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ANEXOS

ANEXO A – Plantas Técnicas

ANEXO B â&#x20AC;&#x201C; Perspectivas

ANEXO B.1 - PERSPECTIVAS PANORÂMICAS

ACESSO PRINCIPAL

FACHADA OESTE SOMBREADA

ANEXO B.2 - PERSPECTIVAS EXTERNAS

RAMPA DE ACESSO

CORREDOR E RAMPA DE ACESSO

ANEXO B.3 - PERSPECTIVAS INTERNAS