REFERÊNCIAS DE PROJETOS EXECUTADOS COM ESTRUTURAS

3. METODOLOGIA

O método de desenvolvimento da pesquisa terá como base revisão bibliográfica sobre o tema. Pesquisas referentes a estudos e projetos sobre a utilização de estruturas metálicas específicos em construções sustentáveis e o processo de certificação LEED™.

4. REFERÊNCIAS HISTÓRICAS DO AÇO ATÉ A DÉCADA DE 90

4.1. História do aço no mundo

De acordo com Bellei (2004), as evidências mais seguras da primeira obtenção do ferro se deu aproximadamente há 6 mil anos a.C., em civilizações como as do Egito, Babilônia e Índia. O ferro era considerado nobre, devido a sua raridade, com sua utilização se limitando a fins militares ou como elementos de adorno nas construções. Segundo Benévolo (2001), o ferro é utilizado inicialmente apenas para tarefas acessórias: para correntes, tirantes e para ligar entre si as pedras nas construções em pedra de corte. Por exemplo, na pré-nave construída por Rondelet para o Panthéon de Soufflot (fig. 1 e 2), em 1770, a estabilidade real da cornija é assegurada graças a uma fina rede de barras metálicas, dispostas racionalmente de acordo com as várias solicitações, quase como a armação de uma obra moderna em concreto.

Fig. 1. Armação em ferro da pré-nave do o Panthéon de Soufflot, Paris, 1770. BENÉVOLO (2001).

Fig. 2. Fachada da igreja de Sainte-Gneviève (Soufflot), Paris, 1770. BENÉVOLO (2001).

Segundo Bellei (2004), a utilização do ferro em escala industrial se deu início somente em meados do século XIX, devido aos processos de industrialização que experimentavam os países mais desenvolvidos pela revolução industrial, tais como Inglaterra, França e Alemanha. Paralelamente ao auge da produção de ferro, desenvolveram-se progressos na elaboração e conformação deste metal; já nos meados do século XVIII se laminavam pranchas de ferro na Inglaterra; em 1830, trilhos para estradas de ferro; em 1854 primeiramente na França, os perfis de seção I de ferro forjável, que se tornaria a peça fundamental da construção em aço. A primeira obra importante construída em ferro foi a Ponte sobre o rio Severn em Coalbrokdale (Fig. 3), Inglaterra, em 1779. Apesar da importância desta obra, por seu pioneirismo, nela o ferro ainda se apresenta como material insubstituível.

Fig. 3. A Ponte sobre o Severn em Coalbrookdale, Inglaterra, 1779. BENÉVOLO (2001).

Em 1851 inicia-se a era dos grandes edifícios metálicos com o Palácio de Cristal (Fig. 4), em Londres. Mas o primeiro edifício de múltiplos andares realmente projetado, como deve ser um edifício com estrutura metálica, foi a fábrica de chocolates de Noisiel-Sur-Name (Fig. 5), perto de Paris, construído por Jules Saunier em 1872. Construído sobre os quatro pilares da antiga ponte sobre o rio Marne, de forma a aproveitar a energia hidráulica do rio. Este edifício antecipa alguns dos elementos estruturais da moderna construção com esqueleto de aço: as laterais do edifício apoiadas em vigas em balanço e principalmente a estabilidade lateral do prédio, garantida por uma rede de diagonais, sistema idêntico ao de contraventamento de modernos edifícios.

Fig. 4. Palácio de Cristal. Hyde Park, Londres, 1851. Disponível em: < http://www.archdaily.com.br/br/01-148083/revelados-os-planos-de-reconstrucao-do-palacio-de-

cristal-em-londres>. Acesso em 1 de maio de 2015.

Fig. 5 Fábrica de chocolates de Noisiel-Sur-Name. Marne, 1872. Disponível em: < http://www.arquitecturaenacero.org/industrias/144-fabrica-de-chocolates-menier-en-noisiel-sur-

marne>. Acesso em 1 de maio de 2015.

A Escola de Chicago (1880 - 1910)

Conforme Capelo (2014), a Escola de Chicago foi um movimento surgido em 1880, protagonizado por arquitetos e engenheiros que propuseram e aperfeiçoaram, a partir da necessidade específica de reconstruir a cidade de Chicago, métodos e sistemas construtivos, que serviram de base para o modelo de

construção metálica das edificações modernas. Bellei (2004) cita que o fundador e líder da Escola de Chicago foi Willian Le Baron Jenney, ao abrir seu escritório de arquitetura em 1868. Willian Jenney provou suas teorias sobre a estrutura de ferro em 1879, no Leiter Building 1 (Fig. 6).

Fig. 6. Leiter Building 1, Chicago, EUA, 1879. Disponível em: < http://structurae.net/structures/first-leiter-building>. Acesso em 1 de maio de 2015.

O edifício Home Insurance Building (Fig. 7) de 1885, projetado por Jenney, apresentou um sistema estrutural pioneiro das modernas estruturas de aço. Pela primeira vez, o peso das paredes foi transferido para um vigamento de ferro e respectivas colunas embutidas em alvenaria que só serviu de enchimento do vão livre. (BELLEI, 2004)

Fig, 7. Home Insurance Building. Chicago, EUA, 1885. Disponível em: < http://www.chicagoarchitecture.info/Building/3168/The-Home-Insurance-Building.php > . Acesso

em 1 de maio de 2015.

Em 1884, o edifício Tacoma Building (Fig. 8) com 14 andares construído por Holaird e Roche, foi o primeiro com ligações rebitadas, resultando maior rigidez da estrutura, o que era impossível obter anteriormente com o uso de parafusos comuns.

Fig. 8. Tacoma Building. Chicago, EUA, 1884. Disponível em: < http://www.artehistoria.com/v2/obras/16772.htm >. Acesso em 1 de maio de 2015.

Conforme Bellei (2004), entre 1890 e 1893 foram construídas em Chicago muitas estruturas cujas características típicas eram: ligações rebitadas, contraventamentos verticais e janelas salientes. Em 1885 ocorreu o salto tecnológico, quando as vigas de ferro forjado foram substituídas por vigas laminadas de aço doce, pela primeira vez produzidas nos Estados Unidos pela Carnegie Steel Company, precursora da United States Steel. Após essa inovação, a coluna de ferro fundido caiu rapidamente na obsolescência, bem como os perfis complexos de colunas compostas de perfis padronizados, laminados ou caixão.

França e Bélgica (1890 – 1930)

Na França e Bélgica se desenvolveram as primeiras construções em aço de edifícios de vários andares, devido às condições de materiais disponíveis e intelectuais favoráveis. As primeiras estruturas de cobertura em ferro forjado foram

construídas na França antes das pontes de ferro fundido terem sido construídas na Inglaterra. A Galeria D’Orleans, no Jardim das Plantas em Paris são exemplos dessas coberturas. (BELLEI, 2004) As primeiras criações mais importantes de arquitetura foram construídas em Bruxelas, Tassel (1892–1893) (Fig. 9) e a Casa do Povo (1899), projetos de Victor Horta. Muitas destas estruturas também foram construídas em Paris e outras cidades francesas até o início da Primeira Guerra Mundial. Após o período da guerra as construções em aço foram retraídas quantitativamente pelos arquitetos e clientes, houve uma retração no mercado. (BELLEI, 2004)

Fig. 9. Casa Tassel. Bruxelas, Bélgica, 1892. Disponível em < https://historiayviajes.files.wordpress.com/2011/05/fachada-casa-tassel.jpg >. Acesso em 1 de

maio de 2015.

Nesta época grandes progressos foram feitos nos métodos de executar as ligações nas estruturas de aço, ao acontecer a transição do uso do rebite para a solda e parafusos de alta resistência. (BELLEI, 2004)

Alemanha (1910 - 1930)

A construção em aço de edifícios com muitos andares só obteve progresso na Alemanha após o final da Primeira Guerra Mundial. Dentre os edifícios que foram construídos nos anos 20, poucos possuíam estruturas em aço. A Alemanha marcou esta época não pelo que foi construído, e sim pelos novos conceitos de forma e espaço dos projetos introduzidos pela Bauhaus, através dos arquitetos Gropius e Mies Van der Rohe. Após a Segunda Guerra Mundial, a partir da América, que se desenvolveu a verdadeira arquitetura baseada no aço. (CAPELO, 2014)

Os arranhas céus nos Estados Unidos (1890 - 1940)

Conforme Bellei (2004), a liderança na construção de edifícios no século XX foi assumida por Nova York, tanto pela quantidade quanto pela altura e mérito arquitetônico. O Woolworth Tower foi construído em 1913 com 234m de altura, 55 andares, foi considerado o edifício mais alto do mundo até 1930. Em 1929 foi construído o Chrysler Building, com 320m de altura e 75 andares e em 1931 o Empire State, com 380m de altura e 102 andares, sendo o edifício mais alto do mundo durante 40 anos. Antes mesmo que o World Trade Center em Nova York tivesse sido totalmente ocupado e em funcionamento, outro arranha-céu em Chicago estava no final de sua construção, o Sears Tower (1972 – 1974), o maior edifício do mundo, com 109 andares e 445m de altura.

4.2. História do aço no Brasil

Foi a partir da primeira guerra mundial que o Brasil evoluiu na produção do aço, com a criação da Companhia Siderúrgica Belgo Mineira houve grande produção de aço no país. No final da Segunda Guerra Mundial, em 1945, foi fundada a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), com a finalidade de produzir chapas, trilhos e perfis nas bitolas americanas. (BELLEI, 2004) Na década de 60 as usinas Usiminas e Cosipa, entraram em operação para consolidar o mercado nacional, e mais recentemente a Açominas. Com o desenvolvimento do setor siderúrgico nacional, foram possíveis a produção de

vários produtos derivados do aço como chapas, trilhos e perfis laminados. O Brasil até a década de 70 importava aço, e a partir daí passou a exportar devido ao aumento da produção e baixo consumo interno. (BELLEI, 2004) Segundo Bellei (2004), a CSN criou em 1953 a Fábrica de Estruturas Metálicas (FEM) para ajudar a difundir o uso do aço nas construções. A FEM iniciou a formação de mão-de-obra especializada bem como o ciclo completo de produção das Estruturas Metálicas, sendo desativada em 1998. A partir da década de 50 começaram a surgir os primeiros edifícios de múltiplos andares em estruturas metálicas no Brasil. O Edifício Garagem América (Fig. 10) com 16 andares foi o primeiro construído em São Paulo pela FEM em 1957. O Edifício Avenida Central (Fig. 11) com 34 andares foi construído no Rio de Janeiro em 1961. O Edifício Escritório Central (Fig. 12) da CSN com 17 andares foi o primeiro construído em perfis soldados na cidade de Volta Redonda em 1966. (BELLEI, 2004)

Fig. 10. Edifício Garagem América, São Paulo, 1957. Disponível em: < http://rinolevi.tumblr.com/post/66646483013/garagem-america-camila-lattanzi-o-edificio > . Acesso em 13 de maio

de 2015.

Fig. 11. Edifício Avenida Central, Rio de Janeiro, 1961 Disponível em: < http://fragmentosarqueologicos.blogspot.com.br/p/historia-do-rio-de-janeiro.html > . Acesso em 13

de maio de 2015.

Fig. 12. Edifício Escritório Central da CSN, Rio de Janeiro, 1966 Disponível em: < http://www.mauriciobrasilli.com/#!Escritório Central - CSN/zoom/c1mmc/i616va >. Acesso em 13

de maio de 2015.

A partir desta época foram surgindo no país um grande número de profissionais aptos a trabalhar com aço, que passaram a utilizar estruturas metálicas como sistemas construtivos e na década de 1970, o Brasil chegou a produzir cerca de 500 mil toneladas de estruturas metálicas, voltadas principalmente para o setor industrial. (BELLEI, 2004)

De acordo com Capelo (2014), é importante ressaltar ainda que outras obras de importância nacional foram construídas em aço no mesmo período, como o Brasília Palace Hotel (Fig. 13), os edifícios da Esplanada (Fig. 14) dos Ministérios e dos anexos do Congresso (Fig. 15) em Brasília.

Fig. 13. Brasília Palace Hotel, Brasília, 1963. Disponível em: < http://mlb-s1-p.mlstatic.com/postal-brasilia-palace-hotel.jpg >. Acesso em 13 de maio de 2015.

Fig. 14. Esplanada dos Ministérios, Brasília, 1959. Disponível em: < http://noblat.oglobo.globo.com/do-ceu-brasilia/noticia/2014/10/esplanada-dos-ministerios.html >

Acesso em 13 de maio de 2015.

Fig. 15. Congresso Nacional,Brasília, 1959. Disponível em: < http://nelsonnaibert.com.br/wp-content/uploads/2013/07/AIG_CongressoNacional_Brasilia_01-

2011_00248.jpg >. Acesso em 13 de maio de 2015.

Os arquitetos brasileiros descobriram e vêm empregando as estruturas metálicas em diversos projetos de edifícios, principalmente nas cidades de Belo Horizonte, São Paulo, Salvador e Volta Redonda, por exemplo, o Edifício da Casa do Comércio da Bahia em Salvador (Fig. 16), construído em 1988 primeiramente com estruturas metálicas e depois utilizou-se outros materiais industrializados como lajes de piso pré-moldadas steel deck, paredes de vedação (tijolos de encaixe, paredes pré-fabricadas de gesso estruturada em aço), forros e esquadrias metálicas que acompanham melhor o processo de construção e otimizam a montagem com a precisão das estruturas metálicas. (BELLEI, 2004)

Fig. 16. Edifício Casa do Comércio da Bahia, Salvador, 1988. Disponível em: < http://www.andremansur.com/blog/uma-homenagem-a-niemeyer-confira-os-edificios-maisbizarros-do-mundo#prettyPhoto/6/ >. Acesso em 13 de maio de 2015.

Exemplo de uso do aço na cidade de Fortaleza destaca-se o edifício de uma das agências do Banco do Brasil (Fig. 17), construído em 1993, projeto do arquiteto Antônio Carvalho Neto. A primeira proposta para o edifício foi para ser projetado com estrutura tradicional, em concreto e alvenaria, cujo projeto previa uma torre vertical com doze pavimentos. A diretoria do banco solicitou ao arquiteto um novo projeto que pudesse ser executado o mais rápido possível com no máximo quatro pavimentos, considerando o curto cronograma para inauguração do prédio. (CAPELO, 2014)

Fig. 17. Fachada da agência do Banco do Brasil, Fortaleza, 1993. Fonte: CAPELO (2014).

O edifício da agência do Banco do Brasil foi construído com cinco pavimentos, um subsolo, térreo e outros três pavimentos superiores (Fig. 18). No subsolo fica o estacionamento e serviços complementares da agência. O acesso é feito a partir do térreo, que se comunica com o mezanino por meio de escadas e elevadores. No primeiro pavimento, se localizam os escritórios reservados para o setor de engenharia do banco com acesso restrito aos funcionários da instituição. No segundo e terceiro pavimentos, ficam os escritórios ligados à superintendência e outras atividades administrativas da agência. Na cobertura, em uma área recuada das fachadas, fica localizado o auditório. (CAPELO, 2014)

Fig. 18. Corte longitudinal e transversal. Fonte: CAPELO (2014).

O edifício foi definido a partir de dois blocos distintos (Fig. 19 e 20), o primeiro destaca a estrutura metálica na volumetria da edificação e o segundo, construído em concreto, localizam-se as caixas de escadas, elevadores, casa de máquinas e o sistema de ar condicionado. A estrutura de concreto opera como um bloco rígido, contribuindo para a estabilidade da estrutura. (CAPELO, 2014)

Fig. 19 e 20. Fachada com as estruturas de concreto e metálicas. Esqueleto metálico com pórticos em balanço. Fonte CAPELO (2014).

Os balanços se projetam em ambas as fachadas, das avenidas Santos Dumont e Desembargador Moreira, diminuindo a incidência solar direta nas áreas de atendimento localizadas no pavimento térreo. Os pórticos metálicos que constituem o esqueleto estrutural foram compostos por vigas treliçadas de aço com altura de 0,95 metros, que se conectam aos pilares metálicos por meio de conexões rígidas. As lajes adotadas são do modelo steel deck, que se apoiam em vigas treliçadas secundárias posicionadas a cada 3,75 metros. (CAPELO, 2014) A utilização do aço em 1993 no projeto da agência do Banco do Brasil pode ser considerado como um sistema estrutural inovador na capital cearense, pois a

linguagem do aço ficou em evidência nos pórticos metálicos e na pele de vidro que, segundo o arquiteto, foi determinante no projeto da agência. (CAPELO, 2014) As empresas do setor siderúrgico nacional estão atualmente preparadas para enfrentar os desafios do mercado nacional e internacional, com parque industrial modernizado e produto com qualidade para competir com o aço de qualquer outro país produtor. A concorrência com o aço chinês é o grande desafio no comércio internacional de todo o mundo, além de medidas protecionistas adotadas por alguns países para proteger suas economias. O mercado interno passa a ser um forte atrativo e apresenta um grande potencial de consumo do aço nacional, pois as perspectivas de crescimento são grandes, considerando as obras de infraestrutura que o país necessita. (CAPELO, 2014) O cenário atual da produção do aço no Brasil é oscilante, apresenta uma pequena tendência para a retração do mercado, de acordo com a análise da produção no mês de setembro de 2014, apresentada pelo site do Instituto do Aço Brasil.

A produção brasileira de aço bruto em Setembro de 2014 foi de 2,9 milhões de toneladas, queda de 3,8% quando comparada com o mesmo mês em 2013. Em relação aos laminados, a produção de Setembro, de 2,1 milhões de toneladas, apresentou redução de 2,4% quando comparada com Setembro do ano anterior. Com esses resultados, a produção acumulada em 2014 totalizou 25,5 milhões de toneladas de aço bruto e 18,7 milhões de toneladas de laminados, quedas de 1,3% e 5,0%, respectivamente, sobre o mesmo período de 2013. Quanto às vendas internas, o resultado de Setembro de 2014 foi de 1,8 milhão de toneladas de produtos, queda de 10,7% em relação a Setembro de 2013. As vendas acumuladas em 2014, de 15,9 milhões de toneladas, mostraram queda de 8,5% com relação ao mesmo período do ano anterior. As exportações de produtos siderúrgicos em Setembro atingiram 1.157 mil toneladas no valor de 714 milhões de dólares. Com esse resultado, as exportações até Setembro de 2014 totalizaram 6,8 milhões de toneladas e 4,9 bilhões de dólares, representando um crescimento de 10,4% em volume e um aumento de 16,1% em valor, quando comparados ao mesmo período do ano anterior. No que se refere às importações, registrou-se em Setembro o volume de 376 mil toneladas (US$ 370 milhões) totalizando, desse modo, 3,1 milhão de toneladas de produtos siderúrgicos importados no ano, alta de 13,6% em relação ao mesmo período de 2013. O consumo aparente nacional de produtos siderúrgicos em Setembro foi de 2,1 milhões de toneladas, totalizando 18,9 milhões de toneladas no período de janeiro a Setembro de 2014. Esses valores representaram quedas de 8,5% e 5,5%, respectivamente, em relação aos mesmos períodos do ano anterior. (Instituto Aço Brasil, disponível em: http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/numeros/estatisticas-detalhe.asp?id=75 . Acesso em 13 de maio de 2015)

O Brasil conta atualmente com 14 empresas privadas no parque siderúrgico, que operam 29 usinas distribuídas em 10 estados, sendo 1 no Ceará, 1 no Pará, 1 em Pernambuco, 1 na Bahia, 9 e Minas Gerais, 2 no Espirito Santo, 4 no Rio de Janeiro, 6 em São Paulo, 1 no Paraná e 3 no Rio Grande do Sul (Fig. 21). Em 2013, o país produziu 34,2 milhões de toneladas de aço bruto, levando o país a ocupar a 9ª posição no ranking da produção mundial. Segundo pesquisa realizada pelo centro Brasileiro de Construção em Aço (CBCA), em 2014, o parque siderúrgico brasileiro é composto atualmente, por 166 empresas que fabricam estruturas em aço e atual diretamente no setor da construção civil, com a maioria localizada na região sudeste, o que pode justificar a maior incidência do uso do aço em edifícios de múltiplos andares nessa região. (CAPELO, 2014)

Fig. 21. Distribuição de empresas de estruturas de aço por região. Fonte: CBCA ESTASTISTICAS. Disponível em: < http://www.cbca-acobrasil.org.br/site/construcao-em-aco-estatisticas.php > .Acesso em 13 de maio de 2015.

5. O USO DO AÇO E A SUSTENTABILIDADE NA CONSTRUÇÃO

5.1. Produção e características do aço

Segundo Capelo (2014), o aço é produzido através de um processo siderúrgico que envolve diversas etapas desde a extração do minério do ferro até fabricação dos produtos finais, que serão utilizados na construção civil (Fig. 22). De acordo com Dias (1997), o aço é uma liga metálica composta principalmente por minério de ferro e por pequenas quantidades de carbono, que varia de 0,002% a 2,00%, o que proporciona ao material, propriedades mecânicas importantes para a construção. A produção do aço se inicia a partir da fabricação do ferro-gusa nos altos-fornos, que na maioria das unidades industriais utiliza o coque, como matriz energética. De acordo com o Instituto Aço Brasil, para o processamento e fabricação do aço são necessárias as seguintes etapas: Preparação da carga, redução, refino e laminação.

Fig. 22. Fluxo simplificado de produção do aço. Fonte: INSTITUTO AÇO BRASIL. Disponível em: < http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/aco/processo--etapas.asp > Acesso em 1 de junho de 2015.

Segundo Bellei e Bellei (2011), “aços estruturais são todos os aços que, devido à sua resistência mecânica, resistência à corrosão, ductibilidade, soldabilidade e outras propriedades, são adequados para uso em elementos que suportam cargas.” (p.41). Ambrozewicz (2012) esclarece que as principais características estruturais do aço são a elasticidade, plasticidade e ductilidade. Bellei e Bellei (2011) classificam os aços estruturais em três grupos: aços com baixo teor de carbono; aços com alta resistência mecânica e baixa liga e aços com alta resistência mecânica, baixa liga e resistentes a corrosão atmosférica.

5.2. Produtos siderúrgicos estruturais

As indústrias siderúrgicas produzem aço com diversas características estruturais e diversas formas: Chapas, barras, perfis laminados, fios trefilados, cordoalhas e cabos. As chapas, barras e perfis laminados são fabricados em laminadores que em etapas sucessivas, dão ao aço pré-aquecido a seção desejada. Para as estruturas dos edifícios de múltiplos andares especificamente, os perfis tem grande importância na composição dos elementos estruturais podendo alcançar o formato desejado a partir do processo de laminação, através do dobramento de chapas ou por associação das chapas através de solda. Seguem exemplos dos principais tipos de perfis utilizados nas estruturas metálicas: - Perfis laminados: são fabricados a quente nas usinas siderúrgicas e seriam os mais adequados para utilização em edificações de estruturas metálicas, pois dispensariam a fabricação “artesanal” dos perfis soldados ou dos perfis formados a frio (Fig. 23). (AMBROZEWICZ, 2012)

Fig. 23. Principais tipos de perfis estruturais laminados. Fonte: Pfeil e Pfeil (2000, p.20)

- Perfis dobrados ou laminados a frio: são fabricados a partir de chapas de aço dobradas a frio através de prensas especiais. (PFEIL E PFEIL, 2000) Os painéis extruturados em Light Steel Framing (LSF) tem sido muito utilizados e são um exemplo de perfis formados a frio (Fig. 24).

Fig. 24. Estrutura com Light Stell Framing tipo “U”. Fonte: Flasan construções a seco. Disponível em: < http://www.flasan.com.br/steelframe.html > Acesso em 1 de junho de 2015.

- Perfis compostos ou perfis soldados: aqueles que são obtidos a partir do corte, composição e associação por meio de soldas ou por caldeamento

(eletrofusão), podem ser obtidas de perfis laminados e no processo de fabricação permite a produção de diversas formas e dimensões.

5.3. Estruturas metálicas em aço

As estruturas metálicas, no setor da construção civil, são utilizadas para diversos fins, desde a construção de obras de mobilidade urbana como pontes, viadutos e passarelas, como também na construção de edifícios de tamanhos e usos variados: industriais, comerciais, residenciais e outros. (FALEIROS, TEIXEIRA JÚNIOR E SANTANA, 2012) O aço é um material que permite criar modelos estruturais que se adaptam a diversas necessidades plásticas e construtivas, permitem aos arquitetos propor aos clientes soluções criativas e variadas. Marigoni (2004) afirma que “O aço é sinônimo de arquitetura moderna” (p.07), e está cada vez mais presente nos edifícios modernos, tornando-se um material alternativo para construção “limpa” e valorização da obra. CAPELO (2014) A utilização do aço na definição da estrutura de um projeto arquitetônico, demanda dos profissionais um conhecimento especifico sobre as características desse material. O uso do aço como sistema construtivo na definição do projeto arquitetônico, proporciona uma série de vantagens que, na maioria das vezes, estão diretamente associadas ao seu modelo de produção, baseado na fabricação industrial.

5.4. Elementos estruturais

A estrutura é um conjunto de elementos que interligados entre si se destinam a resistir e a distribuir diversos tipos de cargas. Segundo, cada elemento de uma estrutura, também denominado peça estrutural, tem a função primordial de conduzir as cargas através de suas conexões até ao solo. (DIAS, 1997) Os principais componentes estruturais são: vigas (primárias e secundarias), os pilares (internos e externos), lajes, vedações e contraventamentos (Fig. 25).

Fig. 25. Desenho esquemático de uma estrutura básica demonstrando os principais elementos estruturais. Fonte: Bellei e Bellei (2011, p.62)

Segue a lista dos componentes estruturais metálicos:

- Vigas: vigas de alma cheia, vigas alveolares, vigas treliçadas, vigas Vierendeel e vigas mistas. - Sistemas de lajes: laje moldada no local, laje pré-moldada de vigotas, Pré-lajes de concreto e laje steel deck. - Vedações: vedação com alvenaria e com painéis pré-fabricados. - Conexões dos elementos estruturais: ligações parafusadas, ligações soldadas, ligações rígidas e flexíveis. - Proteção contra fogo dos elementos estruturais: argamassas projetadas “Cimentitious”, fibras projetadas, placas de revestimento e pintura intumescente. CAPELO (2014)

5.5. Sistemas estruturais

Sistemas estruturais são os diferentes modelos possíveis de concordar os vários elementos que darão sustentação ao edifício. A escolha desse modelo, ou sistema, está diretamente associado à definição dos aspectos de: peso,

plasticidade, rapidez da montagem, execução e consequentemente do custo final da estrutura. Os sistemas estruturais são formados principalmente, por componentes estruturais horizontais (vigas) e verticais (pilares) e as cargas horizontais devidas à ação dos ventos. BELLEI, PINHO E PINHO (2004) Segundo Bellei, Pinho e Pinho (2004), os principais sistemas estruturais são: pórticos, treliças planas, quadro contraventado, quadro com núcleo central, arcos, escoras/estais, planos, membranas, tridimensionais e vigas em balanço.

5.6. Vantagens e limitações no uso do aço e sustentabilidade

Vantagens no uso do aço

Segundo Bellei (2004), as principais vantagens das estruturas de aço são as seguintes: - Alta resistência em comparação com outros materiais; - É um material homogêneo de produção controlada; - As estruturas são produzidas em fábricas por processos industrializados seriados, cujo efeito de escala favorece a menores prazos e menores custos; - Os elementos das estruturas metálicas podem ser desmontados e substituídos com facilidade e permitem reforçar quando necessário; - Reaproveitamento do material que não seja mais necessário para construção; e - Menor prazo de execução se comparado com outros materiais. Maringoni (2007) apresenta outras características que são vantagens ao utilizar o aço como sistema construtivo: - Canteiro de obra mais organizado, com menos improvisos e redução de acidentes; - Mais leveza em relação ao concreto armado, resultando alívio nas fundações; - Maiores vãos livres; - Racionalização de material e de mão de obra;

- Menor prazo de execução com retorno financeiro mais rápido; - Elementos estruturais precisos garantem níveis e prumos; - Facilidade de montagem e desmontagem dos elementos estruturais; - Otimização no caso de ampliações e reformas; e - Compatibilidade com sistemas construtivos. Segundo Bellei (2004), após analise das vantagens expostas acima, apenas o emprego de estruturas metálicas substituindo os elementos de concreto armado e mantendo todo o padrão restante do acabamento da obra nos processos e padrões usuais, já altera consideravelmente o planejamento da construção resultando em um novo processo construtivo com as seguintes melhorias: - Menor custo de administração; - Economia das fundações; - Menor consumo de revestimento; - Rapidez de execução; - Maior lucratividade do investimento. Segundo Mortari (2013), toda nação que se desenvolve e se industrializa passa a fazer uso maciço da estrutura metálica na construção civil, especialmente na edificação de prédios multiandares. Isso ocorreu com o Japão, depois a Coréia do Sul e agora a China e todos os seus filhos tigres asiáticos. Esta migração de sistemas construtivos convencionais para sistemas industrializados, entre os quais a estrutura metálica, é inevitável já que os recursos humanos tornam-se mais escassos e os prazos de execução cada vez menores.

Limitações do uso do aço no Brasil

Segundo Mortari (2013), existem diversas limitações que dificultam uma maior utilização do aço na construção civil nacional: - Universidades desconectadas com o mercado, com baixíssima carga horária no ensino da construção metálica tanto nos cursos de Engenharia Civil como na Arquitetura; - Meio técnico arredio à inovação: atitudes conservadoras apesar do extenso conhecimento desta tecnologia em todo o mundo; - Dificuldades de financiamento: acúmulo de pagamentos nos primeiros meses de implantação da obra;

- Carga tributária alta, criando um abismo fiscal entre as tecnologias préfabricadas e as moldadas in loco; - Fábricas lentas no processo de automatização, sugerindo que a qualidade possa ser prejudicada. Falta de apoio dos governos a um setor que exige altos investimentos para manter-se com tecnologia de ponta; - Preconceitos folclóricos como: o aço é muito caro, o aço enferruja e cai, o aço queima e cai, o aço exige muita manutenção, o aço acaba e o concreto é para sempre; - Receio dos tomadores de decisão de que haverá patologias irreversíveis nas interfaces. Mercado carente de sistemas construtivos de fachada industrializados e; - Falta de planejamento adequado das construtoras e incorporadoras: pressuposição de que a construção convencional será mais vantajosa, sem estudos comparativos preliminares, fechando as alternativas para os próprios investidores. De acordo com Capelo (2014), as seguintes questões também são limitantes do uso do aço: o alto valor da energia incorporada na fabricação do aço; a questão da mão de obra desqualificada com baixo nível de escolaridade (aspecto que historicamente demarca o perfil do trabalhador no setor da construção civil); e a cultura do concreto armado no Brasil.

O ciclo de vida de aço e a sustentabilidade

A construção civil é, entre os diversos setores produtivos, um dos que mais consomem matéria prima e que mais gera resíduos sólidos, que posteriormente são descartados no meio ambiente. Para se avaliar a sustentabilidade dos materiais na construção civil, há de se considerar, além das três variáveis - ecológica, econômica e sociocultural - o ciclo global da construção, desde a extração das matérias-primas utilizadas, até sua demolição e destino final dos seus resíduos resultantes. CAPELO (2014)

A construção sustentável propõe diminuir o consumo dos recursos naturais e aumentar a sua reutilização, o uso de recursos renováveis e recicláveis, a proteção do ambiente natural, a criação de um ambiente saudável e não tóxico e a melhor qualidade na criação do ambiente construído. Estes são princípios que definem e conduzem a uma construção mais sustentável. CAPELO (2014)

Graf e Tavares (2010) informam que um aspecto importante a se considerar como indicativo de sustentabilidade de um edifício é o cálculo da energia incorporada dos materiais de construção, esse fator é usado para mensurar o impacto ambiental das edificações. Energia incorporada dos materiais de construção civil ou energia imbutida, é a energia total gasta na produção de um material incluindo as etapas de extração das matérias primas, transporte e fabricação dos materiais. Pode-se acrescentar também a energia do transporte do material da fabrica até seu destino final, como por exemplo, os canteiros de obras. Para calcular a energia necessária para a produção de um determinado produto, o método mais adequado é fazer uma “análise vertical” de todo a cadeia produtiva, desde a extração da matéria prima, fabricação, transporte, montagem, etc. Os autores indicam que é necessário que se contabilize a energia consumida em cada etapa da produção sistematicamente. Esse processo se multiplica para todos os componentes incorporados no produto e, em alguns casos, a propriedade de reutilização do material, pode alterar o resultado final da energia incorporada. Como o exemplo das estruturas em aço, que podem retornar ao inicio da cadeia produtiva como material reutilizável e, dessa forma, alterar todo o valor final da sua energia incorporada. BROWN E HARENDEEN (1995) O aço é 100% reciclável e as construções que utilizam as estruturas em aço podem ser desmontadas e reutilizadas. O conjunto de benefícios que podem ser alcançados com o uso de estruturas metálicas evidenciam que o modelo de construção com base na fabricação industrial, pode proporcionar a todos os envolvidos com o projeto um processo construtivo mais eficiente e, consequentemente, mais lucrativo. CAPELO (2014)

6. SISTEMAS DE CERTIFICAÇÕES SUSTENTÁVEIS E O USO DO AÇO

6.1. Construção sustentável (Green Building)

Construção sustentável é uma edificação ou espaço construído que teve na sua concepção, construção e operação o uso de conceitos e procedimentos reconhecidos de sustentabilidade ambiental, proporcionando benefícios econômicos, além da saúde e bem estar das pessoas. É um conjunto de práticas que busca eficiência no ciclo de vida da edificação que inclui: localização, design, construção, operação, manutenção, gestão de resíduos, preservação da biodiversidade e promoção de uma sociedade mais responsável. (CASADO & FUJIHARA, 2010). Segundo Jereissati (2011), uma construção sustentável proporciona um ambiente mais confortável e saudável; promove uma gestão sustentável dos processos da obra; incorpora tecnologias de eficiência energética e do uso da água, o que possibilita na redução nos custos do ciclo de vida da obra; consome matérias primas ecoeficientes; diminui os resíduos e a contaminação da construção; introduz tecnologias de energias renováveis; aprimora a qualidade do ar interno, a satisfação e conforto dos ocupantes; é de fácil preservação e exige o máximo reaproveitamento de resíduos em casos de demolição; é construída para durar. Tudo isso gera economia de recursos tanto na construção quanto na operação do empreendimento. Existem organizações no Brasil responsáveis pela difusão dos conhecimentos sobre construções sustentáveis: O Conselho Brasileiro de Construção Sustentável (CBCS), que integra a construção brasileira aos conceitos de responsabilidade ambiental; e o Green Building Council Brasil (GBCBrasil), que dissemina a certificação LEED™ no Brasil. (RIOS, 2008)

Certificações ambientais para edificações

Para Viggiano (2010), a certificação é uma avaliação da qualidade dos produtos e sistemas do edifício, baseada em critérios preestabelecidos, feita por

uma certificadora de processos e produtos com capacidade, conhecimento e estrutura para avaliar a multidisciplinaridade das partes integradas ao todo do projeto sustentável. De acordo com Jereissati (2011), o primeiro sistema confiável para certificar projetos sustentáveis surgiu no ano de 1990 no Reino Unido, o Building Research Establishment Environmental Assessment Method (BREEAM). Além do BREEAM, existem outros sistemas certificadores que possuem os critérios para certificação bem similares:

- Leadership in Energy and Environmental Design (LEED™) (Liderança em Energia e Desenho Ambiental). - Processo Alta Qualidade Ambiental (AQUA) (uma adaptação da certificação francesa Démache HQE (Haute Qualite Environnementale) para o Brasil.

- Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) (German Sustainable Building System); - Comprehensive Assessment System for Built Environment Efficiency (CASBEE) - Building Environmental Assessment Method Hong Kong (BEAM HK) ; - Green Building Tool Canada (GB Tool); - PROCEL EDIFICA; - SELO CAIXA AZUL; - QUALIVERDE – Rio de Janeiro.

Os conceitos sustentáveis para avaliação de cada edificação em todas as certificações, seguem um padrão similar com eixos temáticos em formas de créditos e pontuações que abrangem os seguintes temas:

- Qualidade da implantação; - Gestão do uso da água; - Gestão do uso da energia - Gestão de materiais e (redução) de resíduos; - Prevenção de poluição; - Gestão ambiental do processo;

- Gestão da qualidade do ambiente interno; - Qualidade dos serviços e - Desempenho econômico.

Em seguida será avaliada a sustentabilidade do aço em relação à certificação mais difundida no mundo, presente em 143 paises: LEED™.

6.2. A certificação LEED™ e o uso do aço

A certificação ambiental LEED™

A certificação internacional de empreendimentos sustentáveis LEED™, desenvolvida pelo United States Green Building Council (USGBC) e promovida pelo Green Building Council Brasil (GBCBrasil), é um organismo criado em 2008 que colabora e orienta na implantação dos conceitos sustentáveis na obra, adaptandoos à realidade do Brasil. (JEREISSATI, 2011) A partir da constatação da necessidade de se avaliar o nível de sustentabilidade das construções o USGBC elaborou um sistema de avaliação com base em um checklist de requisitos para as construções. Com o nome de Leadership in Energy and Environmental Design (LEED™) esse sistema partia de um conceito básico: o empreendimento deve atingir um número básico de prérequisitos para ser certificado, categoria CERTIFIED (40-49 pontos). (RIOS, 2008). A certificação internacional LEED™ possui 7 dimensões a serem avaliadas nas edificações. Todas elas possuem pré-requisitos (práticas obrigatórias) e créditos, recomendações que quando atendidas garantem pontos a edificação. O nível da certificação é definido, conforme a quantidade de pontos adquiridos, podendo variar de 40 pontos, nível “certificado” a 110 pontos, nível “platina” (Fig. 26). (GBC BRASIL, 2014)

Fig. 26. Pontuação LEED™. Fonte GBC BRASIL (2014). Disponível em: < http://asboasnovas.com/brasil/brasile-o-quarto-pais-com-mais-predios-verdes-certificados >. Acesso em 3 de junho de 2015.

As dimensões avaliadas pelo LEED™ são divididas nas seguintes categorias:

1 - Sustainable sites (Espaço sustentável) – Encoraja estratégias que minimizam o impacto no ecossistema durante a implantação da edificação e aborda questões fundamentais de grandes centros urbanos, como redução do uso do carro e das ilhas de calor. 2 - Water efficiency (Eficiência do uso da água) – Promove inovações para o uso racional da água, com foco na redução do consumo de água potável e alternativas de tratamento e reuso dos recursos. 3 - Energy & atmosphere (Energia e atmosfera) – Promove eficiência energética nas edificações por meio de estratégias simples e inovadoras, como por exemplo simulações energéticas, medições, comissionamento de sistemas e utilização de equipamentos e sistemas eficientes. 4 - Materials & resources (Materiais e recursos) - Encoraja o uso de materiais de baixo impacto ambiental (reciclados, regionais, recicláveis, de reuso, etc.) e reduz a geração de resíduos, além de promover o descarte consciente, desviando o volume de resíduos gerados dos aterros sanitários. 5 - Indoor environmental quality (Qualidade ambiental interna) –Promove a qualidade ambiental interna do ar, essencial para ambientes com alta permanência de pessoas, com foco na escolha de materiais com baixa emissão de compostos orgânicos voláteis, controlabilidade de sistemas, conforto térmico e priorização de espaços com vista externa e luz natural.

6 - Innovation in design or innovation in operations (Inovação e

processos) – Incentiva a busca de conhecimento sobre Green Buildings, assim

como, a criação de medidas projetuais não descritas nas categorias do LEED™. Pontos de desempenho exemplar estão habilitados para esta categoria. 7 - Regional priority credits (Créditos de prioridade regional) – Incentiva os créditos definidos como prioridade regional para cada país, de acordo com as diferenças ambientais, sociais e econômicas existentes em cada local. Quatro pontos estão disponíveis para esta categoria.

De acordo com GBC Brasil, o selo LEED™ tem os seguintes benefícios conforme o tripé da sustentabilidade:

Benefícios Econômicos:

- Diminuição dos custos operacionais; - Diminuição dos riscos regulatórios; - Valorização do imóvel para revenda ou arrendamento; - Aumento na velocidade de ocupação; - Aumento da retenção; - Modernização e menor obsolescência da edificação.

Benefícios Sociais:

- Melhora na segurança e priorização da saúde dos trabalhadores e ocupantes; - Inclusão social e aumento do senso de comunidade; - Capacitação profissional; - Conscientização de trabalhadores e usuários; - Aumento da produtividade do funcionário; melhora na recuperação de pacientes (em hospitais); melhora no desempenho de alunos (em escolas); aumento no ímpeto de compra de consumidores (em comércios); - Incentivo a fornecedores com maiores responsabilidades socioambientais; - Aumento da satisfação e bem estar dos usuários; - Estímulo a políticas públicas de fomento a construção sustentável.

Benefícios Ambientais:

- Uso racional e redução da extração dos recursos naturais; - Redução do consumo de água e energia; - Implantação consciente e ordenada; - Mitigação dos efeitos das mudanças climáticas; - Uso de materiais e tecnologias de baixo impacto ambiental; - Redução, tratamento e reuso dos resíduos da construção e operação.

O selo LEED™ possui as seguintes tipologias (Fig. 27):

- LEED™ NC (New Construction): Aplicado a novas construções; - LEED™ EB (Existing Buildind): Aplicado em edifícios existentes; - LEED™ CI (Commercial Interiors): Aplicado em projetos de interiores de edifícios comerciais; - LEED™ CS (Core and Shell): Aplicado em envoltórios e parte central da edificação; - LEED™ RETAIL: Aplicado em projetos de varejo; - LEED™ FOR SCHOOLS: Aplicado em edifícios educacionais; - LEED™ ND (Neighborhood Development): Aplicado no desenvolvimento de bairros; e - LEED™ HEALTHCARE: Aplicado em projetos da área da saúde.

Fig. 27. Tipologias LEED™. Fonte: GBC BRASIL (2014). Disponível em: < http://gbcbrasil.org.br/sobrecertificado.php > acesso em 3 de junho de 2015.

A seguir seguem dois gráficos com a quantidade de registros LEED™ no Brasil (Fig. 28) e a quantidade de registros LEED™ por estados no Brasil (Fig. 29):

Fig. 28. Registros LEED™ no Brasil. Fonte: GBC BRASIL (2015) disponível em: < http://gbcbrasil.org.br/graficosempreendimentos.php > acesso em 3 de junho de 2015.

Fig. 29. Estados com empreendimentos certificados LEED™ no Brasil. Fonte: GBC BRASIL (2015) disponível em: < http://gbcbrasil.org.br/graficos-empreendimentos.php > acesso em 3 de junho de 2015.

O uso do aço na certificação LEED™ e a sustentabilidade

As estratégias de sustentabilidade do aço estão focadas na categoria de Materiais e Recursos (MR) da certificação LEED™ (Fig. 30), que se concentra na redução de impactos ambientais negativos relativos aos materiais de construção e aos resíduos materiais gerados durante a construção e as operações. A categoria Materiais e Recursos incentiva a seleção de materiais de construção que tenham impacto reduzido associado a extração, fabricação e transporte. Nesta categoria também é estimulada a reciclagem de resíduos da construção e do ocupante do edifício para reduzir a quantidade de resíduos descartados em aterros sanitários e incineradores. Segundo Capelo (2014), o aço pode ser considerado um material sustentável. Além de ser 100% reciclável, as construções que utilizam estruturas em aço promovem um alto índice de preservação do ambiente construído, pois a ausência da necessidade de utilizar resíduos líquidos contaminantes, garante um canteiro de obra seco e limpo. Além disso, as construções em aço apresentam um baixo índice de desperdício de material, fato que, consequentemente, geram poucos resíduos sólidos. A estrutura metálica é o “mais completo sistema estrutural de tecnologia limpa”, e essa característica se deve, em grande parte, ao seu modo de fabricação industrial. Estruturas metálicas podem e devem ser pensadas com precisão milimétrica e em sistemas modulares, o que evita o desperdício e possibilita uma reutilização com alto grau de reciclagem. ZANETTINI (2011) De acordo com Maringoni (2007), o aço é um dos materiais mais abundantes da Terra; a energia consumida na produção é co-gerada; o processo de produção é controlado e não lança poluentes na atmosfera; consome 41% menos água no processo de produção do que o concreto; todos os componentes gerados pela produção são reaproveitados; a rapidez na montagem reduz o impacto na comunidade local; sua sucata tem alto valor agregado e o processo de reciclagem é simples e eficiente; 100% reciclável e metade da produção anual de aço é resultado de reciclagem.

A partir destas informações pode-se aproveitar as características sustentáveis do aço para a validação dos créditos de MR 4 – Conteúdo reciclado e MR 5 – Materiais regionais, na certificação LEED™.

Fig. 30. Crédito de Materiais e Recursos – MR da certificação LEED™. Fonte: USGBC (2009).

O crédito de MR 4 tem o objetivo de aumentar a demanda por produtos de construção que incorporem materiais com conteúdo reciclado, reduzindo assim os impactos resultantes da extração e do processamento de materiais virgens. O requisito é que se use materiais com conteúdo reciclado de maneira que a soma do conteúdo reciclado pós-consumo mais a metade do conteúdo pré-consumo constitua pelo menos 10% (um ponto) ou 20% (dois pontos), com base no custo, do valor total dos materiais do projeto. O crédito MR 5 tem o objetivo de aumentar a demanda de materiais de construção e produtos extraídos e fabricados na região, apoiando assim o uso de recursos nativos e reduzindo os impactos ambientais resultantes do transporte. Os requisitos são: que sejam usados materiais ou produtos de construção que tenham sido extraídos, coletados ou recuperado, assim como fabricados, a até 500 milhas

(800 km) do terreno do projeto para um mínimo de 10% (um ponto) ou de 20% (dois pontos), com base no custo, do valor total dos materiais; e se apenas uma fração de um produto ou material for extraída, coletada ou recuperada e fabricada localmente, somente essa porcentagem (por peso) pode contribuir para o valor regional. Para este credito é considerado o aço produzido na Companhia Siderúrgica do Pecém (CSP).