Cássio Domingos Pinheiro
1 CONSTRUMETAL CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUÇÃO METÁLICA São Paulo Brasil 31 de agosto a 02 de setembro 2010 LIGHT STEEL FRAMING COMO ALTERNATIVA PARA A CONSTRUÇÃO DE MORADIAS POPULARES RESUMO Alexandre Kokke Santiago 1 Maíra Neves Rodrigues 2 Márcio Sequeira de Oliveira 3 Dentro do contexto do avanço da construção civil e das demandas de habitação no país, a utilização de sistemas industrializados como Light Steel Framing (LSF) surge como estratégia para suprir o desenvolvimento do setor e o constante crescimento do déficit habitacional, uma vez que representa maior rapidez de execução com perdas mínimas; menor emprego de mãode-obra em cada construção e consequente aumento de produtividade e especialização, bem como redução considerável no peso próprio comparado a materiais convencionais e a melhoria dos acabamentos finais. O presente estudo tem como objetivo desenvolver uma solução para habitação popular utilizando o sistema LSF. O artigo apresenta a experiência desenvolvida através da execução de um protótipo em escala real da solução proposta para esta habitação de interesse social, tendo como objeto de estudo uma residência mínima indicada pela Caixa Econômica Federal (CEF). São discutidos aspectos relevantes para evidenciar a viabilidade técnica e econômica da solução, como os ganhos de prazo, a possibilidade de execução de maior quantidade de moradias com a mesma força de trabalho, a capacidade do sistema de se adaptar a diversas tipologias, além da oportunidade de capacitação da mão-de-obra para este novo patamar da construção civil. Palavras-chave: Habitação de interesse social, Light Steel Framing, Estruturas metálicas 1. REALIDADE DA HABITAÇÃO DE INTERESSE SOCIAL NO BRASIL Atualmente, o desenvolvimento da construção civil bem como o acesso ao imobiliário estão sendo incentivados por diversos programas governamentais, como o PAC (Programa de Aceleração do Crescimento) e Minha Casa, Minha Vida. Segundo dados de 2007, o valor do segmento de obras residenciais avançou 6,3% em termos nominais, principalmente em função do crescimento de edificações residenciais (13,9%), produto de maior peso na construção e diretamente influenciado pelo crédito imobiliário. Contudo, o Plano Nacional de Habitação - 1 Arquiteto e Urbanista UFMG, MSc. Eng. Civil (Const. Metálica) UFOP, Professor DAEC, CEFET-MG 2 Arquiteta e Urbanista UFV, MSc. Engenharia de Estruturas - UFMG 3 Arquiteto e Urbanista UFPA, MSc. Engenharia Civil (Construção Metálica) UFOP 1
2 PLANHAB estabelece uma necessidade de produção de aproximadamente 28 milhões de unidades nos próximos 13 anos para atender à demanda futura e eliminar o atual déficit habitacional, até 2023 (MINISTÉRIO DAS CIDADES, 2009). Estipula-se que para a indústria da construção civil cumprir a meta de liquidar o déficit habitacional em 2023, a produtividade do setor deverá crescer cerca de 4% ao ano (FGV ABRAMAT, 2008). Portanto, serão necessárias alterações significativas nas estruturas e processos da produção habitacional. Diante desta realidade, acredita-se que a utilização de sistemas construtivos industrializados poderá contribuir para a concretização de um plano de desenvolvimento e provisão de moradias desejados em menor tempo, uma vez que estes sistemas garantem a produção em larga escala, com mão-de-obra especializada e produtiva. O uso destes sistemas racionalizados representa uma ação estratégica para suprir a necessidade de crescimento da construção civil no Brasil e fundamental para a execução de moradias dentro dos prazos estipulados pelo governo. Dificilmente este déficit habitacional poderá ser sanado utilizando somente os moldes da construção civil tradicional, devido, dentre outros fatores, à pouca disponibilidade de mão-de-obra e à lentidão intrínseca dos sistemas artesanais, que tornam a execução de moradias muito lenta e pouco produtiva. Neste contexto de racionalização e industrialização da construção, o Light Steel Framing (LSF) surge como um sistema construtivo a ser explorado. Tal sistema vem ganhando espaço no Brasil em construções dos mais diversos usos e já conta com a disponibilidade no país de todos os insumos para sua execução. O sistema LSF apresenta inúmeras vantagens como rapidez na execução, durabilidade e flexibilidade de projeto, possibilitando aplicações em diversas tipologias de edifícios. Desta forma, este trabalho visou desenvolver soluções para construção da Casa Popular mínima da CEF no sistema construtivo em Light Steel Framing, considerando os aspectos relevantes à viabilidade técnica e econômica da solução, como os ganhos de prazo e a possibilidade de execução de maior quantidade de moradias com a mesma força de trabalho. 2. SISTEMA CONSTRUTIVO LIGHT STEEL FRAMING O Light Steel Framing é um sistema construtivo auto-portante, composto por vários componentes industrializados que possibilitam uma construção com grande rapidez de execução e precisão. Ele se caracteriza por um esqueleto estrutural composto por perfis leves de aço galvanizado formados a frio, que tem a função de absorver as solicitações da edificação e, em conjunto 2
3 com os outros elementos estruturais, distribuir uniformemente as cargas para as fundações (RODRIGUES, 2006). Os perfis são utilizados na composição de painéis estruturais de paredes, vigas de piso, vigas secundárias, treliças, tesouras de telhado, entre outros componentes. As montagens mais usuais de LSF utilizam combinações de seções transversais U enrijecido (Ue) e U simples, mas há sistemas de montagem que empregam apenas seções Ue (Figura 1). Figura 1 Detalhes da montagem de estruturas de Light Steel Framing Fonte: Flasan, Os painéis estruturais são compostos por vários perfis parafusados e espaçados regularmente entre si, de acordo com a modulação definida no cálculo estrutural, variando entre 400 mm e 600 mm. Essa modulação visa à otimização dos custos, pois praticamente todos os materiais complementares e subsistemas são enquadrados em múltiplos desse espaçamento, permitindo o controle de utilização e a minimização de desperdício desses materiais. Em geral os painéis são executados em fábrica, garantindo boa produtividade, qualidade e melhores condições de trabalho, além de diminuir a necessidade de área de canteiro de obra. Entretanto, caso seja necessário, estes painéis podem ser montados no local da obra. Os outros componentes, não estruturais, como os fechamentos verticais e horizontais, geralmente em placas parafusadas à estrutura, são elementos leves e compatíveis com o conceito do sistema, formando um conjunto de baixo peso próprio, através de uma construção rápida e a seco. Os produtos mais utilizados como acabamento para o LSF, no mercado nacional, são: a placa de OSB (combinado a argamassa, EIFS ou siding), a placa cimentícia e o gesso acartonado. É importante destacar que, a coordenação modular utilizada no Light Steel Framing, não deve ser entendida como fator limitante de criação. Pois a infinidade de combinações e arranjos conseguidos através do LSF permite uma grande flexibilidade, nas mais variadas linguagens arquitetônicas. 3
4 De acordo com Crasto (2005), os principais benefícios e vantagens no uso do sistema LSF, quando comparado com a construção convencional, são os seguintes: - Os produtos que constituem o sistema são padronizados de tecnologia avançada, em que os elementos construtivos são produzidos industrialmente, onde a matéria prima utilizada, os processos de fabricação, suas características técnicas e acabamento passam por rigorosos controles de qualidade; - Facilidade de obtenção dos perfis formados a frio; - O aço é um material de comprovada resistência e o alto controle de qualidade, tanto na produção da matéria-prima quanto de seus produtos, permite maior precisão dimensional e melhor desempenho da estrutura; - Facilidade de montagem, manuseio e transporte devido a leveza dos elementos; - Durabilidade e longevidade da estrutura, proporcionada pelo processo de galvanização das chapas de fabricação dos perfis; - Construção a seco, o que minora o uso dos recursos naturais e o desperdício; - Facilidade de execução das instalações elétricas e hidráulicas; - Facilidade na execução das ligações; - Rapidez de construção (cerca de 50% de redução do tempo no canteiro de obra) - Estrutura muito leve, permitindo uma redução de até 70% na fundação; - O aço é um material incombustível e reciclável; - Grande flexibilidade no projeto arquitetônico. Essas vantagens fazem do sistema LSF uma alternativa viável para suprir a demanda de habitações populares no país. O aumento da produtividade, através da rapidez de execução e do menor emprego de mão de obra, representa cerca de 50% de redução do tempo no canteiro de obra. Assim, além da melhoria da qualidade da mão de obra, com a mesma força de trabalho disponível é possível a conclusão do dobro de unidades habitacionais no mesmo prazo e com custos semelhantes. O sistema tem sido empregado, no Brasil, em construções bastante variadas, como habitações de pequeno e grande porte, edifícios comerciais, hospitais, escolas, edifícios de apartamentos de até 4 pavimentos, fechamento de fachadas, além de retrofit de edificações existentes. A utilização do sistema LSF no Brasil começou marcadamente na década de 90, e hoje conta com infra-estrutura capaz de promover todos os insumos necessários para a sua construção. Os setores envolvidos na produção desses insumos são os principais responsáveis pela divulgação e pelo desenvolvimento técnico do sistema. Também existem hoje normas brasileiras especificando requisitos mínimos para perfis de aço galvanizado formados a frio e para o dimensionamento de estruturas, e normas de desempenho. 4
5 3. ESTUDO DE CASO DE MORADIA POPULAR EM LIGHT STEEL FRAMING Residência popular mínima Para o desenvolvimento do estudo de caso de uma moradia popular em LSF, optou-se pela avaliação de uma solução tendo como ponto de partida a casa popular mínima indicada pela CEF, na cartilha do programa de incentivo ao desenvolvimento da habitação de interesse social Minha Casa, Minha Vida. Esta residência, atendendo ao documento indicativo da Caixa, (CEF, 2009) possui uma sala, um dormitório para casal, um dormitório secundário para duas pessoas, uma cozinha, circulação e um banheiro (Figura 2). A área interna total dessa construção é de 37,7 m². Figura 2 Layout da residência proposta Soluções construtivas propostas O desenvolvimento da proposta de emprego do sistema Light Steel Framing guiou-se pelo atendimento aos pré-requisitos dos documentos indicativos da CEF, à norma de desempenho para construções habitacionais (ABNT NBR 15575:2008) e às normas específicas para o sistema construtivo e seus subsistemas. Para a estrutura em LSF, a proposta emprega painéis compostos por perfis de aço galvanizado Ue, com 90 mm de largura e espessura de chapa de 0,80 mm, espaçados em 600 mm, de modo a atender aos requisitos de dimensionamento da ABNT NBR 14762:2003. O consumo de aço nesta estrutura dimensionada é de aproximadamente 710,0 kg, com taxa de 19,1 kg/m². Neste conjunto estrutural, todas as paredes, tanto internas quanto externas, fazem parte da sustentação estrutural e contraventamento da residência (Figura 3). As paredes e a cobertura 5
6 foram concebidas para serem executadas com painéis pré-montados em fábrica e transportados prontos para a obra, de modo a diminuir o prazo de execução, facilitar a montagem em campo e reduzir a área necessária de canteiro de obras. Figura 3 Estrutura montada para a residência popular Fonte: Flasan, 2009 O revestimento externo das paredes proposto emprega placas cimentícias com espessura de 10 mm, fabricadas com a tecnologia CRFS (Cimento Reforçado com Fios Sintéticos), sem amianto. As juntas entre as placas são tratadas com massas e fitas específicos, de modo a serem invisíveis e garantir a estanqueidade do revestimento. A superfície da placa cimentícia está apta a receber qualquer tipo de pintura, necessitando apenas de uma camada de proteção com selador acrílico. O revestimento das faces internas das paredes externas e de ambas as faces das paredes divisórias internas, além dos forros internos, são executados com placas de gesso acartonado. As placas de gesso propostas são do tipo ST (standard) para as áreas secas (quartos, sala e circulação) e para os forros e do tipo RU (resistente a umidade) para as áreas molhadas (banheiro e cozinha), de acordo com as indicações da norma ABNT NBR 15758:2009. Após a fixação das placas de gesso, é executado o tratamento das juntas com massa e fita entre elas para que a parede e o forro acabados apresentem aspecto monolítico. Atendendo às indicações da ABNT NBR 15758:2009 a montagem é executada com uma placa de gesso acartonado de 12,5 mm de espessura em cada face das divisórias internas e na face interna das paredes externas. Para isolamento termo-acústico propõe-se utilizar lã de PET, que é um material de desempenho similar às lãs de vidro ou de rocha, mas fabricado a partir de materiais reciclados e com manuseio mais fácil e não agressivo ao instalador. Esse isolamento é empregado na casa popular proposta nas paredes externas e no forro, atendendo aos requisitos da ABNT NBR 15575:2008 para níveis de isolamento térmico e acústico. 6
7 3.3 - Prazo de execução O prazo de conclusão da obra da residência proposta em Light Steel Framing, é reduzido para menos da metade, frente a alvenaria de blocos auto-portantes, com o emprego do mesmo contingente de profissionais. As tabelas 1 e 2 mostram os prazos estimados para cada uma das etapas de ambos os processos construtivos, a partir da entrega da fundação concluída. Etapa Tabela 1 - Cronograma de execução para a residência popular Light Steel Framing Prazo (dias) Pré-montagem da estrutura X Marcação da locação das paredes X Instalação da estrutura de paredes X Instalação da estrutura do telhado X Instalação das placas cimentícias X X X Instalação das telhas da cobertura X Instalação das esquadrias X X Instalações elétricas X Instalações hidráulicas X Instalação placas gesso e isolamentos X X Instalação do forro interno X X Pintura externa e interna X Tabela 2 - Cronograma de execução para a residência popular Alvenaria Etapa Prazo (dias) Marcação da locação das paredes X Execução da alvenaria de blocos X X X X X Execução do reboco externo X X X Instalação da estrutura do telhado X Instalação das telhas da cobertura X Instalação das esquadrias X X Instalações elétricas X X Instalações hidráulicas X X Revestimento interno em gesso corrido X X Instalação do forro interno X X Pintura externa e interna X A execução da estrutura de toda a casa (paredes e cobertura), desde sua pré-montagem em fábrica, é toda conseguida em apenas 1 turno de trabalho, em virtude da fabricação dos perfis já com tamanhos específicos para cada painel, evitando a necessidade de cortes e medições na montagem de painéis e a consequente perda de material. Em um protótipo desenvolvido pelos autores com uma empresa especializada na fabricação e montagem de estruturas de Light 7
8 Steel Framing, uma equipe de três profissionais foi capaz de executar a pré-montagem dos painéis em 2 horas e fez sua instalação in-loco em apenas 1,5 horas (Figura 4). Figura 4 Montagem da estrutura para residência popular a partir de painéis pré-montados Fonte: Flasan, 2009 Para a instalação das placas cimentícias de revestimento externo estima-se o consumo de mais 2 dias de trabalho, deixando as paredes acabadas pelo lado de fora. Para chegar nesse mesmo ponto, a construção em alvenaria necessita do prazo total de 7 dias, quando o reboco externo está concluído. A execução das instalações elétricas e hidráulicas também é mais rápida no sistema industrializado, uma vez que, neste momento, as paredes estão abertas como shafts, podendo receber os conduítes elétricos e tubos hidráulicos em qualquer direção, sem interferências. Já na construção em alvenaria é necessário abrir rasgos nas paredes para a passagem dos dutos e posteriormente fazer sua recomposição, demandando maior prazo e gerando volume significativo de resíduo. Somadas todas as diferentes etapas de execução e considerando as interferências entre elas, o estudo indica um prazo de 6 dias trabalhados para a conclusão da residência em sistema industrializado, frente ao prazo de 13 dias para a solução convencional, considerando equipes com quantidades semelhantes de profissionais. 4. CONCLUSÕES Os sistemas construtivos tradicionais, sobretudo a alvenaria, são sistemas que podem ser considerados pouco produtivos, uma vez que são lentos e necessitam de um grande contingente de trabalhadores para sua execução. Dessa forma, acredita-se que utilizar somente estas tecnologias artesanais não será capaz de suprir a demanda brasileira por construções e assim sanar seu gigantesco déficit habitacional. 8
9 A utilização do sistema Light Steel Framing para a execução de habitações de interesse social se mostra uma alternativa viável por ser um sistema industrializado e racionalizado, aumentando a produtividade e diminuindo o desperdício de tempo e insumos. O uso deste sistema permite a produção em larga escala com rapidez, o que é fundamental para atingir metas de construção de moradias planejadas pelos órgãos governamentais. A menor geração de resíduos é fator importante a ser considerado, pois resulta em menor impacto ambiental da obra. Além disto, sistemas industrializados permitem maior controle de qualidade da obra por possuírem etapas bem sistematizadas e, assim, mais fáceis de controlar. Ao garantir o melhor controle de qualidade da obra, garante-se maior durabilidade da edificação, bem como melhores condições de trabalho dos profissionais da construção civil. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR 14762: Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR 15575: Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos - Desempenho. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR 15758: Sistemas construtivos em chapas de gesso para drywall - Projeto e procedimentos executivos para montagem. Rio de Janeiro, CAIXA ECONÔMICA FEDERAL (CEF). Minha Casa, Minha Vida Especificação para empreendimentos até 3 salários mínimos Casas. CEF, Brasília, Disponível em < Acesso Abril de CAIXA ECONÔMICA FEDERAL (CEF). Reciclagem do entulho para produção de materiais de construção. Salvador: Ed. da UFBA, CRASTO, Renata Cristina Moraes de. Arquitetura e tecnologia em sistemas construtivos industrializados: Light Steel Framing. Dissertação (Mestrado) Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto, p. FGV ABRAMAT. Perfil da Cadeia Produtiva da Construção Civil e da Indústria de Materiais, São Paulo: Fundação Getúlio Vargas, FLASAN, Acervo de fotos e portfólio de obras. Belo Horizonte, MINISTÉRIO DAS CIDADES. Déficit habitacional no Brasil Brasília: Ministério das Cidades, Secretaria Nacional de Habitação, RODRIGUES, Francisco Carlos. Steel Framing: Engenharia. Rio de Janeiro: IBS/CBCA, (Série Manual da Construção em Aço). 9