2 Alexandre Santiago Construmetal-steel Framing Como Fechamento Externo

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CONSTRUMETAL CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUO METLICA So Paulo Brasil 09, 10 e 11 de Setembro 2008

SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING COMO FECHAMENTO EXTERNO VERTICAL INDUSTRIALIZADO

Alexandre Kokke Santiago (1)

Ernani Carlos de Arajo (2)

1 . FECHAMENTOS INDUSTRIALIZADOS NA REALIDADE BRASILEIRA

Processos predominantemente artesanais, onde so marcantes baixa produtividade e enorme desperdcio, ainda compem a maior parcela da construo civil brasileira. Entretanto, diante da crescente demanda do mercado por novas edificaes e da disponibilidade tcnica de alternativas, vrias correntes desse setor tm se mostrado abertas ao emprego de solues industrializadas. Sistemas construtivos com concepo racionalizada tm ganhado espao conforme cresce a aceitao da tecnologia por parte dos setores produtivos e, principalmente, dos consumidores. Algumas das caractersticas dos sistemas construtivos industrializados, como mo-de-obra qualificada, produo seriada e em escala de elementos padronizados, racionalizao e possibilidade de gesto rgida dos processos e cronograma da obra, se contrapem aos problemas prprios da construo artesanal.

Os fechamentos verticais industrializados so utilizados atualmente no Brasil com freqncia significativa, sendo o dry-wall (internamente) e os painis metlicos e de concreto pr-moldado (externamente) suas formas mais comuns. Maior organizao e limpeza do canteiro, rapidez e facilidade na execuo das vedaes, facilidade de controle e menor desperdcio de materiais so algumas das vantagens desses fechamentos industrializados sobre a alvenaria tradicional (SILVA e SILVA, 2004).

(1) Arquiteto e Urbanista (UFMG) e Mestre em Engenharia Civil (UFOP), Coordenador de Steel Framing da Flasan Construo a Seco (Belo Horizonte, MG). [email protected]

(2) Professor Associado, Programa de Ps-graduao em Eng.Civil (UFOP). [email protected]

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2 . LIGHT STEEL FRAMING COMO FECHAMENTO EXTERNO

O Light Steel Framing (LSF) um sistema construtivo de concepo racionalizada, que vem passando por processo de aceitao e desenvolvimento no mercado da construo civil nacional. Trata-se de um sistema caracterizado pelo uso de perfis de ao galvanizado formados a frio, bastante esbeltos e que compem sua estrutura. Esse sistema trabalha em conjunto com subsistemas leves (acabamento, cobertura, etc.), tambm racionalizados, proporcionando uma construo industrializada, com grande rapidez de execuo e a seco (RODRIGUES, 2006).

O principal emprego do sistema LSF no Brasil na execuo de habitaes unifamiliares de pequeno porte (at dois pavimentos). Seu uso tambm abrange construes bastante variadas, como hospitais, escolas (figura 1) e edifcios de apartamentos de at quatro pavimentos, alm de retrofit de edificaes existentes (FREITAS e CRASTO, 2006).

Figura 1 - Obra de escola em LSF no Rio de Janeiro

Fonte: SANTIAGO, 2008

Uma das aplicaes do sistema que vem despertando interesse de vrios profissionais da construo civil o uso do LSF como fechamento externo de fachadas para edifcios de mltiplos pavimentos com estrutura principal portante. O uso desse tipo de fechamento externo bastante recorrente em pases com cultura construtiva industrializada. No Brasil, seu emprego ainda pouco usual, mas vem mostrando significativo potencial de crescimento, visto o interesse do mercado da construo em encontrar alternativas mais eficientes do que os sistemas artesanais predominantes (figura 2).

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Figura 2 - Obra com fechamento externo em LSF em Belo Horizonte


O sistema de fechamento utilizando painis de LSF oferece vantagens construtivas, em relao alvenaria, semelhantes aos painis pr-fabricados em concreto ou aos painis metlicos. Alm dessas vantagens, o fechamento em LSF possui ainda montagem simples, seu peso prprio baixo (implicando em alvio nas solicitaes da estrutura principal e nas fundaes) e o transporte do sistema para o canteiro e dentro dele fcil, uma vez que os elementos industrializados, como perfis e placas de acabamento, possuem dimenses e peso prprio pequenos (figura 3). Outro ponto importante o fato do LSF ser um sistema aberto, onde os elementos industrializados padronizados podem ser adaptados a qualquer exigncia de projeto, diferente dos painis em concreto, produzidos sob medida para cada obra.

Figura 3 - Instalao de painel de LSF como fechamento externo. Local: Inglaterra.


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2.1 - Princpios estruturais e de dimensionamento

O sistema LSF empregado como fechamento externo pode ser dimensionado para colaborar no contraventamento vertical e horizontal da estrutura principal do edifcio, aumentando a rigidez de seus quadros, principalmente com a diminuio dos comprimentos de flambagem de pilares (PEREIRA JUNIOR, 2004). Porm, na maioria dos casos, o fechamento em LSF dimensionado como um sistema secundrio, ou seja, no possui papel estrutural global no edifcio. Nesta situao, a estrutura principal do edifcio deve ser dimensionada sem considerar o sistema de fechamento para sua estabilizao ou suporte de cargas (SCHAFER, 2003).

A responsabilidade estrutural do fechamento em LSF, neste caso, resistir s cargas verticais decorrentes de seu peso prprio e dos materiais de acabamento e esquadrias ligados diretamente aos painis, transmitido-as estrutura principal do edifcio. Alm de resistir s cargas horizontais decorrentes da incidncia do vento e de impactos causados pela utilizao normal do edifcio.

importante estudar os deslocamentos aos quais a estrutura principal do edifcio est sujeita para a escolha da forma de execuo do fechamento, especialmente em edificaes muito altas, instaladas em locais de grande incidncia de vento ou sujeitos a cargas ssmicas. O dimensionamento da estrutura do fechamento em LSF pode ser feito considerando que tais deslocamentos sero isolados do fechamento por meio de detalhes no-rgidos na montagem da estrutura de LSF e dos acabamentos dos painis. Pode-se, ainda, optar por admitir que os deslocamentos da estrutura principal no so isolados do fechamento e implicam em esforos nos seus perfis, que devem ser geralmente mais robustos que os de painis isolados.

No h disponveis, inclusive fora do Brasil, normas que determinem, quantitativamente, quando necessrio empregar no painel de fechamento detalhes construtivos para absorver os deslocamentos da estrutura principal ou quando estes so dispensveis. As prescries de associaes tcnicas norte-americanas voltadas para o sistema LSF recomendam que toda montagem de fechamento permita uma movimentao vertical independente do painel em relao estrutura principal do edifcio e que os deslocamentos horizontais sejam avaliados para cada caso pela equipe de projeto (LGSEA, 2004). No entanto, a prtica comum do mercado preocupar-se em isolar os deslocamentos, tanto verticais quanto horizontais, apenas em edificaes mais altas (acima de 25 pavimentos).

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2.2 - Princpios de montagem e execuo

O Mtodo Embutido uma das possibilidades mais recorrentes de soluo construtiva para fechamento de fachadas com o sistema LSF. Neste processo, os painis, fabricados anteriormente ou na obra, so montados internamente aos quadros da macroestrutura do edifcio e transmitem suas cargas ao elemento estrutural imediatamente abaixo (figura 4).

Figura 4 - Fechamento em LSF Mtodo Embutido


Este modelo de montagem do fechamento no oferece restrio ao porte do edifcio e nem requer sistemas auxiliares de sustentao e transmisso de sua carga para a estrutura portante do edifcio, porm possui como limitao a dificuldade em compensar eventuais problemas de alinhamento e prumo decorrentes da execuo da estrutura principal. A fixao dos painis estrutura normalmente feita com pinos acionados plvora e deve ser previsto isolamento com manta emborrachada entre os painis e a estrutura.

Os diversos detalhes de montagem existentes, que definem o isolamento ou no do fechamento em relao aos deslocamentos da estrutura principal, se localizam na extremidade superior do painel. Na montagem rgida, a mais simples de ser executada e que no permite deslocamento independente, a fixao dos montantes guia superior feita com os mesmos parafusos e processos de montagem comuns ao sistema LSF portante (figura 5A).

Por sua vez, detalhes no-rgidos apresentam diversas variaes na forma de execuo, cada uma delas com vantagens, desvantagens e limitaes diferentes, que devem ser consideradas para o planejamento da obra (SSMA, 2007). Entre

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suas variaes esto: a montagem com as extremidades superiores dos montantes no parafusadas guia e travadas horizontalmente, o qu deixa espao para deslocamento e no requer peas especiais (figura 5B); as guias superiores com furos oblongos nas mesas para fixao dos montantes, que permitem a pr-fabricao e o transporte dos painis de fechamento (figura 5C); e a fixao individual da extremidade superior dos montantes com cantoneiras com furos oblongos nas suas abas, que capaz de absorver tanto deslocamentos verticais quanto horizontais (figura 5D).

Figura 5 - Variaes de detalhes para montagem de fechamentos no Mtodo Embutido


Os fechamentos para fachadas em Light Steel Framing podem ser tambm executados como Painis Contnuos externos, concebidos independentemente dos quadros da estrutura principal (figura 6). Os painis contnuos maximizam o aproveitamento da rea interna do edifcio, j que no ocupam espao na laje executada, e permitem ajustes no alinhamento vertical da fachada, livre de sujeio a eventuais imprecises na execuo da estrutura principal. Para sua conexo com a estrutura principal, so necessrias peas especiais (inserts) executadas em ao galvanizado, com chapa mais espessa (acima de 2,0 mm) e com conformaes que variam de acordo com o propsito da conexo.

(A) (B)

(C) (D)

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Figura 6 - Fechamento em LSF Mtodo Contnuo


Os fechamentos contnuos em LSF devem ser divididos, verticalmente, em painis com altura de um ou dois pavimentos. Esses painis podem ser apoiados uns sobre os outros, de forma que cada painel descarregue seu peso prprio no painel abaixo, at que o primeiro painel transmita toda a carga do fechamento para a fundao. Neste caso, os inserts so responsveis apenas por resistir s cargas horizontais de vento e devem permitir a transmisso livre das cargas verticais para baixo. A forma mais simples de insert com tal caracterstica uma chapa dobrada em L, com furos oblongos na face, em contato com os montantes do fechamento (figura 7A).

Os painis contnuos podem, tambm, ser divididos verticalmente e possuir apoios intermedirios, conectados estrutura principal, que resistem tanto s cargas horizontais quanto aos carregamentos verticais decorrentes do peso prprio dos painis. Estas peas, os inserts rgidos, podem ser bem simples, utilizando uma chapa dobrada em L conectada com parafusos ao montante do painel de fechamento (figura 7B).

Figura 7 - Variaes de inserts de fixao para painis contnuos


(A) (B)

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No projeto de fechamentos em painis contnuos de LSF, preciso avaliar as cargas as quais o fechamento est sujeito e a amplitude dos deslocamentos previstos, para que se determine a melhor forma de fixao, que pode ser rgida ou no-rgida verticalmente. usual nos fechamentos com painis divididos a combinao entre formas de fixao em cada um dos painis, sendo a rgida (responsvel pela sustentao do painel) instalada na extremidade inferior, e a no-rgida (fundamental para o equilbrio do painel) locada na extremidade superior (LGSEA, 2004).

2.3 - Cuidados na execuo dos acabamentos

No planejamento da montagem da estrutura do fechamento vertical em Light Steel Framing, importante dedicar ateno aos detalhes de execuo dos acabamentos, que so montados, preferencialmente, a partir de placas industrializadas, leves e moduladas.

Nos fechamentos embutidos, as placas de acabamento externo podem ser montadas tambm entre os quadros, deixando a estrutura principal do edifcio aparente (figura 8A). Neste caso, deve haver cuidado na interface entre as placas e a estrutura, pois os materiais envolvidos no processo possuem naturezas e comportamentos diferentes. J quando se opta por ocultar a estrutura principal, as placas so montadas contnuas e suas interfaces so mais simples e menos problemticas (figura 8B). Em ambos os casos, preciso ateno no planejamento dos detalhes quando se prev a ocorrncia de deslocamentos independentes entre estrutura principal e estrutura do fechamento.

Figura 8 - Acabamentos dos painis sobrepondo ou deixando a vista a estrutura


(A) (B)

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Os fechamentos montados contnuos eliminam os pontos de interface entre acabamentos externos e estrutura principal, uma vez que tanto os painis em LSF quanto as placas de acabamento so montados em planos diferentes da estrutura principal e por isso possuem desempenho independente (figura 9). Assim, um dos pontos com maior potencial de patologias eliminado, facilitando o detalhamento da montagem e sua satisfatria execuo.

Figura 9 - Acabamento sem interrupo em painis contnuos


3 . CONSIDERAES FINAIS

Os fechamentos verticais externos em LSF so uma alternativa industrializada interessante para a execuo de fachadas em edifcios de mltiplos andares. Sua utilizao, que apresenta diversas vantagens em relao alvenaria tradicional, se mostra vivel no Brasil, pois nosso pais j possui todos os insumos e mo de obra especializada disponveis no mercado.

O desempenho satisfatrio do fechamento em LSF garantido pela combinao do correto planejamento estrutural com o bom detalhamento das interfaces dos acabamentos. Sem o dilogo entre estes dois fatores, o fechamento pode apresentar patologias que podem vir a comprometer o desempenho estrutural, esttico e a salubridade da edificao.

A execuo desse tipo de fechamento deve ser planejada por equipe de projeto arquitetos, engenheiros e profissionais de execuo qualificada para desenvolver a forma de montagem mais apropriada, de forma a atender s caractersticas e demandas prprias de cada edifcio.

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4 . REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

FREITAS, Arlene M. S.; CRASTO, Renata C. M. Steel Framing: Arquitetura. Rio de Janeiro: IBS/CBCA, 2006. (Srie Manuais da Construo em Ao).

LIGHT GAUGE STEEL ENGINEERS ASSOCIATION (LGSEA). Technical Note 544 (TN-544) Design of by-pass Slip Connectors in Cold-Formed Steel Construction. LGSEA, Washington, 2004. 8p.

PEREIRA JNIOR, Clber Jos. Edifcios de pequeno porte contraventados com perfis de chapa fina de ao. Dissertao (Mestrado) COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2004.

RODRIGUES, Francisco Carlos. Steel Framing: Engenharia. Rio de Janeiro: IBS/CBCA, 2006. (Srie Manual da Construo em Ao).

SANTIAGO, Alexandre Kokke. O uso do sistema Light Steel Framing associado a outros sistemas construtivos como fechamento vertical externo no-estrutural. Dissertao (Mestrado) Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto, 2008. 153p.

SCHAFER, B. W., et al. Accommodating Building Deflections: What every EOR should know about accommodating deflections in secondary cold-formed steel systems. Structure Magazine, EUA, Maro 2003.

SILVA, Maristela Gomes; SILVA, Vanessa Gomes. Painis de Vedao. Rio de Janeiro, IBS/CBCA, 2004. (Srie Manuais da Construo em Ao).

STEEL STUD MANUFACTURERS ASSOCIATION (SSMA). Cold-Formed Steel Details. SSMA, Glen Ellyn, EUA, 2007.

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2 Alexandre Santiago Construmetal-steel Framing Como Fechamento Externo