universidade do sul de santa catarina willyan lima …
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
WILLYAN LIMA SCHLICHTING
A RELEVÂNCIA DO USO DE ESTRUTURAS DE AÇO EM OBRAS
HABITACIONAIS POPULARES
Tubarão-SC
2018
UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
WILLYAN LIMA SCHLICHTING
A RELEVÂNCIA DO USO DE ESTRUTURAS DE AÇO EM OBRAS
HABITACIONAIS POPULARES
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso
de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa
Catarina como requisito parcial à obtenção do título de
em Engenheiro civil.
Orientador: Prof. Eng. Rangel Pereira dos Santos, Esp.
Tubarão - SC
2018
AGRADECIMENTOS
Agradeço há meus familiares pelo apoio em momentos de dificuldade.
Agradeço também a meu orientador, Prof. Rangel Pereira dos Santos, por sua
orientação, pelo compartilhamento de seus conhecimentos, pela paciência e compreensão, por
me mostrar o caminho quando tive dificuldades de dar prosseguimento a este trabalho, e por
todo o auxílio prestado não somente no TCC, mas durante todo o curso.
Por fim, agradeço aos demais professores da Unisul que fizeram parte de minha
trajetória na Universidade, aos colegas que me acompanharam ao logo desta caminhada e aos
amigos que daqui levo comigo.
5
RESUMO
O uso da estrutura metálica como tecnologia construtiva surgiu em meados do século XVIII, e
no Brasil, sua utilização iniciou-se na segunda metade do século XIX, com o ferro fundido, e
expandiu-se até os dias atuais, com o uso do aço. O emprego de uma tecnologia industrializada
propicia ganhos de prazos e de qualidade, e acabou por se tornar uma alternativa a ser
considerada para obras de habitações sociais. Desta forma, esse trabalho investiga a utilização
da estrutura de aço nesse tipo de edificação e apresenta algumas experiências ocorridas no país,
principalmente nas regiões metropolitanas. A estrutura metálica pode trazer algumas vantagens
para esse setor, como a agilidade na construção de inúmeras unidades habitacionais em curto
prazo, e desvantagens, como a questão custo. Com isso, a fim de ampliar o conhecimento sobre
o assunto, foi feito um estudo de caso comparativo de obras em estrutura em aço procurando
objetivar o entendimento assim como seu comportamento e apresentar uma análise crítica desse
sistema construtivo para uso específico em obras habitacionais. Os resultados obtidos mostram
que o conhecimento das particularidades e propriedades físicas do aço é fundamental para o
desenvolvimento de bons projetos, os quais podem ser realizados por meio de trabalhos
conjunto entre engenheiros e arquiteto, ampliando o leque de uso do aço, concebendo
incontáveis cenários construtivos.
Palavras chaves: Estruturas. Aço. Habitacionais.
6
ABSTRACT
The use of the metallic structure as a constructive technology arose in the mid-eighteenth
century, and in Brazil, its use began in the second half of the nineteenth century with cast iron,
and has expanded to the present day with the use of steel. The use of an industrialized
technology leads to gains in terms of time and quality, and has become an alternative to be
considered for social housing projects. In this way, this work investigates the use of the steel
structure in this type of building and presents some experiences that have occurred in the
country, mainly in the metropolitan regions. The metallic structure can bring some advantages
to this sector, such as the agility in building numerous housing units in the short term, and
disadvantages, such as the cost issue. In order to increase the knowledge on the subject, a
comparative case study of steel structure works was carried out, aiming to understand the
understanding as well as its behavior and to present a critical analysis of this constructive
system for specific use in housing projects. The results show that the knowledge of the physical
properties and particularities of the steel is fundamental for the development of good projects,
which can be realized through joint work between engineers and architect, expanding the range
of steel use, designing countless constructive scenarios.
Key words: Steel. Structures. Housing.
7
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 — Diagrama tensão deformação. ............................................................................... 17
Figura 2 — Perfis metálicos. .................................................................................................... 19
Figura 3 — Perfis metálicos a frio............................................................................................ 20
Figura 4 — Perfis metálicos tubulares. .................................................................................... 21
Figura 5 — Perfis estruturas mistas. ......................................................................................... 22
Figura 6 — Ponte sobre o rio Severn. ...................................................................................... 23
Figura 7 — Palácio de cristal em Londres. .............................................................................. 23
Figura 8 — Edifício garagem América em São Paulo. ............................................................ 24
Figura 9 — Diagrama de comportamento do aço em incêndios. ............................................. 29
Figura 10 — Edifícios habitacionais padronizados USITETOS. ............................................. 32
Figura 11 — Casa USITETO finalizada. ................................................................................. 33
Figura 12 — Detalhe da estruturada da casa (Usiteto) ............................................................. 34
Figura 13 — Detalhamento construtivo da casa (Usiteto) ....................................................... 34
Figura 14 — Projeto da COSIPA obra CDHU ........................................................................ 35
Figura 15 — Localização conjunto habitacional Alvorada e resplandecer .............................. 39
Figura 16 — Planta baixa do tipo. ........................................................................................... 39
Figura 17 — Planta baixa do tipo ............................................................................................. 40
Figura 18 — Conjunto habitacional Alvorada vista externa observasse que não patologias. . 41
Figura 19 — Conjunto habitacional Alvorada detalhamento da estrutura. .............................. 41
Figura 20 — Conjunto habitacional Resplendor vista externa lateral observasse o detalhamento
dos contraventamentos em estruturas metálicas. ...................................................................... 42
Figura 21 — Conjunto habitacional Resplendor detalhamento da estrutura. ........................... 42
Figura 22 — Conjunto habitacional Resplendor vista da caixa da água com escada. ............. 43
Figura 23 — Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena vista da faixada. ........................ 44
Figura 24 — Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena detalhamento da estrutura onde
contraventamentos foram retirados. ......................................................................................... 45
Figura 25 — Local do conjunto habitacional Pedro II. ............................................................ 46
Figura 26 — Planta baixa do conjunto habitacional D. Pedro II com divergências de 1 a 3
dormitórios. .............................................................................................................................. 47
Figura 27 — Vista de uma das edificações do conjunto habitacional D. Pedro II ( não patologias
visíveis). .................................................................................................................................... 47
8
Figura 28 — Vista lateral do conjunto habitacional D. Pedro II (observasse que não há peça de
contraventamento na edificação). ............................................................................................. 48
Figura 29 — Escadas do conjunto habitacional D. Pedro II (observasse um pequeno
descascamento na pintura). ....................................................................................................... 48
Figura 30 — Viga interna do conjunto habitacional D. Pedro II (observasse que não presença
de trincas). ................................................................................................................................ 49
Figura 31 — Conjunto habitacional zilah I localização. .......................................................... 50
Figura 32 — Conjunto habitacional Zilah planta baixa pavimento tipo 1. .............................. 51
Figura 33 — Conjunto habitacional Zilah planta baixa pavimento tipo 2. .............................. 51
Figura 34 — Conjunto habitacional Zilah registro fotográfico na época da concepção da obra.
.................................................................................................................................................. 52
Figura 35 — Conjunto habitacional Zilah registro fotográfico na época da concepção da obra.
.................................................................................................................................................. 52
Figura 36 — Conjunto habitacional Zilah registro fotográfico do conjunto deturpado. ......... 53
Figura 37 — Conjunto habitacional Zilah infiltrações encontradas. ........................................ 53
Figura 38 — Conjunto habitacional Zilah detalhamento na laje da obra sem calhas como
previsto nos projetos. ................................................................................................................ 54
Figura 39 — Conjunto habitacional Zilah registro fotográfico de alteração pelos moradores. 54
9
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 11
1.1 PROBLEMA E JUSTIFICATIVA .................................................................................. 11
1.2 OBJETIVOS .................................................................................................................... 12
1.2.1 Objetivo geral .............................................................................................................. 12
1.2.2 Objetivos específicos ................................................................................................... 12
1.3 RELEVÂNCIA SOCIAL E CIENTÍFICA DO ESTUDO .............................................. 12
2 REVISÃO DE LITERATURA ........................................................................................ 14
2.1 O AÇO ............................................................................................................................. 14
2.1.1 O processo siderúrgico ................................................................................................ 14
2.1.2 Aços estruturais ........................................................................................................... 15
2.1.2.1 Propriedades dos aços estruturais ............................................................................... 16
2.1.2.2 Diagrama tensão-deformação ..................................................................................... 16
2.1.2.3 Elasticidade................................................................................................................. 17
2.1.2.4 Plasticidade ................................................................................................................. 17
2.1.2.5 Ductibilidade .............................................................................................................. 18
2.1.2.6 Tenacidade e resiliência ............................................................................................. 18
2.1.2.7 Perfis de aço estruturais .............................................................................................. 18
2.1.3 Estruturas mistas......................................................................................................... 21
2.1.4 O uso das estruturas de aço na construção civil ....................................................... 22
2.1.4.1 A origem das construções com estruturas metálicas .................................................. 22
2.1.4.2 O aço no Brasil ........................................................................................................... 24
2.1.5 Parâmetros técnicos para projetos e estruturas de aço ........................................... 24
2.1.5.1 A industrialização da construção civil ........................................................................ 25
2.1.5.2 Coordenação modular ................................................................................................. 25
2.1.5.3 O projeto e a industrialização da construção civil ...................................................... 25
2.1.5.4 O processo de projeto a partir do uso de estruturas de aço ........................................ 26
2.1.6 Patologias em projetos de estruturas de aço ............................................................. 26
2.1.6.1 Corrosão ..................................................................................................................... 27
2.1.6.2 Corrosão eletroquímica .............................................................................................. 27
2.1.6.3 Precauções para evitar patologias ............................................................................... 28
2.1.6.4 Proteção contra incêndio ............................................................................................ 28
2.1.6.5 Materiais de proteção ................................................................................................. 29
10
2.1.7 Uso de estruturas de aço em edificações habitacionais ............................................ 30
2.1.8 Os sistemas construtivos das empresas COHAB e USIMINAS .............................. 31
3 METODOLOGIA ............................................................................................................. 37
4 ESTUDO DO CASO ......................................................................................................... 38
4.1 CONJUNTOS HABITACIONAIS .................................................................................. 38
4.1.1.1 Conjunto habitacional Alvorada e resplendor ............................................................ 38
4.1.1.2 Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena – Nova Lima .................................... 43
4.1.1.3 Conjunto Habitacional Pedro II .................................................................................. 45
4.1.1.4 Conjunto Habitacional Zilah Spósito I ....................................................................... 49
4.1.2 Análise Crítica ............................................................................................................. 55
5 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 57
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 59
11
1 INTRODUÇÃO
Desde os primórdios a construção civil acompanha o homem em sua empreitada de
encontrar conforto e segurança. Isso iniciou-se nas cavernas quando ele encontrou um meio de
se abrigar contra os desconfortos de seu período. E vem constantemente prosseguindo até os
dias de hoje com a construção civil.
Porém com tempo houve um grande avanço no desenvolvimento de suas atividades
que facilitassem o cotidiano do homem com a descoberta de materiais alternativos. A
necessidade do homem de se alçar a obras civis de grande escala trouxe novas perspectivas com
construções mais arrojada, resultando em fatores como conforto e praticidade.
Segundo Castro (2008), um destes materiais que teve uma grande influência sobre
isso foram as ligas metálicas que começaram a ser utilizadas na construção civil em meados do
século XVIII para desenvolver obras de grande porte como a ponte de Londres ou Torre Eiffel.
Nos dias de hoje a engenharia busca o aperfeiçoamento a fim de custos mais baixos
e de qualidade nas obras.
1.1 PROBLEMA E JUSTIFICATIVA
O aço é considerado um dos materiais mais importantes em obras. E isso se prova
não só por especialistas que trabalham nas respectivas áreas, mas pelas grandes obras feitas
pelo homem onde este elemento é essencial, por isso procuramos o melhor equilíbrio deste
material na construção de obras tentando diminuir os consumos excessivos e executando os
trabalhos necessários para manter a estabilidade da obra.
Quando falamos do aço como um meio econômico, para consumo de materiais e
custos obras, raramente pensamos se sua necessidade se faz necessária para atingir os resultados
procurados.
As estruturas de aço se fazem necessárias em obras, mas em determinadas ocasiões
podem nos trazem dúvidas na hora de planejar, projetar e executar. Dadas as circunstâncias,
devemos nos perguntar até que ponto isso se torna fundamental.
Em construções se torna fundamental conhecer o aço, pois a falta de estudo pode
causar patologias que poderão comprometer a estrutura ou a utilização de materiais excessivos
ocasionando gastos desnecessários, assim se mostra necessário avaliar sua ductibilidade,
plasticidade, resiliência e fluência deste material. Desta forma, o investimento se torna muito
12
menor em aço e garante o trabalho entre as solicitações de esforços horizontais e a transmissão
dos esforços verticais para as fundações, minimizando a aparição de futuras patologias.
Assim a pergunta central de nossa investigação é: qual a relevância na utilização
de aço na construção de obras habitacionais populares, no ano de 2018?
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo geral
Investigar a relevância na utilização de aço na construção de obras habitacionais
populares no Brasil.
1.2.2 Objetivos específicos
a) Realizar revisão bibliográfica com os temas relacionados ao contexto do aço;
b) Descrever as vantagens na utilização do aço na construção civil;
c) Listar possíveis problemas encontrados no processo construtivo;
d) Identificar as obras com perfil de estruturas de aço;
e) Levantar um comparativo crítico com os empreendimentos encontrados em
estruturas de aço.
1.3 RELEVÂNCIA SOCIAL E CIENTÍFICA DO ESTUDO
Este estudo é fundamental para analisar o grupo de pessoas sem moradias próprias
ou com moradias impróprias para uso. Estimasse que hoje mais 7,9 milhões de pessoas estejam
nestas condições. Desta forma torna-se necessário encontrar uma alternativa para atender esta
demanda com qualidade e custos adequados.
O Brasil é um país com pouco conhecimento de tecnologia aplicada nas construções
começou a utilizar muito tardiamente o aço nas construções em comparação com países como
USA e Inglaterra.
No século XX começaram a aparecer siderúrgicas no país embora seu consumo
ainda fosse pequeno. O Instituto Brasileiro de Siderurgia (IBS), em 2005, diz que o consumo
per capita de aço bruto no Brasil chegou a 101 Kg por pessoa, o mesmo índice registrado na
13
década de 80. Por outro lado, países, como a China, consumem cada vez mais, ampliando de
30 Kg para 230 Kg por pessoa na mesma época (Agência Estado, 2006).
Dessa forma, se torna importante a realização de uma análise crítica da real
viabilidade do uso do aço nas habitações, levantando os pros e contras, com intuito de visualizar
como isso pode contribuir para construção civil, minimizando assim o déficit de pessoas que
necessitam de moradias na sociedade brasileira.
14
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 O AÇO
Segundo Dias (2006), o aço é uma liga metálica de ferro e carbono obtida pelo
refinamento do ferro-gusa que pode conter outros elementos de acordo com sua finalidade.
2.1.1 O processo siderúrgico
“É o processo de obtenção do aço, desde a chegada do minério ferro até o produto
final ser utilizado no mercado, em diferentes setores” (DIAS, 2006, p.45).
Os aços podem ser obtidos nas formas de chapas, perfis e bobinas, extraídos do
minério de ferro e de carvão mineral, que passam por uma série de transformações metalúrgica
e de conformação mecânica.
Segundo o mesmo autor (1998, p.15). Em linha gerais, a fabricação do aço
compreende o aproveitamento do ferro contido no minério de ferro, pela eliminação
progressiva das impurezas deste último. Na forma líquida, já isento das impurezas do
minério, o aço recebe adições que lhe dão as características desejadas, sendo então
solidificado e preparado para a forma requerida.
Segundo a citação acima pode-se resumir a fabricação do aço em quatro etapas:
- Coqueria e sintetização: é a separação das impurezas a mesma feita em fornos ou
em células de coqueificação.
- Alto-forno: este é o processo de redução dos óxidos do ferro por meio de um
redutor, o coque metalúrgico.
- Aciaria: este é o processo de refinação do ferro ou gusa para transformação em
aço.
-Laminação: este processo consiste na redução ou alongamento das placas para
espessura desejada.
Nos aços utilizados na construção civil, o teor de carbono é de ordem de 0,18% a
0,25%. Em sua composição, o aço contém certos elementos residuais (enxofre, silício,
fósforo, etc.) resultantes do processo de fabricação e também outros elementos de liga
(cromo, manganês, níquel, etc.) propositadamente adicionados à liga ferro-carbono
para alcançar propriedades especiais. (DIAS, 1998, p.15).
15
Resumidamente o aço é constituído por vários elementos e de acordo com a
porcentagem de cada elemento o aço pode ter vários comportamentos, assim poderá ser
utilizado para diferentes fins.
2.1.2 Aços estruturais
Aços estruturais são materiais com propriedades específicas para determinados
tipos de trabalhos mecânicos para cada tipo de obra e podem ser classificadas de acordo com
as seguintes características:
- AÇOS-CARBONO
Segundo a NBR 6215 – aço-carbono é aquele que contém elementos de liga em
teores residuais máximos admissíveis. Esses elementos são: cromo, níquel, alumínio, cobre,
silício e manganês. São denominados aços de média resistência mecânica e em função do teor
de carbono presente, os aços-carbono podem ser divididos em três classes:
• Baixo-Carbono: C ≤ 0,30%
• Médio-Carbono: 0,30% < C < 0,50%
• Alto-Carbono: C ≥ 0,50%
Nesse caso aços mais adequados a construção civil são os de baixo-carbono, que
podem ter uma soldagem menos específicas.
A seguir são listadas estruturas metálicas aprovadas:
NBR7007 – Aços para perfis laminados para uso estrutural;
NBR6648 – Chapas grossas de aço-carbono para uso estrutural;
NBR6649 – Chapas finas a frio de aço-carbono para uso estrutural;
NBR6650/ASTM A36 – Chapas finas a quente de aço-carbono para uso estrutural;
NBR5000/ASTM A572 – Chapas grossas de aço de baixa liga e alta resistência
mecânica;
NBR5004/ASTM A572 – Chapas finas de aço de baixa liga e alta resistência
mecânica;
NBR5008/ASTM A709 – Chapas grossas de aço de baixa liga e alta resistência
mecânica, resistentes a corrosão atmosférica, para uso estruturais;
NBR5920/ASTM A588 – Chapas finas a frio de aço de baixa liga e alta resistência
mecânica, resistentes à corrosão atmosférica, para uso estruturais;
NBR5921/ASTM A588 – Chapas finas quente de aço de baixa liga e alta resistência
mecânica, resistentes à corrosão atmosférica, para uso estruturais;
16
NBR8261 – Perfil tubular, aço-carbono, formado a frio, com e sem costura, de
seção circular, quadrada ou retangular para usos estruturais.
Pinheiro (2005, p. 01), atribui algumas vantagens ao aço estrutural:
- Fabricação das estruturas com precisão milimétrica, possibilitando um alto controle
de qualidade do produto; - Garantia das dimensões e propriedades do matérias; -
Material resistente a vibração e choques; - Possibilidade de execução de obras mais
rápidas e limpas; - Em caso de necessidade, possibilita a desmontagem das estruturas
e sua posterior montagem local; - Alta resistência estrutural, possibilitando a execução
de estruturas leves para vencer grandes vãos; - Possibilidade de reaproveitamento dos
materiais em estoque, ou mesmo, sobras de obras.
O aço garante praticidade na construção de obras o que nos possibilita uma grande
vantagem em tempo e custo e seu trabalho em estruturas o torna viável na construção.
Em contrapartida o mesmo autor (2005, p. 01), diz que podemos encontrar as
seguintes desvantagens:
-Limitação de execução em fábrica, em função do transporte até o local de sua
montagem final; -Necessidade de tratamento superficial das peças contra oxidação,
devido ao contato com o ar atmosférico; -Limitação de fornecimento de perfis
estruturais.
O mesmo é um material com vastas possibilidades, mas encontra limitações desde
sua fabricação, transporte e a falta de mão de obra adequada.
2.1.2.1 Propriedades dos aços estruturais
Por ser um material que exige extremo controle de qualidade, o aço exibe
comportamentos controlados, logo isso favorece o controle que exigindo coeficientes de
segurança menores.
Uma das características dos aços estruturais é ter aproximadamente a mesma
resistência à ruptura por tração ou compressão. Na compressão pode haver flambagem, sendo
que neste caso há a necessidade do aumento da seção do perfil ou diminuição do vão livre.
2.1.2.2 Diagrama tensão-deformação
Segundo Dias (2006, p.55), “Uma barra metálica submetida a um esforço de tração
crescente sofre deformação progressiva da sua extensão. Esta relação entre a tensão aplicada e
a deformação pode ser acompanhada pelo diagrama tensão-deformação”.
17
Figura 1 — Diagrama tensão deformação.
Fonte: Pinheiro; (2005).
A imagem vista acima descreve as fases exercidas pelo aço, sendo elas elasticidade,
plasticidade e ruptura.
“Os valores para a construção deste diagrama são obtidos submetendo o material
ao ensaio de tração, sendo a deformação medida com auxílio de um aparelho acoplado à
máquina denominado extensômetro” (DIAS, 2006, p.55).
2.1.2.3 Elasticidade
Segundo Castro (2008), quando falamos de elasticidade pensamos na capacidade
de um material que quando sobre efeito de tração expande sua forma até uma certa limitação e
após dissolver este carregamento retorna a seu estado original. O aço deverá trabalhar em sua
fase elástica, onde a sua deformação é proporcional aos esforços aplicados.
2.1.2.4 Plasticidade
Castro (2008), descreve que a plasticidade é o segundo estágio da expansão do aço,
pois o mesmo não retorna ao tamanho original de seu escoamento. Em construções procuramos
18
impedir que a tensão ultrapasse o limite de escoamento nas seções das barras, como forma de
limitar a suas deformações.
2.1.2.5 Ductibilidade
Segundo Dias (2006), a ductibilidade é uma etapa que ocorre na plasticidade, ou
seja, a capacidade de o material continuar a se deformar sem romper. Nas obras isso é mais
visível quando se trata das vigas que podem sofrer grandes deformações antes de sua ruptura.
Segundo Pfeil (1992), a ductilidade pode ser medida de três formas, sendo pela
deformação unitária permanente até a ruptura, pela redução porcentual da área na seção de
ruptura e por ensaios de dobramento.
2.1.2.6 Tenacidade e resiliência
Segundo Castro (2008), estas duas propriedades estão relacionadas com a
capacidade do aço de absorver energia mecânica, também vistas como diagrama tensão-
deformação.
Castro (2008), ainda menciona que na tenacidade trabalha-se com energia total, nos
estágios elástico e plástico, que o material pode absorver até sua ruptura.
Dias (2006), nos diz que na resiliência a energia mecânica é absorvida no estágio de
elasticidade, o que lhe proporciona a capacidade de restituir a energia absorvida.
2.1.2.7 Perfis de aço estruturais
Os perfis de aço na construção civil possuem vários tipos de formatos e dimensões,
além de poder modelá-los de diversas formas.
Segundo Dias (2006), os perfis laminados são produzidos através da laminação de
blocos de aço, em sistema de laminação contínua. As limitações de fabricação são devidas às
próprias cadeiras de laminação que impõem uma bitola de altura máxima e mínima, variável de
acordo com o equipamento. Podem ser aplicados nos mais diversos segmentos da construção
civil, indústria, construção naval e fundações.
Os perfis laminados podem ser fabricados em diversas formas ou seções, como
pode-se ser observado na figura abaixo.
19
Figura 2 — Perfis metálicos.
Fonte: Dias; (2006).
“A oferta de perfis laminados de padrão americano no país é bastante restrita. Além
disso, eles possuem uma limitação quanto à disponibilidade de tipos e à variedade de tamanhos,
e a sua aba inclinada dificulta a execução de ligações” (DIAS, 1998, p. 75).
Castro (2008), conclui que já os perfis soldados são aqueles obtidos por cortes,
composição e soldas das chapas o que possibilita uma vasta disponibilidade de formas e seções.
Esse tipo de perfil possui uma vantagem, pois não há uma limitação para sua altura e já os perfis
laminados ficam restritos à capacidade do fabricante.
“Os perfis podem ser também eletro soldados, onde a soldagem é feita por resistência
elétrica, também conhecida como eletrofusão, na qual não há a deposição de outros materiais”.
(CASTRO, 2008, p. 14).
Os perfis ainda podem ser obtidos pelos processos de dobramento a frio de chapas de
aço. Embora possuam dimensões padronizadas, podem ser produzidos pelos
fabricantes de acordo com a forma e o tamanho solicitado, guardadas as limitações
dimensionais das suas linhas e processos. De modo geral, são recomendados para
construções leves, sendo utilizados em elementos estruturais, como barras de treliças,
terças, etc. (Dias; 1998; p.79).
Resumidamente pode-se determinar que existem perfis que são obtidos através de
dobramento a frio embora haja limitações neste tipo de perfil por parte dos fabricantes. Como
vistos nas figura abaixo.
20
Figura 3 — Perfis metálicos a frio.
Fonte: Dias; (2006).
Segundo Dias (2006), os perfis tubulares, podem ser circular prensados ou podem
ser produzidos com formatos quadrados ou retangulares, sendo costurados por soldagem ou
sem costura e fabricados em laminação a quente de barras de aço maciças. Os costurados
possuem algumas limitações quanto ao tamanho, já os perfis sem costura podem ser laminados
sem a limitação anterior.
O mesmo autor afirma que estes perfis de médio e grande porte, como visto na
figura abaixo, podem ser utilizados em pilares, pois devido a suas formas apresentam resistência
a flambagem.
21
Figura 4 — Perfis metálicos tubulares.
Fonte: Dias; (2006).
2.1.3 Estruturas mistas
Na engenharia sabemos que para a execução de uma obra há a necessidade da
utilização de diferentes materiais, assim é de suma importância uma análise de vários fatores
para a escolha do mais adequado, relacionando aspectos estruturais, estéticos e econômicos.
Segundo Castro (2008), existe momentos onde há particularidades que são
necessárias de acordo com a obra, o terreno ou até mesmo em sua parte econômica. Para isso
se faz necessário conhecer as propriedades dos materiais para que o mesmo atinja os requisitos
necessários, e assim seja possível escolher a opção mais viável.
Dias (2006), diz que uma solução muito utilizada é a utilização de materiais
diferentes em uma mesma estrutura. Nem sempre só a utilização de aço resolve, então para essa
utiliza-se outros materiais combinados, como concreto ou madeira, a fim de encontrar o
resultado mais efetivo.
Assim Castro (2008), conclui que a utilização de peças mistas em concreto e aço
tem um resultado bem mais efetivo na resistência de tração das peças metálicas e compressão
de concreto, sendo assim diminuindo consumo dos materiais, como podemos observar na figura
5.
22
Figura 5 — Perfis estruturas mistas.
Fonte: Dias; (2006).
2.1.4 O uso das estruturas de aço na construção civil
Bellei (2008), fala que os materiais de construção passaram a ser utilizados em
meados dos séculos XVIII e XIX juntamente com o início de uma era tecnológica que se
iniciava na revolução industrial.
2.1.4.1 A origem das construções com estruturas metálicas
Não existe uma data específica da origem do ferro, mas segundo Braga (1998) o
primeiro indício foi encontrado no Egito em EL-Gezivat.
Segundo Bellei; Pinho; (2004) p.1 A utilização do ferro em escala industrial só teve
um lugar muito tempo depois, 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.
Segundo Bellei Pinho (2004), embora tenha se iniciado sua industrialização no XIX
o ferro teve seu auge no século XVIII, pois em 1830 a Inglaterra laminava pranchas de ferro
para trilhos e na França em 1854 utilizou-se seções de perfil I de ferro forjável, uma das peças
fundamentais na construção de aço até hoje.
Os mesmos autores (2004), relatam que a primeira obra fora feita em 1779 sendo
esta a ponte sobre o rio Severn na Inglaterra vista a seguir.
23
Figura 6 — Ponte sobre o rio Severn.
Fonte: Carla Brito; (2013).
Castro (2008), relata que em 1851 foi construído o palácio de cristal, em Londres,
sendo o primeiro edifício de múltiplos andares projetado com estrutura metálica.
Figura 7 — Palácio de cristal em Londres.
Fonte: Eduardo Melander Filho; (2008).
Segundo Bellei e Pinho (2004), está obra foi um marco da evolução de elementos
estruturais das construções de aço já que as laterais desta obra são apoiadas em vigas com
balanços e possuem uma estabilidade lateral, garantida por uma rede de diagonais, sistemas
idênticos aos de contraventamento de edificações modernas.
24
2.1.4.2 O aço no Brasil
Segundo Bellei (2004), com o início da Primeira Guerra Mundial iniciou-se muitas
mudanças, na visão da construção civil em geral, isso pode ser visto no Brasil pelo início das
importações de aço.
O mesmo autor ainda menciona que só na década de 20 que o Brasil começou a se
desenvolver na área siderúrgica com a Siderúrgica Belgo Mineira, tendo uma capacidade de
produção de 35 mil toneladas, Em 1953 iniciou-se a CSN (Companhia Siderúrgica Nacional)
para alavancar o setor de estruturas metálicas, dando início a construções de edifícios, como a
garagem América de 16 andares feito em 1957, como observado na figura 8.
Figura 8 — Edifício garagem América em São Paulo.
Fonte: Renato Faria; (2008).
2.1.5 Parâmetros técnicos para projetos e estruturas de aço
Castro (2008), diz que na construção civil a utilização de elementos estruturais de
aço se faz enraizada no Brasil e sua aplicação vem se desenvolvendo nos últimos anos.
25
Visualizado mais amplamente nosso objetivo, iremos investigar os cumprimentos
em relação aos projetos, a fim de entender as diretrizes para esse tipo de estrutura.
2.1.5.1 A industrialização da construção civil
Castro (2008), cita que a industrialização da construção civil é muito diferenciada
quando comparada algumas características construtivas.
Rosso (1980) apud; Castro (2008). Pois uma individualidade, pois cada obra tem seu
diferencial; assim como em sua construção localizada em diferentes regiões; que são
dividias em duas partes a industrialização da produção da edificação e industrialização
das matérias subordinadas a primeira.
Para um entendimento mais esclarecedor, Castro (2008) relata:
A industrialização está essencialmente associada aos conceitos de organização e de
produção em série, os quais deverão ser entendidos, analisando de forma mais ampla
as relações de produção envolvidas e a mecanização dos meios de produção. (Bruna;
1976; apud Castro; 2008; p.42).
Esta industrialização procurou uma visão mais ampla na transformação estrutural,
englobando desde o processo construtivo até os aspectos socioeconômicos.
2.1.5.2 Coordenação modular
Alguns autores, como Rosso (1976), reconhece a coordenação modular como uma
utilização de incorporação que visa tornar compatível dimensionamento do repertório completo
de componentes de todo um setor industrial e ainda dotá-los de atributos que facultem a sua
permutabilidade. Deve ser buscada em cada família de componentes, considerando-as como
subsistemas de um sistema maior constituído pela edificação.
Resumidamente a coordenação modular representa uma base que sirva como uma
ferramenta de relação das medidas que compõem o dimensionamento espacial do projeto.
2.1.5.3 O projeto e a industrialização da construção civil
Castro (2008), diz que quando elaboramos projetos estruturais e arquitetônicos
procuramos compreender um processo que chegue a um projeto que atenda critérios de ordem
estrutural, econômica e estética.
26
Para isso visamos a construção industrializada, pois possui características em seu
processo construtivo, mesmo nas fases de definição de projeto, visando economia e
planejamento para tomada de decisões. Com isso podemos ver uma ligação com a engenharia
simultaneamente em relação ao processo produtivo do projeto.
2.1.5.4 O processo de projeto a partir do uso de estruturas de aço
Nesta fase inicial de projeto procura-se equilibrar as decisões tomadas com os
interesses do cliente, desde a localidade, terreno, entorno, cidade entre outros.
Dias (2006), diz que não se pode afirmar que a estrutura de aço é “melhor” ou
“pior”, “mais cara” ou “mais barata” que a estrutura em concreto armado, cada método
construtivo tem suas características e particularidades que são viáveis ou não, dependendo de
cada caso.
Segundo Castro 2008, p.48 a estrutura de aço possui particularidades que devem ser
conhecidas desde a concepção formal do projeto. Podem-se citar algumas
características que influenciam a escolha desse processo construtivo: -Possibilidade
de vencer grandes vãos, com peças mais leves, portanto, mais esbeltas; -Dimensões
menores de vigas e pilares (a resistência é obtida através da variação de espessura das
chapas), acarretando um maior aproveitamento dos espaços; -Alívio das cargas nas
fundações, ideais para determinados tipos de terrenos; -Construção por montagem,
industrializada, o que exige uma maior precisão no projeto e maior rapidez e
racionalização da execução.
Suscintamente observa-se que o aço possui várias peculiaridades, como a
possibilidade de vencer grandes vãos com peças mais leves, dimensões menores de vigas e
pilares, alivio nas fundações e sua montagem industrializada dando maior precisão e rapidez na
montagem, que influenciam na construção podendo resultar em um maior aproveitamento da
estrutura e gerando economia no custo da construção.
2.1.6 Patologias em projetos de estruturas de aço
As patologias genericamente falando, são formas de manifestações, consequências
e mecanismos de ocorrência das falhas e dos sistemas de degradação das estruturas. Elas não
surgem devido a fatores isolados e iniciam-se com um conjunto de variáveis classificáveis de
acordo com a patologia (DIAS, 2006).
27
O mesmo autor ainda complementa que apesar das vantagens que as construções de
estruturas de aço nos proporcionam, nos vem a preocupação com o material, a fim de protegê-
lo dos problemas da natureza e de erros de projeto e execução.
As patologias mais encontradas em estruturas de aço são corrosão, deformações
excessivas, flambagem global ou local e até fraturas de prolongação (CASTRO, 2008).
Logo, os profissionais devem trabalhar com uma percepção visando problemas
estruturais futuramente, pensado não parte corretiva, mas na parte preventiva.
2.1.6.1 Corrosão
Castro (2008), entende que quando definimos corrosão pensamos no processo de
ferrugem, mas a corrosão é o processo inverso, ou seja, quando oxigênio é retirado do ferro
quando está no processo de produção do aço, voltando a sua essência na forma de óxido de
ferro.
Segundo Dias; (2006) p.119 a corrosão é definida como o conjunto de alterações
físico-químicas que uma substância sofre pela ação de determinados agentes da
natureza. Na prática, o termo foi apropriado para designar as reações existentes entre
os metais e os agentes agressivos externos.
Como visto acima a corrosão são deformações sofridas pela matéria por exposição
a fenômenos químicos ou naturais.
Segundo Dias (2006), a corrosão ocasiona uma grande sensibilidade às ligas
metálicas.
Segundo o mesmo autor, (2006) p. 119 A corrosão atmosférica dos metais pode ser
de origem química ou eletrolítica. A primeira ocorre quando uma superfície metálica
entra em contato com um tipo de gás poluente, havendo uma reação entre os dois, com
a formação de um sal ou de um óxido.
2.1.6.2 Corrosão eletroquímica
Castro (2008), conclui que esse é o tipo de corrosão mais comum e ocorre com mais
frequência nos metais, geralmente na presença de água. Estas podem se dar de dois pontos,
quando o metal está em contato com o eletrólito e a outra quando os dois metais são ligados por
um eletrólito.
Segundo Dias; (2006) p. 119. Em uma superfície metálica, existem pequenas regiões
ou pontos com potenciais elétricos diferentes em virtude de singelas alterações na
28
composição de temperatura ou de alterações do meio ambiente. Esses pontos
constituem pequenas regiões anódicas ou catódicas na superfície do metal, como se
fossem contatos elétricos abertos, ainda inativos.
O mesmo autor complementa que quando o metal estiver com umidade, encontrará
uma dissolução de gases ou sais e os circuitos estarão fechados, iniciando processo de corrosão.
2.1.6.3 Precauções para evitar patologias
Como havíamos visto anteriormente as patologias estão presentes em várias fases
das obras. Assim, como a citação abaixo, podemos observar que há algumas medidas
preventivas em relação a este tipo de problema.
Segundo Dias; (2006) p.122 formas de prevenir a corrosão são -Prever a estrutura com
furos de drenagem, em quantidade e tamanhos suficientes, para assegurar a drenagem
da água; -As cantoneiras devem ser projetadas para permitir o livre fluxo de ar,
facilitando a rápida secagem da superfície; -Cuidar em que acessos sejam facilitados
e os espaços, os mais amplos possíveis, para propiciar adequada manutenção; -Evitar
juntas sobrepostas de materiais diferentes; -Evitar formação de pares, por exemplo,
aço em contato com cobre, bronze ou outro metal; -Evitar que peças fiquem
semienterradas ou semi-submersas.
Resumidamente foi visto acima que existem formas de prevenir futuras patologias
de estruturas metálicas, como furos de drenagem, dimensionamento de fluxo livre nas
cantoneiras e outros.
2.1.6.4 Proteção contra incêndio
Quando falamos de proteção contra incêndios pensamos em prevenção ou
minimização dos danos e proteção de vidas, o que nos faz questionar o sistema mais adequado
para nossa segurança visando possíveis consequências.
Segundo Bellei; (2004) p. 146 os aços carbono tipo A36, A572 etc. e os de baixa liga
como ASTM A588 (USI- SAC350 e COSARCOR 500 e 400, CSN COR420) etc. são
os mais comuns usados nas construções de edifícios. Todos eles têm sua resistência
reduzidas em 50% a partir da temperatura média de 550°C, que é considerada como
uma temperatura limite.
A figura a seguir ilustra os aços mais usados nas construções de estruturas como foi
dito acima.
29
Figura 9 — Diagrama de comportamento do aço em incêndios.
Fonte: Bellei; (2008).
O objetivo de Bellei (2008), neste gráfico é demonstrar a diminuição do tempo de
colapso estrutural, para que mesmo com deformações, possa-se ampliar a resistência da
estrutura dando tempo para a evacuação da edificação.
2.1.6.5 Materiais de proteção
Alguns materiais tem um certo tempo de resistência contra o fogo, problemas
causados por fatores climáticos, entre outros. Assim, a escolha de um material adequado nos
proporciona uma vida útil melhor para edificação e tempo de resposta contra incêndios, como
mencionado anteriormente.
Segundo Bellei; (2004); p.161. Alguns materiais podem dar uma proteção ao aço
durante o incêndio pois tem um bom isolamento térmico a altas temperaturas, bem
como permitir que o sistema de proteção apresentam a integridade necessária durante
a evolução do incêndio, mantendo-se coeso e impedindo que o aço fique diretamente
exposto ao calor. Em termos ideais, um material que se preste para uma boa proteção
deveria apresentar como propriedade: baixa densidade, baixo coeficiente de
condutividade térmica, alto conteúdo de umidade, baixo coeficiente de dilatação
térmica e coesão.
Segundo Castro (2008), por possuírem peças mais esbeltas, as estruturas de aço em
alta temperatura atingem o centro dos perfis mais rapidamente. Quanto maior o perímetro do
perfil, maior será o seu aquecimento, e este será menor se o perfil possuir uma maior espessura.
Os sistemas de proteção devem evitar que as altas temperaturas atinjam a estrutura interna dos
30
perfis, utilizando materiais de proteção térmica, sendo que os materiais mais usados para
proteção de estruturas de aço são:
• Argamassas;
• Alvenarias;
• Tintas intumescentes;
• Mantas cerâmicas;
• Forros de gesso acartonado;
• Chapas de fibra minerais ou gesso;
• Concreto;
• Sistemas mistos.
2.1.7 Uso de estruturas de aço em edificações habitacionais
Hoje, no brasil, estima-se que há mais de 7,903 milhões habitantes sem moradia
própria e a falta de habitação em Santa Catarina representa mais de 75,7 mil pessoas (Fundação
Pinheiro 2007).
Em combinação com o governo e o setor da construção civil procuraram uma
maneira de diminuir essa demanda, objetivando também aumentar a economia e
desenvolvimento do país. Assim, surgiram a ideia de experiências que incorporaram a indústria
da construção civil com a utilização de matéria industrializada ou estruturas metálicas.
Castro (2008), relata que o uso de estruturas metálicas proporciona uma economia
de tempo, assim como na perda ou reutilização dos materiais, embora haja necessidade de mão
de obra especializada.
A mesma autora complementa que além de serem mais leves, as estruturas
metálicas proporcionam um custo menor na execução da fundação de edificações, assim como
a criação de espaços com diferentes formas que possam ser feitos por montagem sem que haja
perda de qualidade distinta da edificação.
A utilização de estrutura de aço torna-se uma alternativa para construções sociais,
pois são viáveis para alguns empreendimentos da COHAB (Companhia Habitacional) e de
outros órgãos ligados à habitação no país.
“As principais empresas siderúrgicas brasileiras desenvolveram projetos
habitacionais com métodos construtivos industrializados, que em sua maioria são vendidas em
kits” (CASTRO, 2008, p.81).
31
Segundo Viotto e Mattos (2001), com os processos e o melhoramento das técnicas
construtivas se elevou a demanda, assim o custo de projetos gira em torno de 8% em relação a
projetos convencionais que são 30% superiores.
Resumidamente o que pode ser visto é que a utilização de estruturas de aço nos
proporcionam vantagens como economia de tempo pois a mesma não necessita de tempo de
cura como em obras de concreto, assim como não há desperdício de matérias pois é um
empreendimento seco e suas peças já vem preparadas para montagem das siderúrgicas,
fundações mais leves o que nos proporciona uma economia financeira relevante e finalmente
nos proporciona criação de espaços internos com maior facilidade de acordo com as vontades
do inquilino.
2.1.8 Os sistemas construtivos das empresas COHAB e USIMINAS
Quando se iniciou a utilização de estruturas de aço, essa tornou-se uma alternativa
viável para a habitação social e se constituiu em uma realidade, sendo a mesma utilizada em
negócios da COHAB (Companhia Habitacional) e de outros empreendimentos ligados à
habitação no país.
Hoje muitas firmas siderúrgicas no Brasil já desenvolvem projetos habitacionais
com métodos construtivos padronizados que são vendidas em conjuntos. Segundo Viotto e
Mattos (2001), a partir do desenvolvimento dos processos das estruturas de aço e os aumentos
das demandas, esses projetos tiveram uma diminuição de custo financeiro em torno de 8% que
em relação a projetos de estruturas convencionais.
Uma empresa a ser citada é a USIMINAS que deu origem a Usiteto. Um projeto
consistia inicialmente em projetar prédios de quatro pavimentos, a qual inclui o térreo, com
uma área útil de 42,54m². A partir da necessidade de mais moradias observada a CDHU
(Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano do Estado de São Paulo) foram feitas
alterações nos projetos para prédios de cinco e sete pavimentos, com 48m² de área total por
unidades.
Segundo o fabricante, para a execução dos edifícios, como os de sete pavimentos,
que são os mais comercializados, há duas formas: semi-industrializada, há qual utiliza perfis
dobrados, lajes tipo maciças e alvenaria cerâmica para execução das vedações e o segundo tipo
as industrializadas, com perfis soldados, em lajes steel-deck, com vedações internas com
32
painéis sendo em gesso acartonado e as externas em painéis de concreto celular. Essas obras
tem um tempo de solução semi-industrializada tendo 116 dias e a industrializada de 100 dias.
Figura 10 — Edifícios habitacionais padronizados Usiteto.
Fonte: Catalogo USIMINAS.
A Usiteto também trabalha com projetos de casas para habitações unifamiliares que
fazem parte do mesmo programa destinado para construção de habitações populares em
estrutura metálica e que utiliza uma tecnologia desenvolvida pela própria empresa, com o
objetivo de proporcionar à construção civil praticidade no desenvolvimento de obras para esse
setor.
Segundo os fabricantes as casas são compostas por engradamento e por colunas em
perfis de aço resistentes à corrosão, com partes soldadas executadas na fábrica, ficando a obra
somente com a montagem aparafusada. As colunas servem de guias para o alinhamento das
vedações, que, como citado, podem ser executadas em vários tipos, como alvenaria de blocos
cerâmicos, blocos de concreto, blocos e painéis de concreto celular, ou painéis tipo dry wall.
Usiteto dimensiona casa de 36, 42 e 45m², tendo em vista que as de 36 m² é
destinada a programas públicos ou para consumidores sem a necessidade de financiamento,
pois a Caixa Econômica Federal não financia habitações com áreas menores que 42 m².
A Usiteto fornece um kit de engradamento metálico, exceto esquadrias, mas
incluindo a estrutura do telhado e projetos hidráulico e elétrico. Tendo em vista a casa de 36
33
m², a montagem dessa estrutura pode ser feita entre uma e quatro horas, dependendo do tipo de
obra.
O desenvolvimento das casas pode ser feito em módulos, tendo 2 etapas para uma
dilatação. A casas padronizadas possuem apenas um quarto/sala, banheiro e cozinha, tendo 2
etapas seguidas do acrescimento de um dormitório.
Figura 11 — Casa Usiteto finalizada.
Fonte: Catalogo USIMINAS.
34
Figura 12 — Detalhe da estruturada da casa (Usiteto)
Fonte: Catalogo USIMINAS.
Figura 13 — Detalhamento construtivo da casa (Usiteto)
Fonte: Catalogo USIMINAS.
Segundo a revista Construção Metálica (2003), em parceria com iniciativas
privadas, prefeituras e órgãos públicos, foram executadas na faixa de 105 obras imobiliárias,
35
destas 1.702 casas e mais de 3.830 engradamentos metálicos em projetos da Usiteto em
inúmeras regiões do país.
Assim como a Usiminas, outras empresas do ramo também têm procurado se
desenvolver nesse ramo. A COSIPA, por exemplo que é uma entidade da USIMINAS, possui
projetos de edificações de 4 e de até 5 andares, sem elevador e com 4 tipo por andar. Os tipos
possuem 2 quartos, cozinha, banheiro, lavatório, sala e área de serviço tendo uma área de
48,90m², sendo 40,39m² de área útil.
Como na Usiteto, os mesmos sistemas Cosipa possuem a possibilidade de execução
dessas edificações por mutirões, tendo sistema padronizado. Embora as construções sejam
industrializadas, o dirigente da execução deve entregar a estrutura, as vedações externas,
instalações necessárias e telhados, ficando a responsabilidade do cliente a execução dos
acabamentos e o restante das instalações.
Figura 14 — Projeto da COSIPA obra CDHU
Fonte: COSPISA.
A GERDAU uma empresa siderúrgica brasileira que opera em 11 países tem um
conjunto de projetos para construção em casas chamado de Casa Fácil Gerdau, com áreas uteis
de 48, 36 e 24m². Estas obras tem um tempo de construção de até 21 dias, com telhados, paredes
e acabamentos, tendo uma diminuição de tempo de 35% em paralelo com os 32 dias gastos no
sistema comum.
Já a companhia siderúrgica nacional (CSN) tem um conjunto modular de obras que
utiliza chapas de aço galvanizado, dobradas a frio na forma de perfis estruturais. Painéis em aço
36
são usados nas montagens das paredes, enquanto perfis em "U" simples são usados no
agrupamento e ligação entre os modulares.
Nas estruturas destas coberturas são utilizados perfis estruturais tipo "U" enrijecidos
e com perfis de cartola, que possibilitam uma segurança e levidade à estrutura, de acordo com
a CSN. O aço possui proteção de zinco contra corrosão e está em compatibilidade com as
normas da ABNT e o comportamento térmico-acústico foi avaliado em testes realizados pelo
IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas).
A utilização de aço em obras de habitação conseguiu dar um salto a partir da
expansão dos financiamentos, oferecidos pelo governo.
A Caixa Econômica Federal, em 2002, desenvolveu um manual de obras
Habitacionais Estruturadas em Aço: os parâmetros necessários para financiamento pela Caixa.
Esta documentação tende a estabelecer os parâmetros mínimos aplicados em empreendimentos
habitacionais, com utilização de estruturas de aço como pilar, viga, laje e estrutura de cobertura,
em obras que serão financiadas .
37
3 METODOLOGIA
O presente estudo científico foi desenvolvido pelo método qualitativo exploratório,
a partir de levantamentos bibliográficos e análise de exemplos como um estudo de caso.
Gil (2002), conclui que pesquisas exploratórias são flexíveis, de forma que
permitam a considerar os mais diferentes aspectos relativos ao objeto estudado. Esse tipo de
pesquisa pode envolver:
a) levantamentos bibliográficos;
b) entrevistas com experiência vivenciadas nas práticas com o problema
apresentado.
c) análise de modelos estimulando a compreensão.
A pesquisa procurou tratar de uma revisão bibliográfica procurando uma visão
concreta das propriedades deste material, assim como os processos necessários para sua
obtenção.
Para Gil (2002), a vantagem central de uma revisão bibliográfica está no sentido
de permitir ao investigador a cobertura de uma gama muito mais ampla, da qual poderia ser
pesquisada diretamente. Esta vantagem torna-se particularmente importante, quando o
problema de pesquisa requer dados muito dispersos pelo espaço. Sabemos que o uso de muitas
fontes secundárias pode conter dados coletados ou processados de forma equivocada em um
trabalho, reproduzindo ou ampliando esses erros. Ao reduzir essa possibilidade, cabe ao
pesquisador analisar a profundidade de cada informação para visualizar possíveis incoerências
ou contradições utilizando fontes diversas.
Para isso, procuramos encontrar uma fundamentação para pesquisa, na norma de
desempenho NBR 15575 (ABNT, 2013) que estabelece e avalia requisitos e critérios de
desempenho aplicáveis às edificações habitacionais populares.
Segundo dados do IBGE procurou-se entender a necessidade da utilização do aço
em edificações de interesse social, das quais tem uma grande influência na economia brasileira.
Para Gil (2002), o estudo de caso segue tanto de um estudo piloto para um
entendimento do campo da pesquisa em seus vários aspectos, quanto para a descrição de
síndromes raras. Seus resultados de modo geral, são apresentados em aberto, nas condições de
hipótese e não de conclusões. Executando uma análise crítica sobre o mesmo, será possível
alcançar o objetivo de destacar a possibilidade real da utilização de aço em edifícios de interesse
social.
38
4 ESTUDO DO CASO
Foram realizadas quatro vistorias em empreendimentos habitacionais feitos de
estruturas em aço realizados na região de Belo Horizonte, com objetivo de conhecer os
empreendimentos e de afirmar em que condições se encontram e assim desenvolvermos uma
análise do uso das estruturas de aço nesse tipo de obras.
Também, será exposto nesta pesquisa algumas particularidades vistas na
dissertação de mestrado feita pela arquiteta Mariana Hermsdorrf, pela Universidade Federal de
Ouro Preto em 2005, que fez uma vistoria avaliando a obra depois da pós-ocupação do Conjunto
Habitacional da Cidade de Nova Lima, também feito em aço.
4.1 CONJUNTOS HABITACIONAIS
O estudo de caso proposto tem como intuito explorar o uso de estruturas metálicas
e encontrar uma percepção da possível viabilidade do mesmo. Para isso as obras de conjuntos
habitacionais foram analisadas como exemplo até para obras futuras de maior porte. Foram
analisadas suas condições na entrega e no decorrer dos anos, encontrando assim o objetivo desta
pesquisa através da visão do uso do aço para obras e o entendimento do seu comportamento em
empreendimentos para futuros trabalhos.
4.1.1.1 Conjunto habitacional Alvorada e resplendor
O conjunto habitacional Alvorada e Resplendor foi executado na cidade de Belo
Horizonte no bairro da Vila Senhor dos Passos, como demonstrado na figura 15, no ano de
1997, para dar assistência as famílias que tiveram suas casas perdidas por causa de um
desabamento ocorrido no estado.
39
Figura 15 — Localização conjunto habitacional Alvorada e resplandecer
Fonte: earth Google.
Localizada em um campo mais estreito de solo, o conjunto alvorada possui 2 tipos
por andar, com dois dormitórios, um banheiro, uma cozinha e área de serviço. O conjunto
resplendor, já possui uma tipografia Usiteto, com 4 tipos por pavimento como observado nas
figuras abaixo.
Figura 16 — Planta baixa do tipo.
Fonte: SMAHAB/PBH.
40
Figura 17 — Planta baixa do tipo
Fonte: SMAHAB/PBH.
Segundo dados pesquisados sobre os conjuntos, o engenheiro da Prefeitura
Municipal de Belo Horizonte afirma que foram feitas remodelagens a pouco tempo atrás, pois
foram descobertos muitos problemas como trincas e infiltrações, especialmente na parte das
estruturas de alvenaria. Estas patologias eram visíveis e geravam várias reclamações dos
inquilinos.
Com a realização de uma vistoria constatou-se que após essas remodelagens, não
foi possível encontrar problemas, e que os conjuntos atualmente não apresentam nenhum
problema construtivo.
41
Figura 18 — Conjunto habitacional Alvorada.
Fonte: SMAHAB/PBH.
Figura 19 — Conjunto habitacional Alvorada detalhamento da estrutura.
Fonte: SMAHAB/PBH.
Em uma vistoria feita na obra pode-se observar na vista externa lateral o
detalhamento dos contraventamentos em estruturas metálicas como mostrado nas figuras a
seguir.
42
Figura 20 — Conjunto habitacional Resplendor.
Fonte: SMAHAB/PBH.
Figura 21 — Conjunto habitacional Resplendor detalhamento da estrutura.
Fonte: SMAHAB/PBH.
43
Figura 22 — Conjunto habitacional Resplendor vista da caixa da água com escada.
Fonte: SMAHAB/PBH.
4.1.1.2 Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena – Nova Lima
Este conjunto foi um empreendimento da COHAB-MG (Companhia Habitacional
do Estado de Minas Gerais) no ano 1999, e possui 8 blocos, com sistemas em “H” da Usiteto,
com 4 pavimentos, num total de 16 tipos em cada edificação, como observado na figura 23.
44
Figura 23 — Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena vista da fachada.
Fonte: HERMSDOFF, (2005).
Nessas obras foram utilizados perfis em aço patinável, que são indicados em regiões
onde há umidade e chances de corrosão (formação da pátina) as quais foram previstas. Os
detalhamentos foram desenvolvidos pelos próprios moradores, e alguns realizaram
modificações em algumas paredes, o que gerou uma alteração do layout.
As patologias mais vistas foram trincas, e até mesmo locomoção da parede, devido
a movimentação no campo de interação da estrutura e alvenaria (as quais foram executadas em
blocos de concreto e blocos cerâmica em uma pequena parte dos edifícios). Uma observação
vista foi que decidiram pela retirada da peça de contraventamento, após 4 anos,
aproximadamente, da conclusão da obra como observado na figura 24.
45
Figura 24 — Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena.
Fonte: HERMSDOFF, (2005).
Em uma pesquisa com os moradores aponta-se pouco conhecimento da tecnologia
em estrutura metálica, gerando um certo temor em relação à longevidade e até mesmo à
estímulos de impactos.
4.1.1.3 Conjunto Habitacional Pedro II
Este conjunto foi executado, no ano de 2000, para dar assistência as famílias da
Vila São José, região noroeste de Belo Horizonte, figura 25 onde as mesmas foram realocadas.
No ano de 1999, um estudo de impacto ambiental foi desenvolvido para os empreendimentos
viários, e foi descoberto que o uso de estrutura metálica se fazia necessário dando uma nova
possibilidade para o sistema construtivo. Demonstrando assim o melhor ponto para construção
desse empreendimento.
46
Figura 25 — Local do conjunto habitacional Pedro II.
Fonte: earth Google.
Este projeto foi desenvolvido de forma que o conjunto não coincide com nenhum
modelo padrão usados pelas siderúrgicas. Esta unidade habitacional possui uma área média de
41,61m², sendo que foram previstas unidades habitacionais com dois quartos, e até
possibilitando reordenação das partes internas, permitindo a viabilização das unidades de um e
três quartos. Os blocos, vistos na planta baixa são “H”, possuindo quatro pavimentos com
dezesseis unidades habitacionais no total, como mostrado na figura a seguir.
47
Figura 26 — Planta baixa do conjunto habitacional D. Pedro II.
Fonte: SMAHAB/PBH.
O projeto é padrão para todo o conjunto, com perfis padronizados, e a estrutura é
presa sobre uma laje. A última vistoria foi executada no mês de outubro de 2007 e foi descoberto
que o conjunto se encontra em condições adequadas de moradia, não há patologias relevantes
e não houve nenhuma modificação desde da concretização da obra. Em vistoria feita observasse
que não foram encontradas patologias visíveis.
Figura 27 — Vista de uma das edificações do conjunto habitacional D. Pedro II.
Fonte: SMAHAB/PBH.
48
Figura 28 — Vista lateral do conjunto habitacional D. Pedro II.
Fonte: SMAHAB/PBH.
Observa-se na figura 29 um pequeno descascamento na pintura das escadas, mas
nada que comprometa a estrutura.
Figura 29 — Escadas do conjunto habitacional D. Pedro II.
Fonte: SMAHAB/PBH.
49
Figura 30 — Viga interna do conjunto habitacional D. Pedro II.
Fonte: SMAHAB/PBH.
4.1.1.4 Conjunto Habitacional Zilah Spósito I
Este Conjunto Habitacional segundo dados da obra localiza-se na região de Belo
Horizonte, no bairro Jaqueline, como mostrado na figura abaixo e começou a ser executado no
ano de 1998. Desigual a os outros conjuntos vistos anteriormente, este conjunto tem 100 tipos
unifamiliares, desenvolvidos com perfis de estruturas metálicos e blocos de concreto.
50
Figura 31 — Conjunto habitacional zilah I localização.
Fonte: earth Google.
Este empreendimento foi desenvolvido especialmente para um projeto que faz
utilização de perfis de estruturas em aço patinável. Estas casas tem uma área de 56,48 e 77,20m²
e seu desenvolvimento foi divido em duas fases. Na primeira etapa, executado pela URBEL
(Companhia Urbanizadora de Belo Horizonte) possui no primeiro pavimento uma sala, cozinha,
banheiro, área de serviço, e no segundo pavimento varanda (nas casas intermediárias), alvenaria
externa, parte da alvenaria do banheiro, caixa d’água e cobertura.
Já na segunda fase, que deve ser feita pelos proprietários há a complementação das
alvenarias internas do segundo pavimento, instalação hidráulica e portas, guarda corpo da
escada e acabamentos como visto na planta baixa das figuras 32 e 33.
51
Figura 32 — Conjunto habitacional Zilah planta baixa pavimento tipo 1.
Fonte: SMAHAB/PBH.
Figura 33 — Conjunto habitacional Zilah planta baixa pavimento tipo 2.
Fonte: SMAHAB/PBH.
As figuras 34 e 35 demostram a fase de conclusão do conjunto habitacional Zilah.
52
Figura 34 — Conjunto habitacional Zilah.
Fonte: SMAHAB/PBH.
Figura 35 — Conjunto habitacional Zilah.
Fonte: SMAHAB/PBH.
Em uma vistoria feita em outubro de 2007, descobriu-se que foram muitas
modificações no conjunto. A tipografia unifamiliar facilita as modificações feitas pelos próprios
moradores, que ampliaram mais cômodos e pavimentos estão sem nenhum dos critérios
exigidos.
As patologias mais encontradas foram infiltrações e manchas na pintura, criadas
pela necessidade de calhas sobre os telhados, as quais não possuem beiral, e descarregam a água
nas lajes. Examinando o projeto, foi constatado que esta calha estava prevista em projeto, mas
53
não foi possível confirmar se ela foi executada ou retirada pelos próprios moradores após a
obra, como mostrado nas figuras abaixo.
Figura 36 — Conjunto habitacional Zilah.
Fonte: SMAHAB/PBH.
Figura 37 — Conjunto habitacional Zilah.
Fonte: SMAHAB/PBH.
54
Figura 38 — Conjunto habitacional Zilah.
Fonte: SMAHAB/PBH.
Figura 39 — Conjunto habitacional Zilah.
Fonte: SMAHAB/PBH.
55
4.1.2 Análise Crítica
Vistas das informações exploradas nessa pesquisa é possível observar os seguintes
apontamentos:
Nos empreendimentos que foram iniciados nos períodos entre o final dos anos 90
até 2000, entende-se que este foi um período onde a tecnologia das estruturas metálicas teve
um grande investimento. Embora procurando fazer uma pesquisa mais sucinta observa-se que
ouve uma diminuição brusca no desenvolvimento desta tecnologia por outras regiões do Brasil
talvez pela questão do alto custo do aço.
Com relação a agilidade do desenvolvimento construtivo à utilização de estruturas
de aço é uma razão para o desenvolvimento de construções de inúmeras obras habitacionais
num curto período, o que torna-se uma opção viável quando houver uma demanda por
assentamento de famílias em áreas inapropriadas que possam causar quaisquer riscos as
mesmas.
Embora sejam defendidas pelos fabricantes de estruturas de aço, muitas vezes esse
tipo de construção gera um trabalho mais difícil de ser executado, pois o conhecimento e
especialização na área se faz necessário. Independente da organização das fases de acabamento,
os detalhamentos técnicos devem ser bem determinados pensando em relação ao deslocamento
diferenciado da estrutura.
Isso pode ser visto em comparação nos conjuntos Alvorada e Resplendor os quais
tiveram as estruturas metálicas bem revestidas diminuindo a possibilidade de corrosão. Embora
tenham sido feitas manutenções na parte de alvenaria da edificação, o que é diferente do
conjunto Pedro II o qual tem se mantido sem nem uma modificação desde sua conclusão.
Já no conjunto Oswaldo Barbosa Pena foi encontrado muita corrosão nas estruturas
metálicas pela falta de tratamento adequado e juntamente como extração dos contraventamentos
após 4 anos da conclusão, tornou-se este um empreendimento de qualidade duvidosa, assim
como o conjunto Zilah Spósito I, onde foram feitas casas de dois tipos com muitas modificações
e por falta de tratamento houveram muitas patologias, tanto nas estruturas metálicas, como
corrosão e descascamento diminuindo a vida útil desses empreendimentos.
Com relação as patologias descobertas e expostas podem-se dizer que são trincas e
fissuras na área de interação da alvenaria e nas estruturas metálicas sendo uma questão de
proteção, visto que esta é uma questão de qualidade na execução da construção a qual precisa
ser analisada para desenvolver uma solução adequada.
56
A permissão na variação das estruturas de aço permite desenvolver um layout
diferenciado além das formas de divisão dos cômodos, possibilitando melhores condições para
obter os resultados procurados pelas famílias.
Em relação as habitações unifamiliares percebeu-se que nas fases de construção
com padrões técnicos e sociais se faz necessário um acompanhamento adequado, pois as
mesmas demonstraram que não só em estruturas metálicas, mas em outras tecnologias a mão
compatibilização dos projetos ou o uso de materiais inadequados ocasiona futuras patologias e
custos desnecessários para a solução destes problemas.
No capítulo a seguir serão demonstradas as considerações finais do presente estudo.
57
5 CONCLUSÃO
Com a utilização das estruturas de aço o Brasil teve um grande desenvolvimento
nas últimas décadas, visto que nesse anos vários experimentos foram estudos do aço que
procuraram entender suas características físicas e químicas, estabelecer as melhores ocorrências
para o seu uso e salientando as particularidades da construção em aço, como rapidez na obra,
leveza, dando mais eficácia no uso itens estruturais ínfimos, concebendo uma atenuação na
fundação e tornando a obra economicamente viável.
O conhecimento das particularidades e propriedades físicas do aço é fundamental
para o desenvolvimento de bons projetos, os quais podem ser realizados por meio de trabalhos
conjunto entre engenheiros e arquiteto, ampliando o leque de uso do aço, concebendo
incontáveis cenários construtivos.
Com o surgimento de experimentos e com a aplicação de estruturas metálicas nas
construções de habitacionais, tornou-se possível fazer um questionamento apurado do uso desse
tipo de estrutura na área habitacional. Foram exibidos alguns estudos de casos ocorridos no país
buscando uma análise crítica.
O primeiro tópico abordado foi o conhecimento do uso da estrutura metálica na
construção de empreendimentos habitacionais. Essas características foram observadas entre
1997 e 2000, período que demonstra uma investida das firmas dos setores que iniciaram a
atuações em um novo leque de mercado.
Positivamente podemos destacar a agilidade e praticidade nas construções o que
nos permite ter inúmeras construções de moradias em um curto tempo, principalmente em casos
de extrema urgência.
As obras estruturadas em aço também nos possibilitam um maior aproveitamento
dos espaços, o que não se pode dizer o mesmo na alvenaria, concedendo auxiliar os proprietários
com inúmeras particularidades e até modificações no interior realizadas pelos próprios
inquilinos.
Com relação a pontos negativos, o fator de maior influência são as patologias
(trincas e fissuras nas áreas de interação da alvenaria estrutural) muito vista também nesse tipo
de estrutura, as infiltrações e as movimentação nas vedações.
Visto que o cliente dos empreendimentos habitacionais não tem possibilidade de
assumir com os valores de reparações e correções pesadas, os inquilinos devem ser bem
comunicados sobre as características de utilização e reparação, assim como para a conservação
do empreendimento por mais tempo.
58
Para a inserção de métodos industrializados em obras habitacionais com o propósito
de atender moradores de baixa renda deve-se haver estudos afim de explorar o aperfeiçoamento
de cada fase construtiva, destacando a sua complexidade e minimizando os valores para, por
fim, analisar a disponibilidade econômica do conjunto. Sendo assim, a utilização de estruturas
de aço em obras habitacionais, pode favorecer para minimizar a carência habitacional no Brasil.
Diante do exposto neste trabalho, citam-se algumas sugestões para os trabalhos
futuros como a análise comparativa do aço com outros materiais, análise e dimensionamentos
das estruturas para resistir situações de temperatura elevadas e análise do tempo de execução.
59
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6215 – Produtos
Siderúrgicos. Rio de Janeiro, 2011.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800 – Projeto de
estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro,
2008.
BELLEI Ildony H. Bellei; Fernando O. Pinho; Mauro O. Pinho EDIFICIOS DE
MULTIPLOS ANDARES EM AÇO: 2. ed. São Paulo: Pini, 2008.
BRAGA, Thomaz dos Mares Guia. Cronologia do Uso dos Metais. Belo Horizonte:
Usiminas, 1998.
BRUNA, Paulo J. V. Arquitetura, Industrialização e Desenvolvimento. São Paulo:
Perspectiva, 1976.
CARLOS Brito A Ponte de Coalbrookdale. Disponível em:
<http://estoriasdahistoria12.blogspot.com.br/2013/11/a-ponte-de-coalbrookdale.html> Acesso
em: 29/04/2018.
CARTILHA. O uso da estrutura de aço em habitações de interesse social como
alternativa para a sustentabilidade da construção. São Paulo, NUTAU, 2004.
CASTRO, Adriana Almeida. Analise do uso das estruturas de aço em edificações de
habitacionais de interesse social. Minas Gerais: universidade federal de Minas gerais, 2008.
CEF. Edificações Habitacionais Convencionais Estruturadas em Aço: requisitos e
critérios mínimos para financiamento pela caixa. São Paulo: Caixa Econômica Federal,
2002.
DIAS, Luis Andrade de Mattos. ESTRUTURAS DE AÇO conceitos, técnicas e linguagem:
3. ed. São Paulo: Zigurate, 1998.
DIAS, Luis Andrade de Mattos. ESTRUTURAS DE AÇO conceitos, técnicas e linguagem:
5. ed. São Paulo: Zigurate, 2006.
FÁBIO BISPO. SANTA CATARINA TEM 75,7 MIL PESSOAS QUE MORAM EM
FAVELAS. Florianópolis: Jornal Notícia do dia, 2013.
GIL, Antônio Carlo. Como elaborar projeto de pesquisa, 2002. P. 54
60
HERMSDORFF, Mariana Martins de C. A estrutura metálica como solução para a
habitação de interesse social: uma avaliação pós-ocupação do Conjunto Habitacional
Oswald Barbosa Penna II – Nova Lima MG. Dissertação de Mestrado – UFOP – Ouro
Preto - MG, 2005.
PFEIL, Walter. ESTRUTURAS DE AÇO. 4. ed. Rio de Janeiro: S. A.; 2009.
PINHEIRO, Antônio Carlos da Fonseca Bragança. ESTRUTURAS METÁLICAS:
cálculos, detalhes, exercícios e projeto. 2. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2008.
FUNDAÇÃO JOÃO PINHEIRO. Déficit Habitacional no Brasil 2005. – Informativo CEI
Demografia. Disponível em <http://www.fjp.gov.br> Acessado em 29/04/2018.
ROSSO, Teodoro. Racionalização da construção. São Paulo: USP-FAU, 1976
Setor de estrutura metálica ainda busca espaço. São Paulo: Agência Estado, agosto de 2006.
Disponível em <http://www.cbca-ibs.org.br> Acessado em 04/05/2018
USIMINAS. Estratégia de comercialização da Usiminas para o setor de construção civil.
In: 58º Congresso Anual da Associação Brasileira de Metais. Rio de Janeiro, ABM, 2003
VIOTTO, Dircelene.; MATTOS, Carlos Di. Aço: solução para habitações populares.
Artigo publicado na Revista Construção Metálica nº 46/ ano 2001.
THAIS Brandão Edificio Garagem América, o Primeiro estacionamento vertical da
cidade! Disponível em: <https://spcity.com.br/edificio-garagem-america-o-primeiro-
estacionamento-vertical-da-cidade/> Acessado em:29/04/2018.