Sistemas construtivos tipo light steel frame para unidades habitacionais
Aspectos relativos à durabilidade.

A tecnologia construtiva composta por quadros estruturais de perfis de aço conformados a frio e fechamento em chapas delgadas, conhecida como Light Steel Frame (LSF), em geral é aplicada na construção de edifícios habitacionais de pequeno porte, mais comumente em casas térreas e sobrados. Está presente, tanto nas paredes internas quanto nas paredes de fachadas, nos pisos e nas coberturas. No Brasil já foram publicados casos de emprego deste tipo de sistema, em residências de classe média e de alto padrão (revista AU 185, 2009) e em habitações de interesse social, como empreendimentos da CDHU (revista Téchne 155, 2010; revista Téchne,172, 2011). Os argumentos para emprego desta tecnologia normalmente estão relacionados à velocidade de execução das unidades habitacionais, em comparação com tecnologias convencionais.

Diversos trabalhos nacionais (Crasto, 2005; Freitas, 2006; Ministério das Cidades - Diretriz Sinat 003, 2010) foram publicados visando descrever as tecnologias de LSF e definir parâmetros para sua análise. Associações e instituições estrangeiras como a Steel Framing Alliance, SFA, a Light Gauge Steel Engineers Association, LGSEA, o Canadian Sheet Steel Building Institute, CSSBI, entre outros, têm publicações sobre o assunto.

O desenvolvimento de projetos com a tecnologia tipo LSF necessita de cuidados especiais, em razão da diversidade de materiais e componentes empregados, e das diversas interfaces entre componentes e elementos construtivos. A ausência de detalhes construtivos e especificações técnicas detalhadas e adequadas, bem como a falta de orientação na execução, podem influenciar de forma negativa a qualidade das obras e a durabilidade dos edifícios.

A durabilidade em geral é entendida como a manutenção da capacidade funcional, ou manutenção do desempenho, durante a Vida Útil de Projeto (VUP) do sistema construtivo. É, sem dúvida, uma das exigências de desempenho mais difíceis de ser mensuradas. O atendimento à vida útil de projeto (VUP) depende, entre outros fatores, da composição e concepção dos elementos construtivos, das respostas dos materiais às diversas ações atuantes e de intervenções periódicas de manutenção a serem realizadas pelo usuário do edifício, de acordo com o previsto no manual do proprietário. A NBR 15.575-1 (2008) traz a informação, em seu Anexo C - Informativo, que para os elementos de fachada e os elementos estruturais a VUP mínima é de 40 anos.

Este artigo discute dois grupos de variáveis que influenciam a durabilidade do sistema construtivo tipo LSF, adotado para construção de unidades habitacionais térreas e assobradadas: os requisitos de desempenho relativos à exigência de durabilidade dos materiais e componentes; e as interfaces entre o LSF e outros elementos construtivos. Tais variáveis precisam ser consideradas desde o início do processo de projeto do edifício.

Este artigo foi elaborado com base em informações disponíveis na bibliografia consultada e com base na vivência profissional dos autores, que tiveram oportunidade de analisar projetos e observar a execução de obras no Brasil.

Requisitos relativos aos materiais e componentes

Os principais materiais e componentes empregados no sistema LSF, considerando as paredes com função estrutural, o sistema estrutural da cobertura e do piso, são:

- os quadros formados por perfis estruturais de aço conformados a frio (perfis de aço leve) com revestimento de zinco aplicado pelo processo contínuo de imersão a quente (os principais tipos de perfis são as guias, os montantes, os perfis cartola, as travessas e as fitas diagonais de contraventamento);

- os dispositivos de fixação (parafusos de fixação entre perfis de aço, parafusos de fixação das chapas de fechamento interno aos perfis de aço, parafusos de fixação das chapas de fechamento externo aos perfis de aço, componentes de fixação provisória e de alinhamento dos quadros estruturais, e chumbadores de fixação das guias à fundação);

- os componentes de fechamento, constituídos de chapas delgadas, como placas cimentícias, réguas cimentícias ou de PVC (siding), chapas de madeira (compensado ou OSB - Oriented Strand Board) e chapas de gesso para drywall;

- as barreiras impermeáveis à água e permeáveis ao vapor de água;

- os produtos de impermeabilização (membranas moldadas no local com reforço de tela, mantas asfálticas etc.);

- os materiais de tratamento das juntas entre chapas de fechamento externo e entre chapas de fechamento interno;

- os materiais isolantes térmicos, como placas ou mantas de lã de rocha ou lã de vidro, ou outro material, cuja condutividade térmica seja menor que 0,06 W/mºC e resistência térmica maior ou igual a 0,5 m²k/W;

- os materiais absorventes acústicos, como placas ou mantas de lã de rocha, de lã de vidro ou de fibras cerâmicas

- as subcoberturas, como barreiras impermeáveis e refletivas.

Cada um desses materiais ou componentes precisa apresentar características que contribuam para o bom desempenho do sistema. As considerações seguintes tratam de aspectos importantes relativos às exigências de durabilidade desses componentes.

Perfis de aço

Para os perfis de aço dos quadros estruturais, mesmo confinados e protegidos de eventual umidade, é preciso analisar a resistência à corrosão, uma vez que devido à sua função não serão substituídos durante a Vida Útil de Projeto prevista para o edifício. Algumas publicações estrangeiras, como as do National Association of Home Builders, NAHB, e da Canadian Sheet Steel Building Institute, CSSBI, sugerem revestimento de zinco tipo G90, equivalente ao Z275 da norma brasileira de classificação de revestimento de zinco (NBR 7008, 2003). A Diretriz Sinat 003, de 2010, recomenda adotar as proteções para os perfis de aço conforme tabela 1.

É importante observar que a Diretriz Sinat 003, de 2010, não se aplica a ambientes de elevada agressividade ambiental, como atmosferas industriais e atmosferas ao mesmo tempo marinhas e industriais. Desta forma, não há exigências específicas na tabela 1.

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Ainda com relação aos perfis, as dimensões mínimas e tolerâncias dimensionais são estabelecidas na NBR 6355 (2003) e na NBR 15.253 (2005); as propriedades mecânicas e orientações sobre dimensionamento são estabelecidas respectivamente na NBR 6673 (1981) e na NBR 14.762 (2010).

Dispositivos de fixação (parafusos e chumbadores)

Nos dispositivos de fixação a exigência de durabilidade é avaliada pelo tempo, em horas, de exposição dos componentes em câmara de névoa salina sem que ocorra o surgimento de corrosão vermelha, ou seja, do aço como metal base. A Diretriz Sinat 003, de 2010, estabelece que os parafusos empregados em paredes internas de áreas secas devem permanecer 96 horas em exposição em câmara de névoa salina sem surgimento de corrosão do metal base. Para os demais parafusos e chumbadores empregados nos perfis e quadros estruturais de coberturas, paredes externas e de paredes sujeitas à ação de água de uso e de lavagem dos ambientes, o critério mínimo é de 120 horas de exposição sem o aparecimento de corrosão.

Chapas delgadas

Para o fechamento interno, normalmente são adotadas chapas de gesso para drywall. As chapas empregadas em ambientes molháveis devem ter resistência à umidade. No caso das chapas de gesso para drywall é necessário o emprego de chapas tipo RU, conforme NBR 14715-1(2010), com um limite de absorção de água de 5%.

Com relação às chapas de fechamento externo, é importante avaliar e especificar as seguintes características: resistência à flexão, absorção de água, variação dimensional em razão da variação de umidade e do efeito de temperatura e a resistência às intempéries. Geralmente, quanto maior a absorção de água, maior a variação dimensional por efeito de umidade e, portanto, maior a movimentação das chapas; quanto maior a movimentação das chapas, maior deve ser a capacidade do material usado para o preenchimento das juntas entre chapas de absorver tal movimentação.

No caso de placas cimentícias, a avaliação deve estar de acordo com a NBR 15498:2007. Conforme a Diretriz Sinat 003 e a referida norma, são empregadas placas Classe A, para uso externo e interno de áreas molháveis, e Classe B, para uso interno de áreas secas. A resistência à tração na flexão, considerando a média dos resultados de ensaios realizados nas duas direções, é:

  • para placas Classe A, 4 MPa (categoria 2) a 18 MPa (categoria 5), ensaiadas na condição saturada;
  • para chapas Classe B, 4 MPa (categoria 1) a 22 MPa (categoria 5), ensaiadas na condição de equilibro.

A resistência mecânica, após ciclos de imersão em água e secagem (envelhecimento acelerado), não pode ser inferior a 70% da resistência de referência, conforme critério da NBR 15498 (2007). Após ensaio de resistência à água quente, a resistência mecânica também não pode ser inferior a 70% da resistência de referência.

A permeabilidade à água deve ser baixa, ou seja, as chapas cimentícias quando ensaiadas podem apresentar traços de umidade nas faces inferiores, porém sem surgimento de gotas de água, conforme critério da NBR 15.498 (2007). A absorção de água, segundo a diretriz Sinat 003, deve ser menor ou igual a 25%.

A variação dimensional em função de gradientes higrotérmicos, considerado o tratamento empregado nas juntas, não pode permitir a ocorrência de falhas, como fissuras, destacamentos e descolamentos, conforme critério definido para a resistência à ação de calor e choque térmico em trechos de paredes, previsto na Diretriz Sinat 003.

A NBR 15.498 (2007) não apresenta valor de referência para a variação linear das placas cimentícias. A Ansi A.118.9 (1999), entretanto, recomenda limitar a variação linear das placas cimentícias, em razão de variações de umidade, a 0,07% (0,7 mm/m).

Outros componentes de fechamento, empregados interna ou externamente, são as chapas de madeira, que podem ter função estrutural. Além das características mecânicas dessas chapas é necessário avaliar a resistência a organismos xilófagos. A Diretriz Sinat 005 (Sistemas construtivos estruturados em peças de madeira maciça serrada, com fechamentos em chapas delgadas - Sistemas leves tipo "Light Wood Framing") sugere critérios e métodos para avaliação da resistência aos organismos xilófagos como acréscimo à Diretriz Sinat 003.

Materiais para tratamento de juntas

Os materiais de tratamento das juntas, particularmente das juntas entre chapas de fechamento externo, precisam apresentar resistência aos raios UV e ter capacidade de movimentação compatível com a variação dimensional da chapa ou do sistema de fechamento. No Brasil, normalmente são executadas juntas de dois tipos: juntas visíveis e juntas não visíveis ou dissimuladas.

Nas juntas visíveis aplicam-se selantes que devem apresentar: resistência aos raios UV; compatibilidade química com o material da borda da chapa onde serão aplicados, para garantir boa adesão ao substrato; e capacidade de movimentação compatível com a variação dimensional da chapa de fechamento externo. Há que se considerar a variação admitida pelo selante, em geral de até 25% da largura da junta, conforme catálogos de fabricantes; não é tão comum, mas podem ser encontrados selantes que atendem variações maiores que 25%. Há que se considerar também as dimensões previstas na norma brasileira para os perfis de aço leves, que limitam as larguras das juntas em razão das dimensões definidas para as abas dos perfis. Desta forma, deve-se analisar conjuntamente as dimensões máximas que podem ser previstas para a largura das juntas, as características do selante e as variações dimensionais previstas para as chapas externas, considerando variação de umidade e de temperatura.

Nas juntas dissimuladas aplica-se, geralmente, uma "massa" com reforço de telas. A resistência aos raios UV da massa é importante, além da sua capacidade de suporte de movimentação sem fissuração. Critérios para avaliar esse último requisito ainda não estão consolidados.

No caso de existir camada de acabamento sobre as chapas de fechamento externo, como réguas (sidings) de PVC, um dos aspectos de durabilidade a ser observado é a resistência aos raios ultravioleta, avaliada pelos indicadores de perda das características mecânicas do siding após exposição na câmara de CUV-B, por no mínimo 2.000 horas, conforme diretriz Sinat 003. Para as réguas ou siding de PVC são consideradas, na referida diretriz, requisitos como:

  • resistência do PVC aos raios ultravioleta, considerando a exposição de corpos de prova em câmara de raios ultravioleta (CUV-UVB) por 2.000 horas, com lâmpada de UVB;
  • módulo de elasticidade na flexão (antes e após exposição em CUV): R após envelhecimento ≥ 0,70 Rinicial;
  • resistência ao impacto Charpy ou ao impacto na tração (antes e após exposição em CUV): R após envelhecimento ≥ 0,70 R inicial;
  • aspecto visual após ensaio de envelhecimento acelerado, considerando avaliação das duas faces do corpo de prova: sem bolhas, sem fissuras, ou escamações, após exposição de 2.000 horas em câmara de CUV, com avaliação a 500 h, 1.000 h, 1.500 h e 2.000 h.

Uma das restrições desse tipo de acabamento é a temperatura superficial máxima que o componente pode suportar. No caso, para que o siding de PVC não perca suas características originais, a temperatura máxima de serviço deve ser da ordem de 60ºC. Portanto, admite-se a adoção de acabamentos de PVC somente com cores claras (absortância ≤ 0,6), uma vez que as faces de paredes de fachada, em dias quentes, com cores claras podem atingir aproximadamente 60ºC e com cores escuras 80ºC. Em razão disso, quando a ação de calor e choque térmico for verificada por meio de ensaios em paredes com siding de PVC, a temperatura máxima de ensaio é de 60ºC para cores claras.

Também é importante a avaliação das barreiras impermeáveis, que devem ser impermeáveis à água em uma das faces e permeáveis ao vapor na outra, permitindo a passagem de umidade existente internamente na parede para o lado externo da edificação. O ICC AC38 (2009) sugere critérios de desempenho para avaliar tais materiais, como: a Taxa de Transmissão de Vapor de Água (WVT) que deve ser igual ou maior a 35 g/h.m²; e a impermeabilidade à água, isto é, o material deve suportar uma pressão de 600 mbar (60 mbar por minuto) com água durante no mínimo 1/6 de hora (dez minutos) na face de ensaio, sem permitir penetração de água. Silva (2011) mostra alguns materiais que podem ser usados como barreiras impermeáveis.

Requisitos relativos a interfaces entre elementos construtivos

A seguir são apresentados alguns exemplos de detalhes construtivos para algumas das principais interfaces das paredes de steel frame, definidos na fase de projeto, visando evitar a degradação dos materiais e componentes construtivos, aumentando a VUP. Uma das principais preocupações é evitar o contato dos perfis metálicos e das chapas delgadas com a umidade.

Interface entre a base da parede e o elemento de fundação

Em razão da possibilidade de existir umidade ascendente do solo nos elementos de fundação é indicado que, além da preocupação em empregar produtos impermeabilizantes na própria fundação, as guias inferiores dos quadros estruturais (perfis de aço), que ficam em contato direto com essa fundação, sejam protegidas com produtos para impermeabilização, como mantas ou membranas (figura 1). Além dessa proteção, é preciso também garantir que as guias estejam totalmente apoiadas para distribuir uniformemente para a fundação as cargas atuantes no quadro estrutural. Se a face da viga de fundação, ou radier, não foi perfeitamente nivelada, pode ser introduzido um componente nivelador (material à base de borracha ou base asfáltica) na interface entre guia e elemento de fundação (figura 1).

De forma a melhorar esta interface, também pode ser adotado um sóculo sobre a fundação, como elemento estrutural de apoio dos quadros.

Interface entre a base da parede externa e a calçada ao redor da unidade

O contato dos componentes da base da parede (chapa de fechamento e perfis tipo guia) com a água de chuva pode comprometer a durabilidade do sistema LSF; diferenças de cota entre a base da parede e calçada é uma das formas de minimizar tal situação. Alguns textos técnicos, como o documento James Hardie (2010), recomendam projetar diferença de cota mínima de 15 cm (semelhante à altura de um degrau) entre a base do quadro estrututal da parede e o piso externo (calçada). Além disso, é indicado que as chapas de fechamento externo estejam distantes do piso da calçada cerca de 2 cm, pelo menos. A barreira impermeável utilizada atrás das chapas de fechamento pode avançar até a pingadeira, com no mínimo 1 cm além da borda inferior da chapa (figura 1).

Interface entre a base da parede interna e o piso de áreas molháveis

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A base de paredes de áreas molháveis merece especial atenção quanto à impermeabilização, por ser uma área bastante vulnerável ao contato com a umidade. É preciso proteger o perfil e também a chapa de gesso tipo RU; uma das formas é envolver o perfil com mantas para impermeabilização e aplicar produtos para impermeabilização sobre a chapa de gesso RU, pelo menos até uma altura de 20 cm, sob o revestimento cerâmico. É recomendável que a chapa de gesso esteja afastada no mínimo 1 cm do piso acabado para que não absorva cargas verticais e não tenha contato com a umidade (figura 1).

sistemas-construtivos-03Adicionalmente, como alternativa, é interessante prever diferença de cota entre a base da parede e piso acabado de áreas molháveis (banheiros, cozinhas e áreas de serviço), como exemplifica a figura 2.

Interface entre a parede e as instalações

O contato entre metais com potenciais de corrosão diferentes pode propiciar o desenvolvimento de corrosão galvânica e, portanto, é indicado que as áreas de contato entre perfis estruturais e tubulação metálica, geralmente de gás e água quente, sejam protegidas por peças plásticas ou emborrachadas (figura 3). Além disso, para que não haja comprometimento do desempenho estrutural do perfil, o diâmetro do furo de passagem da tubulação deve sempre ser menor que a metade da largura da mesa do perfil; estas situações devem ser consideradas no projeto estrutural. A furação do perfil mais adequada é feita em fábrica, com equipamento apropriado; caso haja necessidade de furar em obra, há ferramentas também apropriadas para tanto.

A tubulação de gás, segundo a NBR 15.526 (2009), deve ser completamente embutida (interna a uma tubulação preenchida com argamassa ou concreto) ou permanecer externa à parede. O uso de materiais de isolação porosos, envolvendo a tubulação de gás no interior da parede, não é adequado, uma vez que permite acúmulo de gás, quando embutida, caso ocorram vazamentos. Esses materiais são usados normalmente envolvendo tubulações de água quente, para minimizar a perda de calor.

Interface entre parede e esquadrias

Quando o metal dos perfis de marcos de janelas e de portas tem potencial de corrosão diferente do metal dos perfis dos quadros estruturais, é preciso prever um material de isolação entre esses metais. Outro aspecto importante é o tratamento adotado para as juntas entre marcos de janelas e chapas de fechamento externo; pode-se, por exemplo, optar por selantes elásticos e perfis de acabamento, como guarnições, para contribuir com a vedação e estética dessa interface. Detalhes de pingadeira, peitoris e posicionamento das janelas na parede devem ser adequadamente projetados para essa interface (figuras 4 e 5).

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Considerações finais

Toda tecnologia construtiva, seja "inovadora" ou convencional, precisa de projetos adequadamente elaborados e qualidade de execução para garantir o atendimento à VUP da edificação. A tecnologia de LSF, considerada ainda no Brasil como inovadora, demanda cuidados e análises redobrados uma vez que qualquer falha nos processo de projeto e execução em obra, influencia sua durabilidade. O aperfeiçoamento do sistema e sua adequação à realidade brasileira dependem de constantes discussões e análises práticas (acompanhamento das obras executadas) dos aspectos discutidos nesse artigo, dentre outros.

Um aspecto importante diz respeito ao uso e à manutenção do sistema construtivo. A construtora deve ter especial cuidado com as recomendações de uso e com os procedimentos de manutenção propostos para serem adotados pelos usuários, visto não haver conhecimento consolidado no País quanto a este sistema; é fundamental, portanto, que seja entregue ao usuário um Manual de Uso, Operação e Manutenção do sistema construtivo, bastante didático e ilustrativo.

A associação de projeto, planejamento executivo da obra, execução do sistema, adoção de materiais e detalhes construtivos adequados além das devidas orientações quanto ao uso e à manutenção, pode aumentar de forma significativa a vida útil do sistema construtivo. Caso isso não ocorra, podem surgir problemas patológicos de forma precoce, comprometendo a durabilidade e, portanto, a VUP.

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Fonte:

Revista Téchne

     
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