ARTIGO ORIGINAL
MOURA, Tiago Rodrigues Coelho de [1]
MOURA, Tiago Rodrigues Coelho de. Construção sustentável de casas populares: steel frame e wood frame. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 03, Vol. 06, pp. 15-29. Março de 2019. ISSN: 2448-0959.
RESUMO
A sustentabilidade é um fator determinante para garantirmos o futuro das próximas gerações. Fazer casas sustentáveis é um grande desafio aos profissionais da construção civil, contudo, é algo que almejamos. Além disso, facilitar o acesso à moradia de qualidade a todas as classes sociais é algo relevante para a humanidade. Os processos construtivos Steel Frame e Wood Frame são excelentes soluções para se atingir tais objetivos. O método Steel Frame tem estrutura composta de perfis de aço galvanizado. No Wood Frame, toda a estrutura é feita de madeira autoclavada. Em paises desenvolvidos como EUA e Austrália, o método Wood Frame compõe a maioria das casas populares. Esses dois sistemas exigem fundações rasas e mais econômicas que a alvenaria convencional, possuem estruturas leves, geram poucos resíduos – fato que corrobora com a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) do Ministério do Meio Ambiente (MMA) – e quase todos os materiais que os compõem são recicláveis ou reutilizáveis. As edificações construídas nesses métodos são duráveis, seguras, de ótima manutenibilidade e um excelente conforto térmico e acústico ao usuário. O uso acentuado desses processos tornaram os preços mais acessíveis à sociedade, pois os custos de diminuem em função do volume de produção.
Palavras chave: Sustentabilidade, Steel Frame, Wood Frame, método, habitações populares.
1. INTRODUÇÃO
A sustentabilidade é um conceito que emerge com muita força na sociedade atual. As mudanças que ocorrem no mundo fazem com que todos os seguimentos de produção sejam inovados e adaptados às demandas e às circunstâncias em que vivemos. A construção civil não é diferente, muitas são as mudanças, e a inovação tecnológica vem sendo, cada vez mais, parceira de todas as obras de engenharia.
As estruturas em framing adaptam-se perfeitamente no sistema de construção sustentável, pois quase todas as matérias-primas utilizadas nas construções são recicláveis, reutilizáveis ou renováveis. Além do mais, o tempo de execução de um projeto framing é reduzido drasticamente em relação às construções tradicionais de alvenaria.
Wood Frame e Steel Frame são grandiosas inovações e uma das soluções para moradias populares em várias partes no mundo. Esses métodos construtivos são muito usados em países desenvolvidos, e, além disso, permitem versatilidade e ousadia aos arquitetos.
O Wood Frame – estrutura em perfis de madeira – iniciou-se nos EUA para suprir a necessidade de habitação devido ao aumento populacional. Como se sabe, toda implantação de alguma tecnologia nova, há certa resistência de parte da sociedade local. Hoje, ocorre o mesmo com o Steel Frame – estrutura em perfis de aço – nos EUA.
O mercado da construção civil cresce em todo o mundo, tendo em vista o inevitável aumento da população. Ao analisar o sistema framing, vemos que o mesmo é uma das soluções para evitar o desperdício de materiais e aumentar a produtividade a fim de satisfazer a necessidade de residências em várias partes do mundo.
Atualmente, o mercado para fornecimento de material para a construção framing ainda é fraco, pois a demanda é baixa. Mas, na medida em que se conhecem esses sistemas, haverá um aumento significativo na disponibilidade de material e prestação de serviço nessa área. Isso fará com que os preços desses fiquem mais acessíveis a todos, dessa forma as pessoas mais pobres terão condições de ter uma moradia digna e de qualidade.
Na construção Wood Frame, como dito, usa-se a madeira na montagem dos perfis estruturais. Sabemos que a madeira é um recurso natural renovável. Em virtude disso, pode-se dizer que essa matéria-prima é “infinita” na medida em que se produz.
No sistema Steel Frame, usa-se o aço na produção dos perfis estruturais. O aço não é uma matéria-prima renovável como a madeira, mas é um material 100% reciclável. Quando algo feito em aço perde sua utilidade, não há necessidade de dispensá-lo no lixo. Ao reciclá-lo, geram-se novas peças, assim, podemos dizer que há um ciclo do material.
O concreto não é elemento renovável e, além disso, é de difícil reciclagem. Então, pode-se dizer que esse material se tornará mais raro e caro no futuro. Mas a construção civil jamais vai parar, logo, os materiais renováveis e recicláveis serão a força motriz das futuras edificações.
2. DESENVOLVIMENTO
O Wood Frame foi criado há mais de 100 anos na América do Norte e, segundo o site da Construtora Eco Verde, está presente em cerca de 90% das casas Canadense e Suecas, 75% das Americanas e 30% das Alemãs. Além desses locais, esse sistema construtivo já está sendo empregado em países emergentes como Chile, China, Rússia, Indonésia, dentre outros, a fim de suprir a necessidade de moradia para suas populações, principalmente as com menos condições financeiras. A figura 1 ilustra como é a estrutura de uma edificação Wood Frame. Os perfis de madeira podem ser dimensionados conforme procedimentos estabelecidos por Pfeil (1985) e verificados conforme a NBR 7190 (ABNT, 1997).
Figura 1 – Esquema estrutural Wood Frame
O Steel Frame é um método construtivo que usa perfis de aço galvanizado para formar a estrutura de uma edificação. Esses perfis de aços são moldados a frio conforme especificados pela NBR 15253 (ABNT, 2014). A figura 2 apresenta a estrutura exemplo do uma construção em Steel Frame. Essa metodologia:
Surgiu nos Estados Unidos por volta do século XIX, com a “marcha para o Oeste” que foi um movimento em busca de conquista de território americano, gerando um grande aumento da população. Com isto os americanos buscaram soluções para o problema habitacional, de maneira prática, rápida, de baixo custo e de fácil acesso de materiais que estavam disponíveis no local. (Pedroso et al. 2014)
Figura 2 – Esquema estrutural Steel Frame
O uso do sistema Steel Frame tem grandes vantagens na construção civil. Existe uma boa estabilidade de preços do aço no mercado, fazendo com que os engenheiros tenham mais facilidades em orçar um projeto. Os perfis de aço são fáceis de manejar e transportar, pois são componentes leves. Esse método de construção é feito com quadros montados de tal forma que gera uma alta resistência na estrutura. Outra grandiosa vantagem é a segurança contra incêndios, tendo em vista que o aço não é um material combustível. Como se sabe, a fundação consome grande parte do orçamento e tempo de execução de uma obra, esse problema é drasticamente diminuído nas edificações Steel Frame, pois a leveza dos perfis metálicos provoca poucas exigências no solo.
No mundo atual, a sustentabilidade é um desafio para todos os setores de produção. Na indústria da construção civil não é diferente, a busca árdua para minimizar os impactos ambientais tem sido um paradigma do método Steel Frame. O conceito do desenvolvimento sustentável transcende a sustentabilidade ambiental, e engloba a sustentabilidade econômica e social, que, na qual, valoriza-se a qualidade de vida das pessoas. Não obstante, as edificações Wood Frame contêm quase todos os materiais recicláveis ou reutilizáveis, tendo em vista que boa parte deles é composta de madeira, como exemplo os painéis OSB. A madeira pode ser reutilizada na fabricação de móveis, painéis supracitados, escoramentos, novas construções e até mesmo na produção de energia térmica, sendo esta não recomendada devido à poluição do ar. Na Steel Frame não é diferente, o aço que compõe toda a estrutura pode ser reutilizado em outras obras do mesmo aspecto, além disso, é um material 100% reciclável.
As residências populares feitas em alvenaria têm custos elevados e tempo de execução muito longo. O aumento da produtividade desses sistemas inovadores facilitará o acesso à moradia para todas as pessoas, principalmente os mais pobres. O preço de obras em Wood Frame é um pouco menor do que em Steel Frame. Esses dois sistemas, em certas regiões, têm valores inferiores em comparação com a alvenaria convencional, porém, de acordo com algumas construtoras, como a Construseco, não se deve comparar o preço por metro quadrado, pois há diversas imprecisões construtivas e orçamentárias para o sistema convencional. Esse fator ocorre pela diferença de preço e disponibilidade de matéria prima em determinadas regiões, além do mais, há muitos desperdícios não previstos em sistemas de alvenaria. As fundações para as obras de alvenaria têm um custo aproximado 10% a 15% total da obra. Esse percentual se aplica aos terrenos planos, porém, para os acidentados, pode ter valor maior. Já para o WF e SF, a fundação representa de 5% a 7% do valor final da edificação. Isso se deve ao fato de que o peso final de obras em Steel Frame e Wood Frame é largamente inferior ao de alvenaria, com isso fazem-se fundações mais econômicas. A precisão desses dois métodos, não muito popular em países subdesenvolvidos, garante a fidelidade orçamentária, ou seja, quase não há gastos excepcionais, além do mais, obtém-se um cronograma preciso, pois é possível se fazer um planejamento fidedigno.
O método Wood Frame e Steel Frame são processos construtivos a seco, pois utiliza água apenas na fundação. Esse fato gera uma grande economia no consumo de água durante a execução da obra. Outra questão importante é o tempo para se construir uma obra nesses métodos, estima-se que o prazo de execução pode chegar até três vezes menor que alvenaria convencional. Por ser um processo minucioso e preciso, há a possibilidade de uma boa gestão da obra. Toda economia gerada em uma obra é refletida na parte financeira, dessa forma, é possível fazer muito mais do que está sendo feito na atualidade e tornar os preços mais acessíveis a todos.
O processo construtivo é composto de algumas etapas de produção. A primeira etapa de qualquer edificação é o planejamento. Nessa etapa são feitos os projetos, orçamento, pesquisa de fornecedores, dentre outros. No projeto, devem-se definir os planos de corte dos perfis de madeira no caso do Wood Frame, das placas OSB e cimentícias. Os perfis de madeira recebem tratamento químico contra a ação de fungos e insetos. Em Steel Frame, os perfis de aço são preparados na fábrica e chegam na obra prontos para serem montados.
Para ambos os sistemas, pode-se usar o mesmo tipo de fundação, normalmente radier para terrenos planos. No caso de terrenos acidentados, prefere-se o uso de pilares em aço ou madeira para nivelar o piso. As figuras 3 e 4 mostram como são executados esses dois tipos de fundações.
Figura 3 – Blocos de fundação com pilares
Figura 4 – Fundação Radier
Após a execução da fundação, faz-se a montagens dos quadros estruturais. Em Steel Frame, esses quadros são formados por perfis de aço, já em Wood Frame, são feitos em madeiras autoclavadas. Entre a peça de madeira e o elemento de fundação é colocada uma fita impermeável de borracha alveolar. Para ambos os métodos, faz-se necessário o uso dessa impermeabilização a fim de prolongar a vida útil da estrutura e evitar manifestações patológicas. A ancoragem da estrutura à fundação é feita com chumbadores de aço galvanizado.
Figura 5 – Construção em Steel Frame
Figura 6 – Construção em Wood Frame
As paredes são feitas com duplos painéis OSB, cimentícios ou gesso acartonado, conforme exposto por Silva (2010). Entre os painéis, são estaladas as tubulações hidráulicas e os eletrodudos. Além desses itens, são inseridas as mantas de isolamento térmico e acústico. Após a execução dos painéis OSB, na parte externa são colocadas membranas hidrófugas, placas cimentícias e o revestimento externo. Nas partes internas, são colocadas as placas de gesso acartonado ou cimentícia, e o revestimento interno. As figuras a seguir exemplificam como são as paredes para os métodos construtivos em questão.
Figura 7 – Paredes em Wood Frame
Figura 8 – Paredes em Steel Frame
As lajes desses dois métodos são executadas de forma semelhante, a diferença é a estrutura. A estrutura da laje em Steel Frame é feita em viga corrida ou treliças e em Wood Frame é feita de madeira. As lajes podem ser secas ou mistas. Os perfis estruturais em aço são dimensionados e verificados conforme procedimentos apresentados por Pfeil e Pfeil (2000) e também conforme a NBR 8800 (ABNT, 2008). O revestimento das lajes secas é composto de placas de madeira e cimentícia. As lajes mistas têm o revestimento de placas estruturais OSB, membrana impermeabilizante e uma camada de contrapiso armado. Acima dessa camada de contrapiso, fica livre a instalação de quaisquer tipos de acabamento. Abaixo está ilustrado como são feitas as estruturas dessas lajes, que a partir dessa etapa, aplicam-se as placas conforme descrito acima.
Figura 9 – Laje em Wood Frame
Figura 10 – Laje em Steel Frame
As coberturas de residências Steel Frame e Wood Frame são semelhantes, como acontece nas lajes, difere-se apenas na parte estrutural. Sobre a estrutura da cobertura são colocadas as placas OSB, a impermeabilização e as telhas. A figura a seguir ilustra as partes integrantes do sistema de cobertura.
Figura 11 – Esquema de telhado
As edificações em Steel Frame e Wood Frame possuem excelentes acabamentos. Esses métodos permitem aos arquitetos e engenheiros a construírem obras esbeltas, duráveis, sustentáveis e que atendem todos os níveis sociais. Abaixo estão exemplificadas duas casas finalizadas e prontas para habitação. Percebe-se que ambas mostram o quão bom essas obras ficam após acabamento.
Figura 12 – Casa Wood Frame
Figura 13 – Casa Steel Frame
Um dos mais vantajosos fatores desses dois métodos é a gestão de resíduos. Segundo algumas construtoras, há cerca de 85% menos entulhos no processo de execução, pois a produção dos elementos construtivos acontece em fábricas. Os eletrodutos e tubos hidráulicos são, na maioria das vezes, planejados e montados em fábricas, dessa forma evita-se excesso de trabalho e compras desnecessárias, otimizando ainda mais os custos. Para colocação das instalações hidráulicas e elétricas, não há necessidade de quebra de paredes, evitando desperdício e “retrabalho”. Como consequência do exposto, o canteiro de obra fica otimizado, organizado e limpo.
A gestão de resíduos não é feita apenas para otimização e organização do canteiro de obras, mas é de suma importância para questões ambientais e sociais. A maior parte dos materiais que compõem o sistema Steel Frame e Wood Frame é reciclável. Como dito no parágrafo anterior, esses métodos geram baixo volume de resíduos. Esses fatores contribuem de forma excepcional para o bem do meio ambiente e qualidade de vida da sociedade. Já o sistema construtivo em alvenaria utiliza materiais que degradam a fauna e flora, como exemplos, areia, tijolo, brita, etc.
Porém, existe um grande impasse para implantação desses métodos, pois, sociedade atual está acostumada com o sistema convencional, e resiste às mudanças. A falta da disseminação de informação às pessoas tem causado grandes prejuízos a elas.
As edificações construídas com os sistemas Steel Frame e Wood Frame são de alta resistência e de longa durabilidade. No Wood Frame, a madeira que compõe a estrutura é autoclavada, isso significa que a mesma recebe um tratamento químico que cria uma película protetora contra umidade, cupins e outros insetos. Esse tratamento é regulamentado pela NBR 6232 (ABNT, 2013) e atende todos os critérios de resistência e durabilidade. Nos EUA existem construções em WF com mais de 250 anos. O sistema Steel Frame é composto, na sua estrutura, por perfis de aço galvanizado é altamente resistente à corrosão. Os painéis de revestimentos, OSB e placas cementícias, são fabricados em acordo com as normas vigentes, por isso, sabe-se que esses materiais atendem todos os requisitos para os quais foram feitos.
Além do exposto, esses sistemas, enfatizados neste artigo, possuem maior facilidade de manutenção em relação à alvenaria. Desse modo, atendem-se todos os critérios de manutenibilidade estabelecido em normas. Ao necessitar de algum reparo, por exemplo, nas instalações hidráulicas, fazem-se cortes precisos e pontuais nas placas que podem ser extraídas, e isso facilita o trabalho de manutenção e adequação de ambiente.
Na execução de reformas, são evitados transtornos como demora, excesso de entulho e desperdícios de materiais. Essas reformas são feitas de forma rápida e limpa, podendo fazer até reaproveitamento de materiais. No sistema de alvenaria, há uma grande dificuldade em corrigir problemas ocultos (vazamentos, entupimentos de tubos, infiltrações, etc.), pois é exigida a quebra de paredes. Nos métodos de SF e WF, esse problema não ocorre, uma vez detectado um problema, retira-se o revestimento interno, faz o reparo necessário e realoca o revestimento no seu devido lugar.
As edificações construídas com a metodologia Wood Frame ou Steel Frame são seguros, pois possuem resistências à compressão, tremores, ventos fortes, terremotos etc. Apesar de possuir madeira na composição dos elementos construtivos, essas edificações são resistentes ao fogo, pois são construídas de acordo com as normas em vigor.
As paredes construídas em placas OSB recebem reforço nas áreas que serão colocados objetos pesados como móveis de grade porte (isso deve ser definido em projeto). Nas outras áreas, pode-se fixar qualquer objeto com a utilização de buchas para paredes em Drywall. Na execução de paredes internas, que não esteja em área molhada, pode-se usar, sem qualquer prejuízo, o Drywall.
As paredes externas são compostas de placas OSB e sobreposta por placa cimentícia. Dessa forma, garante-se um excelente acabamento e resistência suficiente para se notar qualquer pessoa mal intencionada adentrar na residência, esse fator é semelhante à alvenaria.
As paredes construídas com as placas OSB apresentam um dos melhores isolamentos térmico e acústico disponível no mercado atual, pois, além da madeira ser um bom isolante, entre as placas das paredes são colocadas mantas de lã de vidro conforme descrito anteriormente.
Além do conforto térmico e acústico, as paredes dos sistemas Wood Frame e Steel Frame apresentam um bom conforto visual, pois as fachadas não se deterioram com a mesma intensidade das tintas de alvenaria convencional. Abaixo estão dispostas duas imagens comparativas de casas em avançada deterioração das fachadas. A primeira imagem, figura 14, mostra uma casa em Wood Frame sem manutenção, a segunda mostra uma casa de alvenaria, também sem manutenção.
Figura 14 – Casa degradada em Wood Frame
Figura 15 – Casa degradada em alvenaria.
3. CONCLUSÃO
Diante do exposto, vemos que esses dois métodos construtivos possuem vantagens excepcionais com relação à alvenaria convencional, principalmente no que tange à sustentabilidade e o acesso à moradia para as pessoas mais pobres. Porém, estes sistemas Wood Frame e Steel Frame ainda são pouco populares nos países em desenvolvimento. Cabem aos profissionais e empresas do ramo da construção civil a divulgarem e provarem o quão eficiente, seguro e acessível são esses métodos. Com isso, poderemos suprir a necessidade de habitação popular e garantir empreendimentos sem agredir o meio ambiente.
REFERÊNCIAS
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______. NBR 7190: Projeto de estruturas de madeira: procedimento. Rio de Janeiro, 1997.
______. NBR 8800: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios: procedimento. Rio de Janeiro, 2008.
______. NBR 15253: Perfis de aço formados a frio, com revestimento metálico, para painéis estruturais reticulados em edificações – Requisitos gerais. Rio de Janeiro, 2014.
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[1] Pós-graduando em MBA em Gestão de Obras na Construção Civil no Instituto Brasileiro de Formação (IBF), Engenheiro Civil pelo Centro Universitário UNIEURO e técnico em Telecomunicações Aeronáuticas pela Escola de Especialista de Aeronáutica (EEAR), Pós-graduando.
Enviado: Outubro, 2018.
Aprovado: Março, 2019.
