Tcc finalizado - casas populares com estruturas metálicas, Teses (TCC) de Engenharia Civil

Baixe Tcc finalizado - casas populares com estruturas metálicas e outras Teses (TCC) em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA "PAULA SOUZA" - CEETEPS ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL "JOSÉ MARTIMIANO DA SILVA" CARLOS CESAR PIRES GRAZIANO LUCAS TEODORO MARCOS MACHADO MALUMBRES FILHO RENAN MOUSSA DUTRA CASAS POPULARES COM ESTRUTURAS METÁLICAS RIBEIRÃO PRETO – SP 2014 CARLOS CESAR PIRES GRAZIANO LUCAS TEODORO MARCOS MACHADO MALUMBRES FILHO RENAN MOUSSA DUTRA CASAS POPULARES COM ESTRUTURAS METALICAS RIBEIRÃO PRETO – SP 2014 “É necessário o primeiro tijolo para uma grande construção.” (Lucas Moreira) RESUMO CESAR PIRES, Carlos; LUCAS TEODORO, Graziano; M. MALUMBRES FILHO, Marcos; MOUSSA DUTRA, Renan. O aço tem se mostrado um material confiável, versátil, durável, de pouco desperdício e de execução rápida. Por isso o tema deste TCC é a importância deste material na construção civil, sobretudo para moradias de baixa renda. O objetivo deste trabalho foi mostrar os preceitos da utilização do aço na construção civil trazendo os vários cenários já vividos pelo homem em seu desenvolvimento até os dias atuais. Mostramos a evolução do material, expondo algumas de suas propriedades e características atribuídas a cada tipo especifico de aço. Após os conceitos básicos envolvendo o aço, temos sua aplicação voltada à construção civil onde é mostrada sua viabilidade econômica, social e ambiental. São colocados alguns exemplos de projetos onde a estrutura das edificações são fabricadas com o aço, criando um cenário onde este tipo de construção ajuda a diminuir o déficit de moradia em nosso país. Mostramos aqui alguns modelos extremamente interessantes em âmbito social e econômico, que já foram implementados e que ainda podem ser utilizados em muitas situações dentro do nosso enorme país ou até mesmo fora dele. Em suma, defendemos nesse Trabalho de Conclusão de Curso a utilização das estruturas metálicas em áreas residenciais para famílias de baixa renda, que ano após ano sofrem com promessas vazias e falta de autoestima, devido às precárias condições em que vivem. Assim, esse trabalho apresenta algumas ótimas soluções para esse grande problema mundial. Palavras-chave: Aço; construção; moradia; social; Cosipa; Gerdau; Usiminas. LISTA DE IMAGENS Figura 1 - Foto famosa da construção do Empire State Building. Fonte: http://classemidia.files.wordpress.com201105construc3a7c3a3o-do-empire-state1.jpg ..................................................................................................................................................... 13 Figura 2 - Ponte do Brooklyn. Fonte: https://www.c2.staticflickr.com650475266781190_95e786b883_z.jpg ........................... 14 Figura 3 - Empire State Building em construção. Fonte: http://www.iaradocarmo.com.brimagensfatosfotos0147-_bbdb9a4a.jpg ......................... 15 Figura 4 - Burj Al-arab Dubai. Estrutura metálica totalmente em aço e vidro. Fonte: http://www.metalica.com.brimagesstoriesId1147Id1147-marioresburj-al-arab_13-g.jpg ..................................................................................................................................................... 16 Figura 5 – Fachada da Garagem América em construção. Fonte: http://www.metalica.com.brimagesstoriesartigos-tecnicosgaragem-americagaragem- america-9.jpg ............................................................................................................................. 21 Figura 6 - Fluxo de produção aço. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 .. 25 Figura 7 - Prédio com estrutura em aço. Fonte: http://www.arq.ufsc.br .......................... 34 Figura 8 - Edifício River Park. Fonte: http://www.piniweb.comjornalismoimages14_06_aco2.jpg ............................................... 35 Figura 9 - Tipos de perfis metálicos. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 .. 36 Figura 10 - Perfis Laminados de abas paralelas. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 .. 37 Figura 11 - Perfis dos Laminados americanos. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 .. 37 Figura 12 - Perfis dos laminados formados a frio. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 .. 38 Figura 13 - Perfis de Chapa Dobrada. Não cobertos pela NBR-8800. Cobertos pela NBR 14672. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800- 2008 ............................................................................................................................................. 39 Figura 14 - Composição de perfis conjugados com chapas e perfis tubulares. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 .. 40 Figura 15 - Composição de perfis conjugados com chapas e perfis tubulares. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 .. 40 Figura 16 – Detalhe de estrutura metálica. Fonte: http://www.revistadoaco.com.brwp- contentuploads201207aco-possibilidades2.jpg ................................................................... 41 Figura 17 - Construção que utiliza sistema de perfis metálicos para estrutura. Fonte: http://www.metalica.com.brimagesstoriesartigos-tecnicosCONSTRUCOES- METALICASId74-maioresconstrucoes-metalicas-1.jpg ..................................................... 43 Figura 18 - Estádio Olímpico Beijing (Ninho de Pássaro). Fonte: http://www.iaradocarmo.com.brimagensfatosfotos0147-_bbdb9a4a.jpg ......................... 45 Figura 19 - Edifício com estrutura aparente. Fonte: www.metalica.com.br/predios-com- estruturas-metalicas ................................................................................................................. 46 9.4 As opções de planta .................................................................................................. 62 10. KIT PARA CASAS POPULARES USITETO/USIMINAS – CASAS DE ATÉ 45M² E PRÉDIOS DE ATÉ 5 PAVIMENTOS ............................................................................. 65 10.1 Solução para habitações populares ..................................................................... 65 10.2 Montagem e ficha técnica ...................................................................................... 66 10.3 Montando Kit Usiteto/Usiminas ............................................................................. 67  1º Passo - Posicionamento das peças: ................................................................. 73  2º Passo - Aparafusamento das peças: ................................................................ 74  3° Passo - Levantamento do conjunto de colunas e vigas laterais: ................. 74  4° Passo - Levantamento das colunas centrais: ................................................. 75  5º Passo - Locação da cumeeira: .......................................................................... 76  6º Passo - Montagem das Tesouras: .................................................................... 77  7° Passo - Locação das Terças sobre as tesouras: ........................................... 78  8º Passo - Fechamento da Estrutura: ................................................................... 79 11. MODELO QUE JÁ DEU CERTO ................................................................................. 83 11.1 Projeto Usiminas V052 – Cinco pavimentos .................................................... 86 11.2 Projeto Usiminas V072 – Sete pavimentos ......................................................... 87 11.3 Projeto Usiminas 5P – Cinco pavimentos ......................................................... 87 12. CONCLUSÃO ................................................................................................................. 90 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................... 92 10 1- INTRODUÇÃO O déficit habitacional brasileiro é um problema que vem desafiando as politicas governamentais públicas há vários anos. Grande parte das politicas públicas já estabelecidas para o setor habitacional, visando equacionar esta questão, se fundamentou nas construções habitacionais de interesse social em larga escala e com baixos custos. Para atender esta demanda, o setor da construção civil necessita criar alternativas em seus processos construtivos, de maneira racionalizada visando obter maior produtividade, economia e rapidez nestes empreendimentos. Diante do grande déficit habitacional registrado no país, a busca de processos industrializados e a tecnologia de novos materiais passa a ser uma alternativa viável para atender a esta demanda. O uso da estrutura de aço em conjunto com outros materiais pode ser a alternativa para atender com agilidade, rapidez e menor custo operacional a demanda. Como a estrutura de aço pode melhorar o processo construtivo? Como poderia ser utilizado em empreendimentos de interesse social? Em quais os aspectos teria melhor performance? Desta maneira os objetivos deste trabalho é trazer o conhecimento sobre as possibilidades da estrutura de aço na construção civil para construção de moradias populares e tentar esclarecer estas questões. 1.1 Justificativa O déficit habitacional brasileiro foi estimado em 6.940.691 de moradias de acordo com o censo de 2010 (IBGE, 2010). Desta maneira para atender a esta demanda, o governo e o setor da construção civil devem buscar alternativas construtivas que garantam qualidade tecnológica e custos operacionais viáveis. Somente com os ganhos de produtividade observados na industrialização do processo construtivo é que poderemos fazer frente a esta dívida social. 11 O aço por suas características é um dos elementos estruturais da construção industrializada. A estrutura de aço propicia ao processo construtivo, ganhos de tempo, qualidade e pode ser a alternativa ideal a ser aplicada em edificações de interesse social. Desta forma estudos aprofundados que abordem as vantagens e desvantagens do uso da estrutura de aço na construção civil, principalmente em edificações populares, tornam-se imprescindíveis para atestarmos a viabilidade deste processo construtivo. 1.2 Objetivo geral O presente trabalho tem como objetivo pesquisar processos construtivos utilizando estruturas metálicas disponíveis no mercado, na construção de interesse social, apresentando as principais vantagens e desvantagens dos sistemas. 1.3 Objetivos específicos  Apresentar os processos construtivos para casas populares das empresas Gerdau, Usiminas e Cosipa.  Detalhar as vantagens e desvantagens do uso do aço enquanto estrutura em casas populares.  Apresentar o histórico do aço na construção civil. 1.4 Metodologia O presente trabalho foi desenvolvido através de levantamentos bibliográficos de livros, revistas especializadas e sites na internet. A internet proporcionou o acesso a vários estudos de empresas siderúrgicas voltadas para a construção civil, em especial a projetos completos direcionados a construção de interesse social. 14 1779 – Primeira obra importante de ferro – ponte sobre o Severn em Coalbrookdale – na Inglaterra, projetada por Abraham Darby, com 30 m.  Começo do Séc. XIX – Utilização de cabos em pontes. 1801 – Primeiro edifício industrial em ferro, em Manchester. 1850 – Alcançou-se 300m de vão com ponte a cabo. 1851 – Início da utilização do ferro em grandes coberturas (naves); Palácio de Cristal em Londres, projetado por Joseph Paxton. 1852 – Estações ferroviárias de Paddington (Londres). 1853 – Mercado Central do Halles (Paris). 1855 – Primeira ponte de grande vão com vigas. 1862 – Estações ferroviárias do Norte (Paris) 1866 – Construção de uma cobertura em Londres com 78 m de vão. 1868 a 1874 – Ponte em aço sobre o Rio Mississipi em St. Louis, projetada por Eads, com 3 arcos treliçados, tendo o maior deles 159 m de vão. 1875 – Palácio de Cristal (Petrópolis). 1879 – Edifício Leiter I, construído pela “Escola de Chicago”. 1883 – Ponte de Brooklyn (New York), pênsil com 487 m de vão. Figura 2 - Ponte do Brooklyn. Fonte: https://www.c2.staticflickr.com650475266781190_95e786b883_z.jpg 15 1890 – Ponte sobre o “Firth of Forth” (Escócia) em balanço duplo treliçado, com vão central de 521 m. 1894 – Edifício Reliance construído pela “Escola de Chicago”. 1901 – Estação da Luz (São Paulo); Mercado do Ver-O-Peso (Belém); Estação Ferroviária de Bananal (Bananal). 1910 – Teatro José de Alencar (Fortaleza). 1910 a 1913 – Viaduto Santa Efigênia, construído com estrutura belga, com 225 m de comprimento, vencidos por três arcos.  Década de 30 – Edifício Chrysler e o Empire State Building (110 andares), ambos em Nova York. Figura 3 - Empire State Building em construção. Fonte: http://www.iaradocarmo.com.brimagensfatosfotos0147-_bbdb9a4a.jpg 16 Como se pode notar pelas datas acima, o emprego do ferro a princípio estava restrito a pontes, porém, mais tarde, com o advento da revolução industrial, começou-se a generalizar o uso do aço, exceto para residências. A utilização do ferro foi um fator importante no distanciamento entre os engenheiros e os arquitetos da época, pois a construção com arquitetura classicista era muito conservadora em relação à explosão da revolução industrial. A comparação das palavras hábito e habitação é uma boa ilustração do conservadorismo que sempre reinou na construção. Um dos maiores auxílios que o ferro recebeu no final do Séc. XIX para se estabelecer, inclusive em residências, foi o encarecimento da matéria-prima e da mão-de-obra para estruturas de madeira e o estabelecimento de normas contra incêndios mais rígidas, sem falar na possibilidade de melhor aproveitamento dos espaços com maiores vãos. (www.cbca.com.br, 2014) Figura 4 - Burj Al-arab Dubai. Estrutura metálica totalmente em aço e vidro. Fonte: http://www.metalica.com.brimagesstoriesId1147Id1147-marioresburj-al-arab_13-g.jpg 19 avançando cerca de 18 m em plano, a 3 m abaixo da Rua Riachuelo, e daí abrindo em leque, irregular, avançando cerca de mais de 25 a 30 m descendo em desnível de mais de 18 m em direção a atual Avenida 23 de Maio, com frente de aproximadamente 25 m. Apesar de topografia ruim, o que provavelmente correspondeu ao preço bom, tinha a vantagem de saída para duas ruas, e ao fato de que, abrindo em leque permitiria acessos em rampas, solução julgada na época mais econômica do que com elevadores para carros. Como de praxe, o prédio foi previsto totalmente em concreto armado. No entanto, surgiram dois fatores que dificultaram essa realização na forma convencional. As colunas no primeiro pavimento atingiriam dimensões tais que deixariam, no trecho da Rua Riachuelo, uma largura livre, pouco maior que 9 m, insuficiente para o estacionamento de dois carros frente a frente, dificultando a entrada e saída. O segundo fator era o de segurança. A fim de que se pudesse erguer o edifício, seria necessário escavar-se até o nível de 18 m abaixo da Rua Riachuelo, para então se fazer as sapatas de fundação. Esse movimento de terra poria em perigo o prédio existente ao lado, com risco de desabamento. A construção de muro de arrimo e escoramentos era altamente antieconômica. Para a construção, cujo projeto era de autoria do arquiteto Rino Levi, foi contratada a empresa Cavalcanti Junqueira S.A., com projeto de fundação da empresa Engenharia de Fundações S.A. e com projeto de concreto do Professor Ruy Leme. Considerados os problemas de fundações com as dificuldades citadas, em vista das características do terreno, foi aventada, pela primeira vez no Brasil, a solução de fundações em estacas metálicas. Os engenheiros da Engenharia de Fundações S.A., Lauro Rios e Professor Victor Mello, nomes sobejamente conhecidos, imaginaram a solução 20 de 2 perfis “I” soldados pelas abas, formando um caixão. Isso, há 45 anos, era absoluta novidade e se constituiu num desafio. (www.metalica.com.br, 2014) Hoje a solução é adotada de forma normal na maioria dos casos de estaqueamento metálico. As obras do metrô de São Paulo e do Rio adotaram a solução, a qual passou a ser conhecida na época como solução “Paulista”. Para a obtenção das estacas, foi procurada a Companhia Siderúrgica Nacional, única produtora desses laminados. O aço desses perfis, no entanto, deveria resistir à corrosão, pois ficariam, pelo menos do lado externo do edifício, em contato direto com a terra. Na época, não se falava no Brasil em aço Corten ou outro similar. A CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), interessada no assunto, forneceu os perfis em liga especial com alto teor de cobre, o que sem dúvida se constituía num grande retardador da corrosão. Nessa ocasião, a CSN acabara de terminar sua primeira expansão e contava dentro de sua organização com uma fábrica de estruturas metálicas, a qual tinha sido adquirida da United States Steel em condições muito vantajosas, tendo sido utilizada na fabricação dos próprios edifícios industriais da expansão da Usina em Volta Redonda. (www.metalica.com.br, 2014) Sem dúvida, a mais bem montada e mais bem equipada fábrica de estruturas metálicas do país, pronta para enfrentar o mercado externo e utilizar os perfis Iaminados da CSN, de maiores bitolas, que até então não tinham quase nenhum mercado. Era a oportunidade para a FEM (Fábrica de Estruturas Metálicas) se lançar para fora dos limites da Usina. A Gerência de Vendas da CSN, na pessoa do então Cel. Santiago, além de vender as estacas referidas, convenceu o proprietário da Garagem a fazer todo o prédio em aço. Para isso foi consultado e depois contratado o Dr. Paulo Fragoso, autor do projeto estrutural metálico do prédio que iria surgir. Com todo o entusiasmo, a FEM iniciou a fabricação, sob o comando do seu então chefe, Eng. Heitor Lopes Correia. Mais de uma centena de desenhos foram executados por 21 desenhistas formados aqui, sob orientação do então chefe da Sala de Desenhos, Roosevelt Carvalho, Ex-Secretário Executivo da ABCEM (Associação Brasileira de Construção Metálica). (www.metalica.com.br, 2014). A figura abaixo mostra a fachada da Av. 23 de Maio, onde pode-se ver as quatro colunas de aço: Figura 5 – Fachada da Garagem América em construção. Fonte: http://www.metalica.com.brimagesstoriesartigos-tecnicosgaragem-americagaragem-america-9.jpg 24 enquanto que o segundo - 2,11% - à temperatura de 1148° C. (www.metalica.com.br, 2014) 3.1 Como se produz o aço Os aços diferenciam-se entre si pela forma, tamanho e uniformidade dos grãos que o compõem e, é claro, por sua composição química. Esta pode ser alterada em função do interesse de sua aplicação final, obtendo-se através da adição de determinados elementos químicos, aços com diferentes graus de resistência mecânica, soldabilidade, ductilidade, resistência à corrosão, entre outros. De maneira geral, os aços possuem excelentes propriedades mecânicas: resistem bem à tração, à compressão, à flexão, e como é um material homogêneo, pode ser laminado, forjado, estampado, estriado e suas propriedades podem ainda ser modificadas por tratamentos térmicos ou químicos. (www.metalica.com.br, 2014) Além do ferro, o aço apresenta em sua constituição carbono e elementos de liga. Estes elementos vão formar junto com o ferro uma solução e, de acordo com a temperatura e a quantidade de carbono presente, haverá a presença de um determinado tipo de reticulado. O aço é constituído de um agregado cristalino, cujos cristais (grãos) se encontram justapostos. As propriedades dos aços dependem muito de sua estrutura cristalina, ou seja, de sua composição química, do tamanho dos grãos, de sua uniformidade. Os tratamentos térmicos bem como os trabalhos mecânicos modificam em maior ou menor intensidade alguns destes aspectos (arranjo, dimensões, formato dos grãos) e, consequentemente, podem levar a alterações nas propriedades de um determinado tipo de aço, conferindo-lhe características específicas: mole ou duro, quebradiço ou tenaz, etc. (www.metalica.com.br, 2014) Tratamentos térmicos são o conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos os aços, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de esfriamento. O tratamento térmico é bastante utilizado em aços de alto teor de carbono ou com elementos de liga. Seus principais objetivos: 25 a) aumentar ou diminuir a dureza; b) aumentar a resistência mecânica; c) melhorar resistência ao desgaste, à corrosão, ao calor; d) modificar propriedades elétricas e magnéticas; e) remover tensões internas, provenientes, por exemplo, de resfriamento desigual; f) melhorar a ductilidade, a trabalhabilidade e as propriedades de corte. Figura 6 - Fluxo de produção aço. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas- Segundo-NBR-8800-2008 26 Os principais parâmetros de influência nos tratamentos térmicos são:  Aquecimento: geralmente realizado a temperaturas acima da crítica (723°), para uma completa “austenização” do aço. Esta austenização é o ponto de partida para as transformações posteriores desejadas, que vão acontecer em função da velocidade de resfriamento;  Tempo de permanência à temperatura de aquecimento: deve ser o estritamente necessário para se obter uma temperatura uniforme através de toda a seção do aço;  Velocidade de resfriamento: é o fator mais importante, pois é o que efetivamente vai determinar a estrutura e consequentemente as propriedades finais desejadas. As siderúrgicas escolhem os meios de resfriamento ainda em função da seção e da forma da peça. Dentre os tratamentos térmicos mais utilizados, encontram-se o recozimento, a normalização, a têmpera e o revenido. Vejamos a seguir as principais características de cada um: No recozimento a velocidade de esfriamento é sempre lenta e o aquecimento pode ser feito a temperaturas superiores à crítica (recozimento total ou pleno) ou inferiores (recozimento para alívio de tensões internas). É utilizado quando se deseja: Remover tensões devido a tratamentos mecânicos a frio ou a quente, tais como o forjamento e a laminação; Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade do aço; Alterar propriedades mecânicas; Ajustar o tamanho do grão. A normalização é um tratamento semelhante ao anterior quanto aos objetivos. A diferença consiste no fato de que o resfriamento posterior é menos lento. Visa refinar a granulação grosseira de peças de aço fundido, que são também aplicadas em peças depois de laminadas ou forjadas, ou seja, na maioria dos produtos siderúrgicos. É também usada como tratamento 29 estrutura de um metal, aumentando sua dureza. Este fenômeno é denominado endurecimento pela deformação a frio ou encruamento. Ductilidade é a capacidade do material de se deformar sob a ação de cargas antes de se romper, daí sua grande importância, já que estas deformações constituem um aviso prévio à ruptura final do material, o que é de extrema importância para prevenir acidentes em uma construção, por exemplo. A fragilidade, oposto à ductilidade, é a característica dos materiais que rompem bruscamente, sem aviso prévio (um dos principais fatores responsáveis por diversos tipos de acidentes ocorridos em pontes e navios). (www.metalica.com.br, 2014) A resiliência é a capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico, ou seja, a capacidade de restituir a energia mecânica absorvida. Já a tenacidade é a energia total, plástica ou elástica, que o material pode absorver até a ruptura. Assim, um material dúctil com a mesma resistência de um material frágil irá requerer maior energia para ser rompido, portanto é mais tenaz. A fluência é mais uma outra propriedade apresentada pelo aço e metais em geral. Ela acontece em função de ajustes plásticos que podem ocorrer em pontos de tensão, ao longo dos contornos dos grãos do material. Estes pontos de tensão aparecem logo após o metal ser solicitado por uma carga constante, e sofrer a deformação elástica. Após esta fluência ocorre a deformação continua, levando a uma redução da área do perfil transversal da peça (denominada estricção). Tem relação com a temperatura a qual o material está submetido: quanto mais alta, maior ela será, porque facilita o início e fim da deformação plástica. Nos aços, é significativa para temperaturas superiores a 350° C, ou seja, em caso de incêndios. (www.metalica.com.br, 2014) É importante citar ainda a fadiga, sendo a ruptura de um material sob esforços repetidos ou cíclicos. A ruptura por fadiga é sempre uma ruptura frágil, mesmo para materiais dúcteis. Por fim, temos a dureza, que é a resistência ao risco ou abrasão: a resistência que a superfície do material oferece à penetração de uma peça de maior 30 dureza. Sua análise é de fundamental importância nas operações de estampagem de chapas de aços. 4.2 Classificação dos aços Não existe, ainda hoje, uma classificação dos aços considerada precisa e completa, principalmente com relação aos aços-liga, em que a cada dia é pesquisada a inclusão de novos elementos, e consequentemente obtidos novos aços. Ainda assim, a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), a SAE (Society Automotive Engineers) e a ASTM (American Society for Testing and Materials), entre outras, possuem sistemas que tem atendido as atuais necessidades. Aços Estruturais são vergalhões para reforço de concreto, barras, chapas e perfis para aplicações estruturais. São aqueles que são adequados para o uso em elementos que suportam cargas. Os principais requisitos para os aços destinados à aplicação estrutural são: Elevada tensão de escoamento para prevenir a deformação plástica generalizada; Elevada tenacidade para prevenir fratura rápida (frágil) e catastrófica; Boa soldabilidade para o mínimo de alterações das características do material na junta soldada; Boa formabilidade para o material ou a peça que necessitar receber trabalho mecânico; Custo reduzido. Podem ser agrupados sob três classificações gerais, conforme a tensão de escoamento mínima especificada: Aços carbono: aproximadamente 195 a 260 Mpa (Mega Pascal); Aços de alta resistência e baixa liga (ARBL): 290 a 345 MPa; Aços-liga tratados termicamente: 630 a 700 MPa. 31 Também existem aços especiais, resistentes à corrosão atmosférica, um fenômeno que exige atenção, principalmente, quando se vai utilizar estruturas de aço aparente. Há alguns aços, que mesmo sem a utilização de uma proteção adicional, possuem a capacidade de resistir a este tipo de corrosão de forma bastante superior aos aços comuns, são os chamados aços patináveis ou aclimáveis (em inglês, wheathering steel). Os aços patináveis foram introduzidos no início da década de trinta nos Estados Unidos, inicialmente para utilização em estradas de ferro, e mais especificamente na fabricação de vagões de carga. Devido às características e qualidades desses aços, que combinavam alta resistência mecânica com resistência à corrosão atmosférica, rapidamente encontraram aceitação, embora no início fossem empregados, na maioria das vezes, como revestimento. Comercialmente, receberam o nome de CORTEN, atualmente são utilizados nos mais diversos campos, principalmente na construção civil. No Brasil estão disponíveis sob a forma de chapas, bobinas e perfis soldados, possuindo denominações especiais conforme a siderúrgica produtora. (www.metalica.com.br, 2014) Por definição, aços patináveis ou aclimáveis são um grupo de aços de baixa liga, com resistência mecânica na faixa de 500 MPa (limite de ruptura) e alta resistência à corrosão atmosférica. Tais características acontecem em função da presença de determinados elementos de liga, como cobre, fósforo, cromo, silício, níquel, manganês, vanádio, nióbio, molibdênio, entre outros, em combinações específicas, conforme a siderúrgica produtora. Como visto, o ferro ou o aço carbono comum se caracterizam normalmente por suas propriedades típicas permanecendo alteradas sob ação do meio envolvente. Mas isto pode ser modificado pela adição dos elementos de liga, embora as porcentagens com que estes elementos comparecem são bem pequenas. Os aços patináveis, quando expostos à atmosfera, iniciam a formação de uma camada de óxido compacta e aderente – a pátina – que funciona como barreira de proteção contra a corrosão. Algumas teorias tentam explicar o desempenho superior deste tipo de aço: 1. Os elementos de liga (cobre em especial) retardam a velocidade de corrosão; 34 c) martensíticos: também são ligas ferro-cromo. Uma característica desta família é a de poder atingir altas durezas (1379 MPa) através de tratamento térmico, entretanto, não são especificados para uso da construção civil. A aplicação de aços inoxidáveis como painéis de revestimento de fachadas tem crescido de forma positiva nos últimos anos. Comparado com os materiais tradicionalmente utilizados, tais como mármore, granito, cerâmica, apresenta algumas vantagens: Redução do peso do revestimento sobre a estrutura da edificação; Rapidez de instalação; Facilidade de manutenção e limpeza; Não liberam produtos de corrosão que atacam superfícies de alumínio ou zinco ou ainda que manchem outros materiais em contato (mármores, alvenarias, etc.). (www.metalica.com.br, 2014) Figura 7 - Prédio com estrutura em aço. Fonte: http://www.arq.ufsc.br 35 A aparência exterior dos edifícios pode ser brilhante ou reflexiva conforme as exigências ou preferências de projeto em questão. Os acabamentos mais reflexivos geralmente assumem as cores do meio-ambiente que o envolve, cores estas que variam com a alteração da luminosidade ao longo das horas do dia e dos meses do ano. É bastante empregado no mobiliário urbano, principalmente em função de suas características de durabilidade, facilidade de limpeza e manutenção, além da boa resistência ao ataque da poluição, característica de nossas cidades, e que muitas vezes leva à uma rápida deterioração deste tipo de elemento. Assim, bancos de jardins, abrigos de ônibus, cabinas telefônicas, corrimãos de escadas, coletores de lixos, bancas de jornal, dentre outros aparelhos públicos em inox, já fazem parte da paisagem de muitas cidades brasileiras. Alguns destes exemplos podem ser vistos no Edifício River Park, localizado em São Paulo e Edifício Ponta Engenharia, localizado em Belo Horizonte, ambos revestidos com aço inoxidável 304 em suas fachadas. (www.metalica.com.br, 2014) Figura 8 - Edifício River Park. Fonte: http://www.piniweb.comjornalismoimages14_06_aco2.jpg 36 5. PRODUTOS DE AÇO PARA A CONSTRUÇÃO CIVIL Introduziremos agora alguns dos principais produtos de aço para a construção civil, segundo o site www.cbca-acobrasil.org.br (2014): No processo de laminação os produtos siderúrgicos passam a obter uma conformação final. Podem ser obtidas chapas denominadas grossas, cuja espessura varia de 6,30 mm a 75,00 mm, e chapas finas, em forma de bobinas, com espessuras de 8 mm a 0,45 mm, estas laminadas a frio ou a quente, dependendo da espessura. Figura 9 - Tipos de perfis metálicos. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas- Segundo-NBR-8800-2008 Os perfis de aço produzidos para a construção civil possuem diversos tipos e dimensões. É importante que o arquiteto conheça os produtos oferecidos no mercado e suas dimensões, que podem possibilitar inúmeras alternativas para a execução da estrutura (as tabelas com dimensões de 39 Como são utilizadas chapas mais finas em sua produção, esses perfis são indicados para construções mais leves, sendo usados, principalmente, como barras de treliças, terças, etc. Esses perfis formados a frio são também utilizados para a construção dos painéis estruturais do sistema construtivo steel-frame. Os perfis, no caso, galvanizados, compõem guias e montantes de vedações, lajes e cobertura, e são projetados para a absorção de cargas. Os fechamentos podem ser feitos com diversos materiais, como gesso acartonado, placa cimentícia, painéis OSB (Placas de Partículas Orientadas), etc. Figura 13 - Perfis de Chapa Dobrada. Não cobertos pela NBR-8800. Cobertos pela NBR 14672. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 Os perfis tubulares de médio e grande porte são muito utilizados como pilares, pois, devido a sua geometria, seja ela circular, quadrada ou retangular, apresentam alta resistência à flambagem. 40 Figura 14 - Composição de perfis conjugados com chapas e perfis tubulares. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 Já os perfis de menores diâmetros são usados na fabricação de treliças planas e espaciais. Além disso, juntamente com o uso de chapas, é possível a composição de perfis, sendo utilizados como vigas e pilares. Figura 15 - Composição de perfis conjugados com chapas e perfis tubulares. Fonte: http://pt.scribd.com/doc/187757145/Estruturas-Metalicas-Segundo-NBR-8800-2008 41 6. AS ESTRUTURAS METÁLICAS E SUAS VANTAGENS ECONÔMICAS E AMBIENTAIS A fabricação da estrutura em paralelo com a execução das fundações, a possibilidade de se trabalhar em diversas frentes de serviços simultaneamente, a diminuição de formas e escoramentos e o fato da montagem da estrutura não ser afetada pela ocorrência de chuvas, pode levar a uma redução de até 40% no tempo de execução quando comparado com os processos convencionais. Em função da maior velocidade de execução da obra, haverá um ganho adicional pela ocupação antecipada do imóvel e pela rapidez no retorno do capital investido. A construção em aço traz a montagem de produtos semiacabados vindos da fábrica, em um ambiente controlado, limitando as operações ao ar livre. Portanto, as locações são mais silenciosas, livres de detritos, limpas, secas e livres de poeira. Os produtos podem ser entregues no ato da montagem, reduzindo as exigências de armazenagem na locação. Nos centros das cidades, as vias públicas adjacentes ficam menos congestionadas e não há interrupção no fluxo do tráfego, com significativa redução de ruído. (www.cbca-acobrasil.org.br, 2014) Figura 16 – Detalhe de estrutura metálica. Fonte: http://www.revistadoaco.com.brwp- contentuploads201207aco-possibilidades2.jpg 44 iluminação e computadores. Portanto, o aço permite a construção de edificações praticamente sem sistemas de aquecimento, onde o conforto durante os meses de verão é proporcionado através da circulação livre do ar, como em edificações tradicionais tropicais. O princípio do isolamento acústico atingido pelo efeito de absorção é o mais apropriado para interceptar todas as frequências. A incorporação de uma ou mais placas de gesso fixadas em uma estrutura metálica leve oferece um isolamento altamente eficaz para cinemas ou estúdios de gravação. A inserção de um material absorvente nos vazios da estrutura aumenta sua eficácia ainda mais. (www.cbca-acobrasil.org.br, 2014) Colunas mais estreitas, pisos e fachadas leves possibilitam ganhos preciosos em espaço, medidos em metros quadrados ou cúbicos. As áreas são visual e espacialmente menos obstruídas. Também é possível obter alguns decímetros extras o pé-direito, aumentando o volume do ar e aumentando a sensação de espaço, ou até utilizando o espaço extra para incorporar um ou mais andares extras sem aumentar a altura da edificação. O aço sustenta a redescoberta arquitetônica ao redor do mundo, possibilitando estruturas leves, transparência visual que promove luz natural e a entrada da luz solar. Ele oferece diversas formas, acomoda prontamente a interação com outros materiais, confere suas características à estruturas flutuantes ou à construção de coberturas com múltiplas cores e texturas, lisas, onduladas ou trançadas. Seu impacto visual é contemporâneo, dinâmico e futurista, respeitando ao mesmo tempo a herança arquitetônica com a qual combina com perfeição, e ganha seu espaço com facilidade nos ambientes mais diversos. 45 Figura 18 - Estádio Olímpico Beijing (Ninho de Pássaro). Fonte: http://www.iaradocarmo.com.brimagensfatosfotos0147-_bbdb9a4a.jpg O uso do aço é o primeiro passo em direção à construção amigável ao meio-ambiente. As estruturas em aço criam as condições necessárias para o uso de materiais selecionados com base em critérios ambientais. Quando o aço é utilizado como suporte de carga em uma construção, a escolha para o acabamento pode ser feita livremente entre diversos materiais. O sistema construtivo em aço é perfeitamente compatível com qualquer tipo de material de fechamento, tanto vertical como horizontal, admitindo desde os mais convencionais (tijolos e blocos, lajes moldadas in loco) até componentes pré- fabricados (lajes e painéis de concreto, painéis drywall, etc). O aço oferece diversas vantagens para projetos em acordo com o meio- ambiente de edificações residenciais ou comerciais. Casas ou edifícios com estrutura em aço não requerem paredes de sustentação e oferece aos proprietários e arquitetos máxima liberdade de projeto. A estrutura em aço mostra-se especialmente indicada nos casos onde há necessidade de adaptações, ampliações, reformas e mudança de ocupação de edifícios, para adaptarem-se a novos usos ou estilos. Além disso, torna mais fácil a passagem de utilidades como água, ar condicionado, eletricidade, esgoto, telefonia, informática, etc. (www.cbca-acobrasil.org.br, 2014). 46 Quando as edificações em aço não são mais necessárias em sua locação, elas podem ser desmontadas e reconstruídas em outro lugar. Esta solução ficou comprovada através de sua aplicação a prédios históricos como o Baltard Market em Paris e também com estruturas modernas como estacionamentos destinados a oferecer uma solução temporária para demandas de vagas. Os custos para desmontagem e reconstrução são normalmente mais baixos que aqueles de uma nova construção. Finalmente, em certos casos os componentes de aço podem ser reutilizados, por exemplo, estacas-pranchas de aço, caso no qual há inclusive um mercado de aluguel. O aço pode ser indefinidamente reciclado em sua totalidade sem perder nenhuma de suas qualidades. Mais da metade do aço produzido na França e na União Europeia e 40% da produção mundial de aço é obtida de aço reciclado. Este índice vem aumentando ano após ano, preservando recursos e o meio-ambiente. A sucata de hoje é o depósito de matéria-prima de amanhã. Devido às suas propriedades magnéticas, que não são encontradas em nenhum outro material, o aço é facilmente separado de detritos e refugos domésticos. Além disso, a coleta seletiva de sucata possibilita sua incorporação ao processo produtivo de modo otimizado. Tal vantagem faz com que o aço seja o material mais reciclado no mundo. Figura 19 - Edifício com estrutura aparente. Fonte: www.metalica.com.br/predios-com-estruturas- metalicas 49 sobretudo, economia e rapidez de montagem. Os projetos variam de casas térreas a edifícios de até cinco pavimentos, todos com estruturas principal e de cobertura em aço. O fechamento depende da solução, mas podem ser utilizados painéis pré-moldados, blocos de concreto, tijolos cerâmicos furados ou maciços, assentados com argamassa tradicional. De acordo com Carlos Johannpeter Gerdau, o custo do metro quadrado de uma casa com acabamento simples pode chegar a R$ 125,00; o de uma casa com forro de gesso, piso cerâmico em todas as dependências, azulejo na cozinha e banheiro e pintura látex fica um pouco mais caro, em torno de R$ 250,00. "O custo final vai depender do acabamento utilizado", afirma. O sistema é acompanhado por manual de montagem e dispensa mão-de-obra especializada. Essa solução foi empregada em um terreno de 20.000 m² na construção de 100 casas populares, na cidade de Itaguaí, Rio de Janeiro, resultado de uma parceria entre a Gerdau, a construtora T&M e a prefeitura. 7.1 Montagem e acabamento simplificados A montagem dessas estruturas varia conforme a fabricante do kit, mas é sempre rápida e fácil de ser executada. Após a terraplenagem, locação da obra e disposição do gabarito no terreno, inicia-se a concretagem do radier, posicionando-se insertos metálicos para fixação dos pilares. As tubulações devem ser embutidas no solo de acordo com as especificações de cada fabricante. Após a secagem e cura do concreto, os pilares são parafusados nos insertos metálicos chumbados no radier, procedendo-se em seguida ao aparafusamento de vigas à meia-altura nos topos dos pilares. Marcam-se no radier as posições das portas e janelas, procede-se à elevação das paredes e colocação das esquadrias, de maneira convencional. Tirantes provisórios de contraventamento garantem a estabilidade da estrutura até a execução das alvenarias, e tirantes permanentes reforçam a estabilidade obtida com as vigas. Deve-se alinhar as paredes de fachada com as faces externas dos pilares metálicos, fazendo-se a amarração entre tijolos e pilares com o emprego de vergalhões. Os espaços 50 deixados entre os pilares metálicos e as alvenarias podem ser preenchidos com argamassa, contida por fôrmas laterais de madeira. Com a estrutura principal montada inicia-se a colocação das vigas de cobertura e das telhas, a partir dos beirais de cada um dos lados da cobertura. As telhas podem ser do tipo romana, paulistinha ou similar. Com a estrutura, cobertura e vedação prontas, parte-se para o acabamento, que varia de acordo com a escolha do proprietário. As peças sanitárias são instaladas após a execução dos acabamentos. Figura 20 - Radier pronto. Fonte: www.gerdau.com.br Sob o telhado há espaço para um reservatório com capacidade para 500 litros. As instalações hidráulicas e elétricas devem ser feitas de maneira convencional, embutidas nas paredes de alvenaria. Para melhor conforto térmico e acústico recomenda-se a instalação de forro, que pode ser de madeira, gesso ou PVC, sempre com peso inferior a 10 kg/m². Na região do banheiro o piso deve ser rebaixado para escoamento da água, impermeabilizando-se os pisos do banheiro e da cozinha. O piso externo do contorno da casa deve resultar abaixo do piso interno, para evitar a passagem da água da chuva sob as portas externas. 51 Daqui em diante mostraremos os três diferentes Kits de montagem para uma casa popular com estrutura metálica. São eles: Cosipa, Gerdau e Usiminas. Figura 21 - Estrutura de aço para fechamento (vedação). Fonte: www.gerdau.com.br 54 Conforme Orlando, o prefeito de Cubatão, Clermont Castor (PL), também gostaria de construir os sobrados. ‘‘Além disso, um grupo de Santa Catarina está interessado em desenvolver um modelo com características regionais’’. (Revista Construção Metálica nº 55) 8.4 Edifícios populares A Cosipa desenvolveu também dois projetos de edifícios de 827 m² para habitação popular, com estrutura e escadas em aço e tipos variados de fechamentos, lajes e divisórias internas. Cada edifício possui pavimento térreo e três pavimentos com quatro unidades de 40 m² por andar. Cada unidade é composta de dois dormitórios. A solução semi-industrializada apresenta fechamento e divisórias em blocos e lajes maciças de concreto. A solução industrializada é o fechamento em painéis de concreto pré-moldado, divisórias internas em gesso acartonado e lajes steel deck: Figura 22 - Estrutura em aço de edifício. Fonte: www.blogcontruir.arq.br 8.4.1 Modelo Semi-industrializado Partes do modelo:  Fundações: varia de acordo com o terreno. O levantamento de custos (ver quadro) toma como parâmetro um modelo executado com estacas pré-moldadas, blocos e baldrames em concreto armado; 55  Estrutura: pilares e vigas em perfis de chapa dobrada, seção do tipo caixão. Contraventamento em perfis tubulares. Toda a estrutura utiliza o aço COS CIVIL 300;  Escadas: escadas estruturadas em aço, com acabamento em pintura. Os degraus e patamares são preenchidos com concreto;  Lajes: concreto moldado in loco, com fôrmas metálicas reaproveitáveis;  Paredes: blocos de concreto nas paredes externas e internas;  Tempo estimado de execução: 120 dias. 8.4.2 Modelo Industrializado Partes do modelo:  Fundações: Iguais às do modelo semi-industrializado.  Estrutura: perfis soldados, para vencer vãos maiores;  Lajes: steel deck;  Fechamento externo: painéis pré-moldados de concreto;  Divisórias internas: gesso acartonado;  Tempo estimado de execução: 100 dias. 8.4.3 Exemplificação de custo Custos de execução de um prédio de quatro pavimentos pelo sistema de mutirão com instalações elétricas/hidráulicas e acabamentos contratados (sistema semi-industrializado):  Serviços diversos: R$ 15 mil;  Fundações: R$ 23 mil;  Estrutura metálica principal/escada: R$ 52 mil;  Lajes/contrapiso térreo: R$ 30 mil;  Instalações/acabamentos: R$ 131,20 mil;  Total para um edifício: R$ 251,20 mil;  Custo por apartamento: R$ 15,7 mil. 56 Obs.: Valores apurados em agosto de 1998. (Revista Construção Metálica, nº 55, 2014) Vale aqui fazer uma análise do poder de compra dos dias atuais em relação ao início do plano Real (o que não representa a conversão exata do valor do kit acima, mas elucida bem a diferença) utilizando o texto retirado de postagem de Diego Costa, na coluna de Luis Nassif, no Jornal GGN online, do dia 13/03/2014: PODER DE COMPRA E BEM ESTAR SOCIAL - Segundo o DIEESE (com dados de fevereiro de 2014), o salário mínimo teria de estar hoje na casa dos R$ R$ 2.778,63 para garantir a subsistência digna de uma família de quatro pessoas. O salário mínimo atual é de R$ 724,00. Ou seja, são necessários hoje, segundo o DIEESE, 3,83 salários mínimos para suprir as necessidades básicas de uma família de quatro pessoas. Alguns dados do DIEESE (Departamento Intersindical de Estatística e Estudos Socioeconômicos): -Fevereiro de 2014, necessidade de 3,83 salários mínimos; -Dezembro de 2010, necessidade de 4,36 salários mínimos; -Dezembro de 2006, necessidade de 4,47 salários mínimos; -Dezembro de 2002, necessidade de 6,89 salários mínimos; -Dezembro de 1998, necessidade de 6,59 salários mínimos; -Dezembro de 1994, necessidade de 10,41 salários mínimos. Conclui-se que o poder de compra do salário mínimo aumentou substancialmente no primeiro governo de FHC (em função do Plano Real de Itamar Franco) e nos governos de Lula e Dilma. (Diego Costa, na coluna de Luís Nassif, no Jornal GGN online, 2014). 59 9.2 A palavra do fabricante O grupo Gerdau, há 100 anos de atividades, maior distribuidor de produtos siderúrgicos do País, com faturamento estipulado em R$ 6,3 bilhões no ano 2000, criou um novo negócio com perfil de mina de ouro. Batizado de “casa fácil”, o produto tem um potencial de mercado extraordinário. Aqui dentro e lá fora, onde dois bilhões de pessoas, segundo dados da ONU, vivem em condições abaixo da linha da miséria. A “casa fácil” pode ser um complemento importante no tripé saúde-educação-moradia de combate à pobreza. É destinada a programas habitacionais para a população com renda de até cinco salários mínimos, que representa 94% do déficit do Brasil. Quinze prefeituras do Rio de Janeiro e outras 15 de São Paulo já manifestaram interesse pelo produto lançado há apenas um mês. É um kit com perfis de aço laminado que, a partir deste mês, estará à venda nas lojas de materiais de construção por R$ 2,5 mil, com instruções para que se levante o esqueleto da casa em duas horas. Para a casa fácil ficar prontinha, com telhado, paredes e acabamento, vão 21 dias, a um custo estimado entre R$ 6 mil e R$ 8 mil. (2001). A casa básica tem 48 m², com dez opções de planta e possibilidade de ampliações para 72 m² ou 96 m² de área total. “Nossa expectativa é comercializar neste ano dois mil kits em todo o Brasil”, afirma o diretor da área de negócios do grupo Gerdau, Carlos Gerdau Johannpeter, 41 anos. No próximo, ele diz, serão 10 mil. Johannpeter está entusiasmado. Ele nasceu e cresceu na empresa. É filho do principal acionista, Jorge Gerdau Johannpeter, e pai da “casa fácil”. “Nós não podemos construir uma sociedade sem casas”, diz, recorrendo a dados da ONU que indicam que 30% da população brasileira vive em condições de exclusão total. A preocupação social, porém, não significa que um dos maiores grupos do país, com ações na Bolsa de Valores de Nova York, tenha entrado no negócio com ideais beneficentes. O grupo investiu R$ 1,5 milhão num negócio que promete retorno. “É um produto oportuno, com um espaço enorme”, afirma o herdeiro. (www.metalica.com.br, 2013) 60 A Casa Fácil é formada por um kit produzido com perfis e barras de aço Gerdau-COR – resistentes à corrosão atmosférica – formado por gabarito, pilares, vigas e estrutura de telhado para uma residência de 24 m², 36 m² ou 48 m². A construção fica pronta em até 21 dias – com telhado, paredes e acabamentos -, uma economia de tempo de 35% em comparação com os 32 dias gastos no sistema convencional. O produto está voltado principalmente para atender à população com renda de até cinco salários mínimos, que representa 90% do déficit habitacional de 6,6 milhões de moradias, segundo o Ministério de Planejamento, Orçamento e Gestão. A Casa Fácil pode ser adquirida por meio do financiamento da Caixa Econômica Federal através das diversas linhas de financiamento. Casa Fácil Gerdau é um sistema de construção desenvolvido para facilitar a vida de quem quer construir sua casa. É um kit de montagem composto por diversas peças em aço laminado que, quando parafusadas, montam uma estrutura metálica que será a base para a construção de casas com 48 m². O kit inteiro pesa apenas 850 kg e é divido em três partes: gabarito, estrutura principal e estrutura de cobertura. Eles estão disponíveis em alguns distribuidores da Gerdau por todo o País, tanto para compras individuais quanto aquisições de até 60 unidades. Números acima dessa quantia deverão ser solicitados diretamente na empresa. 9.3 Montagem e opções de planta O gabarito serve para facilitar a locação da obra e como nivelador da parte superior da fundação. A estrutura principal é formada pelos pilares, vigas de apoio para cobertura e tirantes. A estrutura de cobertura é formada pelas Multivigas e prolongadores de beiral. O kit também traz todos os parafusos necessários à montagem da estrutura. 61 Figura 23 - Detalhes para execução da base para aplicação da estrutura metálica. Fonte: Gerdau.com.br Após a montagem do Kit, que dura duas horas, já pode ser executada a cobertura com telhas de barro. Assim, já no segundo dia de obra é possível começar a erguer as paredes. Figura 24 - Detalhe da estrutura dos pilares e telhado. Fonte: Gerdau.com.br Por ser uma estrutura sem pilares centrais, o sistema Casa Fácil Gerdau permite que sejam feitas inúmeras distribuições internas, dando liberdade na definição ou escolha da planta da casa. Os próprios pilares e travas do gabarito A Figura 29 - Planta opção 4. Fonte Gerdau.com.br 64 65 10. KIT PARA CASAS POPULARES USITETO/USIMINAS – CASAS DE ATÉ 45m² E PRÉDIOS DE ATÉ 5 PAVIMENTOS Um kit versátil, barato e que pode ser muito útil para solucionar problemas de moradia Brasil a fora. Eis o kit elaborado pela Usiteto e fabricado pela Usiminas: 10.1 Solução para habitações populares É uma alternativa econômica, simples e de rápida execução se comparado com o sistema convencional de construção de casas populares. O kit metálico é composto por uma estrutura com engradamento de telhado, colunas e vigas metálicas que, quando montados, servem de guia para o alinhamento das paredes. As peças da estrutura são perfis de aço formados a frio, cuja matéria prima é o USISAC-300, material resistente à corrosão atmosférica em chapas de 2 mm de espessura, o que torna a estrutura leve e resistente, com garantia de qualidade e durabilidade. (www.metalica.com.br, 2013) A siderúrgica Usiminas fornece as chapas e perfis para a construção das residências. "É importante ficar claro que a empresa não vende os produtos prontos. A construtora compra nosso aço e monta as habitações", explica Marcelo dos Santos Mendonça Figueiredo, engenheiro de desenvolvimento da Usiminas. O preço levantado no mercado para uma casa acabada de 36 m² é de R$ 8,5 mil; para um apartamento é de R$ 12 mil e o preço isolado do kit metálico da casa térrea é de R$ 1.450,00. Acompanha manual de montagem e, em caso de danos, as peças podem ser repostas. "As ligações são todas aparafusadas e padronizadas, e o próprio proprietário pode efetuar a montagem. Não há necessidade de ferramentas especiais.” 66 10.2 Montagem e ficha técnica A montagem de uma casa de 36 m² segue processo semelhante ao da casa da Gerdau. A fundação, estrutura principal e de cobertura metálicas, paredes, telhado e acabamentos à escolha do proprietário seguem a mesma linha. A diferença é que o sistema Usiteto permite a montagem da casa em módulos: o 1º módulo possui quarto, cozinha e banheiro. A 1ª expansão acrescenta uma sala, e a 2ª um outro quarto. A construtora mineira Pórtico, que constrói casas populares com esse sistema construtivo, divulga em seu site os custos de cada módulo (conferir preços na ficha técnica abaixo). Antes as partes do sistema construtivo e suas características com esse modelo de obra:  Projeto: edifícios com quatro ou cinco pavimentos com três a quatro unidades de dois ou três dormitórios por andar. Casas térreas com 36, 42 e 45 m², de dois a três quartos com possibilidades de ampliação.  Sistema: fornecimento de pilares e vigas, engradamento metálico para cobertura de casas e edifícios em aço USI-SAC ou COS-AR- COR, protegido com pintura contra a corrosão. O kit da casa de 36 m² possui 540 kg de aço, em chapas dobradas a frio com 2 mm de espessura.  Terreno para implantação: nivelado;  Fundação: radier ou vigas baldrame;  Fechamento: podem ser utilizados painéis e alvenarias de blocos ou tijolos;  Cobertura: telhas cerâmicas; Os custos:  Fundação e engradamento metálico – módulo 1: R$ 1.707,00;  Acabamento e instalações: R$ 4.047,00;  Subtotal: R$ 5.754,00;  BDI: R$ 1.351,00;  Total: R$ 7.105,00;  Custo unitário 1ª expansão – módulo 2: R$ 197,38; 69 Quantidade e Identificação de Peças  Colunas: C1 - 2 peças - dimensão 100 x 40 x 2944 mm C2 - 2 peças - dimensão 100 x 40 x 2944 mm C3 - 2 peças - dimensão 100 x 80 x 4043 mm C4 - 2 peças - dimensão 100 x 80 x 2800 mm  Vigas: V1 -1 peça - dimensão 100 x 50 x 6100 mm V2 -1 peça - dimensão 100 x 50 x 6100 mm V3 -1 peça - dimensão 260 x 100 x 5900 mm  Tesouras: TS1 - 2 peças - dimensão 100 x 50 x 3726 mm TS2 - 1 peça - dimensão 100 x 50 x 3726 mm TS3 - 1 peça - dimensão 100 x 50 x 4471 mm TS4 - 1 peça - dimensão 100 x 50 x 4471 mm TS5 - 1 peça - dimensão 100 x 50 x 3726 mm TS6 - 1 peça - dimensão 100 x 50 x 3726 mm TS7 - 1 peça - dimensão 100 x 50 x 4471 mm TS8 - 1 peça - dimensão 100 x 50 x 4471 mm  Terças: 1A - 24 peças - dimensão 40 x 25 x 7000 mm 1B - 2 peças - dimensão 40 x 25 x 2500 mm 1C - 2 peças - dimensão 40 x 25 x 2500 mm 70 Figura 33 - Quantidade de peças. Fonte: Usiminas.com.br Parafusos (especificação: ASTM A-307): -72 Parafusos Sextavados Galvanizados, com porca e arruela lisa, Φ = ½”; Comprimento = 1” (fixação de colunas e tesouras); -120 Ganchos Galvanizados, com porca e arruela lisa Φ = 5/16” (fixação de terças); - 32 Chumbadores de expansão mecânica ½” x 4 ½” (tipo KB II da Hilti), para fixação das colunas. OU - 32 Porcas e Arruelas Galvanizadas Φ = ½” e 32 barras rosqueadas (e colante químico) (www.metalica.com.br, 2013) 71 10.3.3 Fundações, concretagem e locação: Antes de iniciar a montagem do Kit metálico, é necessário executar a laje de piso e as fundações da casa. Figura 34 - Detalhe de fundação. Fonte: Usiminas.com.br  Nivelar e compactar o terreno natural.  Executar fôrmas para concretagem da laje e dispor as ferragens conforme projeto de fundações.  Executar as instalações hidráulicas conforme o projeto hidráulico.  Concretar a fundação, sob orientação do responsável técnico da obra.  Transferir as medidas do projeto arquitetônico para a laje de piso.  Marcar posição das colunas usando a linha. (www.metalica.com.br, 2013) 74  2º Passo - Aparafusamento das peças:  Aparafusar as seguintes peças ainda no chão: colunas C1, C4, C2 e viga V1 (um pórtico); colunas C2, C4, C1 e viga V2 (outro pórtico)  Preparar os dois pórticos para serem erguidos.  Aparafusar as vigas conforme detalhes mostrados abaixo e ao lado.  Usar os parafusos sextavados galvanizados com porca e arruela lisa, diâmetro Φ = ½” e comprimento = 1”. (www.metalica.com.br, 2013) Figura 39 - Fixação das peças. Fonte Usiminas.com.br  3° Passo - Levantamento do conjunto de colunas e vigas laterais:  Erguer o primeiro pórtico montado e posicionar sobre a marcação dos furos já definida.  Conferir alinhamento das três colunas.  Completar os furos na laje para chumbar colunas. 75  Fixar colunas com chumbadores de expansão mecânica ou barra rosqueada e colada, conforme detalhe mostrado ao lado. Figura 40 - Levantamento das colunas e vigas laterais. Fonte: Usiminas.com.br  4° Passo - Levantamento das colunas centrais:  Posicionar as colunas centrais (C3) sobre a marcação dos furos já definida.  Conferir novamente o alinhamento entre colunas.  Completar os furos na laje para chumbar as colunas centrais.  Fixar as colunas C3 com chumbador de expansão mecânica ou com a barra rosqueada e colada, como mostrado na próxima figura. (www.metalica.com.br, 2013) 76 Figura 41 - Levantamento das colunas centrais. Fonte: Usiminas.com.br  5º Passo - Locação da cumeeira:  Aparafusar a viga V3 nas duas colunas C3 conforme detalhes mostrados ao lado.  Usar os parafusos sextavados galvanizados com porca e arruela lisa, diâmetro de Φ = ½” e comprimento = 1”. 79 Figura 44 - Instalação das terças sobre as tesouras. Fonte: Usiminas.com.br  8º Passo - Fechamento da Estrutura:  Executar fechamentos conforme projeto arquitetônico.  Usar colunas como guia para alinhamento das alvenarias.  O sistema permite tanto o uso de alvenarias e telhas convencionais (como mostrado ao lado) como o uso de fechamentos industrializados.  Tipos de fechamentos: 1. Alvenaria de bloco cerâmico 2. Alvenaria de bloco de concreto 3. Alvenaria com bloco de concreto celular autoclavado 4. Painéis armados de concreto celular autoclavado 5. Painéis de gesso acartonado com perfis galvanizados 6. Outros painéis 80 Observações importantes:  Deve-se executar as alvenarias de pelo menos duas paredes externas inteiras, em direções opostas para estabilizar a estrutura definitivamente.  Consulte o responsável técnico da obra; Figura 45 - Residências entregues com o Kit metálico. Fonte: Usiminas.com.br  Quando não forem construídas as duas paredes de tijolo ou bloco logo após a montagem do kit metálico, deve-se executar o contraventamento da estrutura;  Fixar os cabos nas colunas com esticador central e ajustar cada um dos cabos como mostrado no desenho ao lado;  Esse kit de contraventamento não é parte do kit metálico da sua casa.  Em caso de construções com paredes a seco (perfis galvanizados com painéis de gesso acartonado e placas cimentícias) também deve-se executar o contraventamento interno da estrutura da parede, conforme projeto específico. 81 Figura 46 - Detalhe de alinhamento das paredes seguindo a coluna. Fonte: Usiminas.com.br Atenção:  Qualidade garantida do aço resistente à corrosão atmosférica utilizado na estrutura deste KIT;  O fornecedor deste KIT está credenciado para fabricá-lo e comercializá- lo;  Este KIT deve ser montado sob orientação de um arquiteto ou engenheiro;  Estes profissionais devem fazer a anotação de responsabilidade técnica no CREA da região;  Não nos responsabilizamos pelo mau uso ou por erros na montagem deste KIT; 84 Figura 48 – Baldrames prontos para o início da montagem da estrutura em aço. Fonte: Revista Arquitetura & Aço - Habitações de Interesse Social n°23, artigo “Erigindo Sonhos” Figura 49 – Estruturas em aço separadas conforme sua numeração. Fonte: Revista Arquitetura & Aço - Habitações de Interesse Social n°23, artigo “Erigindo Sonhos” 85 Figura 50 – Detalhes da montagem dos pilares e vigas. Fonte: Revista Arquitetura & Aço - Habitações de Interesse Social n°23, artigo “Erigindo Sonhos” Os apartamentos têm dois quartos, sala, cozinha, banheiro e área de serviço. No total, são 4.364 unidades, que atendem às necessidades de moradia de famílias de baixa renda em duas das maiores cidades do Estado de São Paulo. Seguindo o padrão de arquitetura adotado pela CDHU, a principal diferença entre eles está no tipo de estrutura em aço e nos engradamentos. Nos projetos Usiminas V052 e V072, os pilares são tubulares de seção circular e retangular, as vigas são em perfis de chapa dobrada, e os engradamentos em perfis conformados a frio. Já no projeto Usiminas 5P, os pilares e vigas são em perfis de chapa dobrada duplo-cartola, formando uma espécie de H, que permite o encaixe da alvenaria em quatro direções, com os engradamentos em perfis U também de chapa dobrada. As paredes externas, e também as internas, são de alvenaria (tijolo), e as lajes são pré-moldadas treliçadas. (Revista Arquitetura & Aço - Habitações de Interesse Social n°23, artigo “Erigindo Sonhos”) Para o arquiteto Roberto Inaba, que participou do projeto da Usiminas, o principal diferencial do uso das estruturas em aço nos projetos de habitação de interesse social residem na maior velocidade de execução, ajudando a reduzir mais rapidamente o déficit habitacional brasileiro e minimizando os 86 desperdícios". Com modelos aplicados com sucesso, a realidade da habitação de baixa renda começa a mudar no Brasil. Uma prova está na adoção pela CDHU de São Paulo, em 2008, dos conceitos do Desenho Universal da Habitação de Interesse Social em seus programas habitacionais. O modelo de execução das obras foi o de mutirão. De acordo com a Gerente de Projetos da CDHU, Irene Rizzo, os sistemas industrializados de construção agilizam as obras no sistema em mutirão. Nestes projetos, as fundações, a estrutura e as lajes ficaram a cargo das empresas vencedoras da licitação. As vedações e acabamentos são feitos pelos mutirantes. Pela dinâmica obtida na obra, esta escolha se mostrou extremamente acertada. (Revista Arquitetura & Aço - Habitações de Interesse Social n°23, artigo “Erigindo Sonhos”) 11.1 Projeto Usiminas V052 – Cinco pavimentos  Projeto de arquitetura: arq. Jaime Gonçalves de Souza (Tecsteel Engenharia e Consultoria Técnica S/C Ltda.);  Projeto estrutural: eng. Mauri Resende Vargas (Tecsteel Engenharia e Consultoria Técnica S/C Ltda.);  Fabricação e montagem da estrutura metálica: Brastubo;  Aço empregado: aço patinável de maior resistência à corrosão atmosférica  Área construída por prédio: 1.015,60 m²;  Área construída total: 29.452,40 m²;  Total de prédios: 29;  Total de apartamentos: 580;  Volume do aço: 800 t;  Local: região metropolitana da cidade de São Paulo e de Campinas;  Data do projeto: 2001;  Início da obra: 2002;  Conclusão da obra: 2005. (Revista Arquitetura & Aço - Habitações de Interesse Social n°23, artigo “Erigindo Sonhos”) 89 Figura 52 – Conjunto habitacional com estrutura em aço entregue às famílias pela CDHU. Fonte: Revista Arquitetura & Aço - Habitações de Interesse Social n°23, artigo “Erigindo Sonhos” 90 12. CONCLUSÃO Nossa sociedade não comporta mais tanta insatisfação popular. Em época de crescimento econômico (ainda que tímido) não podemos deixar passar a oportunidade de adequar nosso país às exigências da vida no séc. XXI. Moradia é direito básico, mas é muito mais do que isso. Moradia e habitação em boas qualidades são sinônimas de autoestima, qualidade de vida e satisfação, três palavras essenciais nos dias de hoje para um país que se orgulha de estar entre as sete primeiras economias do mundo. Movimentos como o MST (Movimento dos Trabalhadores Sem Terra) e o grupo dos “Sem Teto” refletem como nossa política habitacional e até espacial é deficiente. Em um país onde faltam mais de 5 milhões de casas para a população e onde, pasmem, quase 6% da população ainda vive em favelas, a questão habitacional não é opção, mas sim prioridade emergencial. Nesse cenário onde precisamos de quantidade e qualidade, as construções populares com estruturas de aço surgem como uma das melhores, senão a melhor solução. Rapidez, pouco entulho gerado, qualidade, durabilidade, entre outras grandes qualidades fazem dos Kits construtivos com estrutura metálica uma opção extremamente viável e com grande potencial de solução para muitos desses problemas citados. Sendo assim, Gerdau, Usiminas e Cosipa nos apresentam uma grande arma na mão para eliminarmos em médio a (não tão) longo prazo a falta de moradia no Brasil e, quem sabe, em outros lugares do mundo, onde essas tecnologias e sistemas podem ser implantados também, como no Haiti, onde há grande presença do exército e de voluntários brasileiros, assim como na África do Sul, onde milhares de moradores de rua vivem há mais de 5 anos em “regime provisório” na “Cidade de Lata”, situada em Johannesburgo, devido à realização da Copa do Mundo de 2010 no país. Muitas dessas casas são containers sem nenhum tipo de preparo para que se tornassem residências populares e o terreno é totalmente cercado e é comparado por moradores com um campo de concentração. 91 Aliás, a Copa do Mundo desse ano, que será realizada justamente aqui no nosso país entre Junho e Julho aumentou ainda mais esse problema em âmbito nacional. Sem planejamento adequado e às pressas (mesmo havendo muito tempo para tal procedimento), muitas famílias foram desalojadas de comunidades e favelas próximas a estádios que serão usados no Mundial de 2014. Elas muitas vezes não sabem para onde irão e como se estabelecerão no seu novo endereço. Não seriam os Kits de empresas como Gerdau, Cosipa e Usiminas uma solução rápida e digna para esses moradores? Nós, do grupo participante e elaborador desse trabalho afirmamos que sim, e sugerimos que governos em todos os níveis do Poder Executivo e empresas do ramo da construção civil apostem mais nessa alternativa. Nesse ponto, indicamos a quem desejar continuar os estudos sobre esse assunto aqui em voga que foque suas pesquisas nessas questões citadas no parágrafo acima e se alguma medida aqui apresentada foi adotada para tais mazelas. Esse tema ainda tem muito a render e a nos ensinar sobre que caminhos trilhar para diminuir as diferenças sociais através da boa moradia e condições de vida. Há muito que se evoluir na engenharia civil e construção de modo geral. As novas técnicas estão aí, nascendo a cada dia para que sejam usadas. Não nos deixemos esquecer que a função do engenheiro e de quem trabalha nessa área maravilhosa de atuação é facilitar, melhorar e evoluir a experiência de vida humana. Esperamos que esse trabalho de conclusão de curso sirva também em algum momento como estopim de uma explosão de novas ideias e práticas construtivas em prol da sociedade, e que o mesmo também sirva para ampliar as discussões sobre o assunto.