Origem e história

Light Steel Framing
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Light steel framing é uma designação utilizada internacionalmente para descrever um sistema
construtivo que utiliza o aço galvanizado como principal elemento estrutural. São estruturas que não
utilizam tijolo ou cimento, sendo que o concreto é apenas empregado nas fundações, normalmente
O sistema também é conhecido por estruturas em aço leve, construção LSF ou construção com
aço galvanizado.
Definição
Moradia construída segundo o sistema light steel framing podendo observar-se o esqueleto metálico antes da
aplicação do revestimento estrutural.
A palavra steel indica a matéria prima usada na estrutura, o aço. A inclusão de light (em
português, 'leve') indica que os elementos em aço são de baixo peso, uma vez que são
produzidos a partir de chapa de aço com espessura reduzida. Também para focar essa
característica, muitas publicações usam o termo light gauge (gauge é uma unidade de medida,
agora quase em desuso, que define a espessura das chapas de metal). Outros designam o aço
por cold formed steel, ou seja, aço moldado ou enformado a frio, como referência ao processo
de moldagem da chapa através de processos mecânicos à temperatura ambiente, tal como a
quinagem ou a perfilagem. O termo light também lembra que não é necessário utilizar
equipamentos e maquinaria pesada na construção. Também ressalta a flexibilidade, dado que
permite qualquer tipo de acabamento exterior e interior. Além disso, o próprio peso do edifício é
baixo, não só porque a sua estrutura é leve, mas também por que o light steel framing é
especialmente destinado a edifícios de pouca altura, em contraste com as estruturas pesadas
de grandes prédios de apartamentos. Apesar de elementos em aço leve galvanizado serem
usados, para fins não estruturais, em edifícios de maiores dimensões, a expressão light steel
framing é especialmente utilizada com referência a edifícios residenciais até dois ou três pisos,
ou seja, edifícios leves. Também se emprega a palavra light para lembrar a facilidade com que
os materiais são aplicados em obras de reabilitação de edifícios antigos, cujas estruturas,
embora pesadas, possuem baixa resistência sísmica.
Framing é a palavra usada na língua inglesa para definir um esqueleto estrutural composto por
diversos elementos individuais ligados entre si, passando estes a funcionar em conjunto, para
dar forma e suportar o edifício e o seu conteúdo. A palavra também se refere aos processos
usados para interligar os referidos elementos estruturais, sejam em madeira, ferro ou aço
galvanizado. De difícil tradução em português (o termo mais aproximado seria caixilharia), temse optado por dizer 'estruturas'.
Assim, light steel framing poderá traduzir-se por estruturas em aço leve.
Origem e história
Para definir os antecedentes históricos da light steel framing é necessário remontar
aos Estados Unidos, no século XIX. Naqueles anos, a população do país multiplicou-se por
dez, sendo necessário recorrer aos materiais disponíveis localmente e a métodos práticos e
céleres que permitissem aumentar a produtividade na construção de novas habitações. A
madeira, que era já o material de eleição dos povos colonizadores, passou a ser utilizada no
novo continente como principal elemento estrutural dos edifícios habitacionais e assim
permaneceu até hoje.
Ao terminar a Segunda Guerra Mundial, o aço era um recurso abundante, e as empresas
metalúrgicas haviam obtido grande experiência na utilização do metal devido ao esforço da
guerra. Primeiramente usado nas divisórias dos grandes edifícios ou arranha-céus com
estrutura em ferro, o aço leve moldado a frio passou a ser usado em divisórias de edifícios de
habitação e acreditava-se que poderia substituir a inteira estrutura de madeira nas moradias.
Um grande impulso foi dado nos anos 1980, quando a exploração de florestas mais antigas foi
vedada à indústria madeireira. Isto levou ao declínio da qualidade da madeira empregue na
construção e a grandes flutuações no preço desta matéria prima. Em 1991, a madeira usada
na construção subiu 80% em quatro meses, o que levou muitos construtores a passar a usar o
aço imediatamente.
Após este início explosivo mas pouco estruturado, criaram-se associações de técnicos e
construtores e o LSF passou a ser encarado profissionalmente. O mesmo se pode dizer do
mercado em Portugal. Com o aumento da consciência do público em relação à fraca qualidade
de execução de construções em alvenaria, é de esperar uma contínua procura de alternativas.
Desde o início titubeante do LSF em Portugal no ano de 1995, a procura por casas com
estrutura em aço tem sido constante. Nem sequer os fracassos e erros cometidos pelos
pioneiros nesta área impediram o sucesso do LSF. Com a maior divulgação também passou a
existir um melhor conhecimento por parte do público que tenderá a escolher os construtores
mais bem preparados, para bem da indústria e dos consumidores.
Vantagens
Segurança estrutural
Edifício construído segundo o sistema light steel framing, podendo observar-se o esqueleto metálico
parcialmente coberto com o revestimento estrutural, as placas de OSB.
Este é provavelmente o aspecto em que o futuro utilizador mais rapidamente pensará ao
analisar a possibilidade de construir um edifício com estrutura em aço. O fato de se usarem
materiais leves, em contraste com o peso do concreto, poderá levar muitos a duvidar
imediatamente da resistência desse tipo de construções. No entanto, tal dúvida não procede,
considerando que a resistência da estrutura é assegurada pelo metal. Neste sentido uma casa
no sistema light steel framing não difere de qualquer outra casa de alvenaria. A resistência
estrutural de qualquer casa convencional é assegurada pelo uso de barras de ferro embutidas
em pilares. No entanto, no primeiro caso, são usados perfis e vigas de aço galvanizado com
espaçamentos de 60 cm ou menos. Tomando por hipótese uma habitação de tamanho normal,
tendo um piso térreo e um superior, totalizando 200 m² por exemplo, são utilizados cerca de
1.300 metros de perfis ou montantes verticais, 500 metros de vigas de piso, 500 metros de
vigas de telhado e 800 metros de canais além de centenas de outros elementos metálicos
essenciais.
Isto representa mais de 10 toneladas de elementos de metal de alta resistência unidos por
milhares de parafusos estruturais. No entanto, neste exemplo, a casa seria muito mais leve do
que uma convencional, visto não ser necessário todo o peso do cimento ou do tijolo. Ou seja,
praticamente todo o peso de uma construção LSF é proveniente do seu esqueleto metálico
estrutural.
Pelo fato de não serem necessárias vigas ou colunas isoladas de apoio, todas as paredes
exteriores podem ser consideradas como estrutura do edifício e por onde se reparte todo o
peso das placas e andares. Assim, facilmente se compreende a extraordinária resistência
sísmica destes edifícios. A inteira casa pode ser comparada a uma enorme caixa metálica
reforçada por um revestimento estrutural, sendo usualmente escolhidas as placas de OSB, ou
fitas metálicas de contraventamento e fechamento em placas cimentícias para esse efeito.
Visto que não são empregues pontos de soldadura, são eliminados pontos frágeis de ruptura.
Colapso de edifício com estrutura em concreto devido a sismo, Turquia 1999.
A casa torna-se uma estrutura flexível, adaptando-se às mínimas variações do terreno, não
abrindo fissuras nas paredes e sem apresentar o risco de queda de colunas ou de placas, na
eventualidade de um sismo violento. Para isto também contribui o baixo peso da inteira
edificação e a uniformidade na distribuição das cargas, atenuando os pontos de concentração
de forças e de tensões.
Naturalmente, nem todo o tipo de aço é adequado à estrutura de um edifício ou corresponde ao
exigido na legislação aplicável às estruturas com perfis enformados a frio, sendo necessário
recorrer a engenharia para a escolha correta do tipo de perfis a aplicar.
Esta vantagem do light steel framing, fez disparar a construção de edifícios residenciais com
estrutura em aço nos Estados Unidos, especialmente na Califórnia, na Coreia do Sul ou
no Japão, visto que estas são zonas do planeta que correm graves riscos sísmicos.
Conforto
Estrutura de cobertura metálica pelo interior de um edifício construído segundo o sistema light steel framing.
Espera-se que os edifícios mantenham os seus ocupantes confortavelmente protegidos dos
elementos. Qualquer espécie de construção, desde fábricas a supermercados, habitacionais a
centros comerciais, deverão providenciar um ambiente interno apropriado para as atividades
mantidas no seu interior, independentemente das condições exteriores.
Portanto, diversos atributos são necessários para que uma casa ofereça aos seus habitantes o
necessário conforto. As construções com estrutura em aço distinguem-se no isolamento
térmico e acústico e na regulação da umidade no ambiente. Assim, este tipo de estruturas são
cada vez mais populares em países como o Estados Unidos, Canadá, Reino Unido, Países
Nórdicos, França, Alemanha, Coreia do Sul e Japão.
Isolamento térmico
Uma das mais apreciadas qualidades numa casa e talvez a menos conseguida, é o isolamento
térmico. Os materiais deveriam conferir à habitação um completo escudo contra as variações
de temperatura e de umidade sentidas no exterior. Nestes aspectos, uma casa com estrutura
em
LSF
é
completamente
isolada
do
exterior
por
placas
de poliestireno
expandido, OSB e/ou placas cimentícias, lã mineral ou de vidro e gesso cartonado. As
características tanto do poliestireno como da lã mineral conferem ao edifício uma proteção
térmica impossível de conseguir numa construção convencional.
Com todos estes materiais, o interior de uma construção LSF é considerado um ambiente de
clima controlado. Isto representa uma poupança de energia que será cada vez mais
significativa conforme o passar dos anos. Devido a isto, normalmente as habitações deste tipo
são equipadas com ar condicionado ou sistemas de recuperação de calor de lareiras visto que
se exige um baixo consumo energético para fornecer aos moradores o necessário conforto.
Isolamento acústico
Perfis montantes estruturais num edifício construído segundo o sistema light steel framing.
Na maior parte das edificações modernas é necessário levar em consideração o som produzido
em outras dependências da casa ou mesmo o ruído proveniente do exterior. Muitas vezes
pensa-se que a única forma de evitar a propagação do ruído é aumentar a largura das paredes.
No entanto, este problema poderia ser resolvido caso se utilizassem materiais que
comprovadamente revelam ser maus condutores do som, ao contrário do que acontece com o
tijolo e o cimento.
As lãs minerais, utilizadas na cavidade interior das paredes, são eficazes não só pela sua
estrutura como também pela sua densidade, sendo consideradas por testes laboratoriais como
possuindo alto poder de isolamento acústico. No entanto, os restantes materiais também atuam
como escudo dispersor dos ruídos. Nas paredes interiores, a utilização do gesso cartonado
contribui para reduzir a transmissão do som. Nas exteriores, além do gesso numa das faces,
há ainda que contar com o OSB e/ou Placas Cimentícias e ainda com o poliestireno expandido.
As lãs minerais são também colocadas no espaço entre as vigas de piso, (com até 250 mm de
seção), minimizando bastante os ruídos aéreos, vantagem que não é possível obter numa
construção convencional.
Por estes motivos, uma casa com estrutura metálica tem uma sonoridade diferente de uma
casa convencional. O som produzido no interior de uma divisão é refletido pelas paredes e
transmitido por elas, impedindo várias vezes mais a propagação do ruído do que uma parede
de tijolo. Este efeito provoca um som diferente, dando a sensação de parede oca quando se
bate nas paredes, visto que o som do impacto não é totalmente transferido para a outra face.
Os ruídos de impacto ou de percussão nos pisos podem ser minimizados ou mesmo
eliminados pela aplicação de lã mineral de alta densidade, ou outros materiais adequados,
diretamente sob o OSB que reveste a estrutura da laje e finalmente aplicar o pavimento final.
Equilíbrio da umidade no ambiente
O excesso de umidade proveniente da utilização de águas quentes, provoca umidade nas
paredes e vidros, muitas vezes chegando a escorrer água nessas áreas como resultado da
condensação do vapor de água em contacto com as superfícies frias. Visto que o cimento e o
tijolo são materiais frios, exige-se que o ambiente esteja constantemente aquecido para evitar
estas condensações que, não só enegrecem as paredes devido à proliferação de fungos, como
mostram ser extremamente prejudiciais para a saúde. Numa casa LSF são empregues
materiais isolantes que, por si só, mantêm o ambiente numa temperatura que evita tais
condensações. Adicionalmente, todas as paredes interiores são revestidas a gesso cartonado
que, sendo poroso, pode absorver o excesso de umidade para depois o devolver ao ambiente
quando este estiver mais seco.
O fato de os edifícios com estrutura em aço galvanizado serem usualmente revestidos
com rebocos térmicos pelo exterior, a acrescentar ao isolamento com placas de lã mineral na
cavidade das paredes entre perfis montantes, garante que o ponto de orvalho ou de
condensação ocorra sempre no exterior da parede e nunca no seu interior, tal como é habitual
nas paredes convencionais com dois panos de alvenaria em tijolo entre os quais são colocadas
placas de poliestireno. Esta solução deveria ser ventilada e drenada visto que o ponto de
orvalho ocorre no interior das paredes, sendo que isto raramente é feito em qualquer
construção vulgar.
Rapidez de construção
Visto que os materiais empregues na construção LSF são usualmente mais caros do que os
usados na construção convencional, é precisamente esta característica que torna
economicamente acessível e competitiva esta solução construtiva. Evidentemente, o tempo e a
mão de obra estão intimamente ligadas com o custo final da obra.
Ganho em tempo
Acabamento de telhado numa moradia com estrutura de aço leve.
O baixo peso dos materiais apesar das grandes dimensões dos mesmos, a utilização de
sistemas de fixação mecânica ao invés de cimento, a aplicação de argamassas de rápida
secagem para rebocos exteriores, a facilitada colocação de tubulações e condutores elétricos
devido a não ser necessária a abertura de rasgos e ainda muitas outras técnicas fáceis e
rápidas utilizadas nos edifícios LSF, diminuem consideravelmente a mão de obra e,
consequentemente, o tempo necessário para a conclusão dos trabalhos. Assim, é usual
conseguir uma redução de metade do tempo necessário para a construção quando comparada
com a construção convencional. Nas habitações com estrutura metálica poupa-se na mão de
obra e investe-se na qualidade dos materiais básicos.
Redução de custos
Apesar de se utilizarem profissionais especializados e experientes, obviamente com
vencimentos superiores aos restantes trabalhadores da construção civil, o rendimento dos
mesmos é superior à média o que se traduz em reduções no valor da mão de obra e a
consequente diminuição do custo final. Além das vantagens na segurança e no conforto, o
aumento previsto no número de construções com estrutura metálica tornará este tipo de
habitações mais comuns e, portanto, ainda mais competitivas no que concerne ao custo final.
O aumento de consumo de certo tipo de materiais e equipamento obrigará à diminuição do
preço de aquisição de matéria prima até se alcançarem valores semelhantes aos da
construção vulgar. Perspectivam-se, a médio prazo, melhores condições para futuros
compradores e construtores deste sistema.
No entanto, mesmo na atualidade, existem meios de diminuir os custos de produção de forma
a alcançar valores de construção bastante competitivos. Uma delas é a recorrer a arquitetura e
engenharia inteiramente idealizadas para o sistema LSF. Evidentemente, qualquer tipo de
construção concebida para os métodos vulgares pode ser convertida para o sistema light steel
framing sem encargos para o cliente e sem alterar em nada o aspecto final pretendido. No
entanto, caso a moradia seja concebida desde raiz, segundo o sistema, permitirá uma melhor
racionalização dos espaços e uma substancial poupança na colocação dos elementos
estruturais e de revestimento.
Outra forma de diminuir custos acontece na construção de habitações geminadas, em
urbanizações ou em prédios. Neste tipo de construção massiva a maior parte das paredes e
secções de piso e de telhado poderão ser fabricadas previamente em armazém. Este é um
método de construção tanto mais eficiente quanto mais se repetirem os referidos elementos.
Os perfis e vigas são fabricados segundo as medidas necessárias evitando desperdícios de
material. Muitos dos elementos de revestimento são colocados na estrutura antes desta ser
erguida e colocada no local. A velocidade de trabalho neste método pode chegar a ser três
vezes maior do que na construção dos perfis no local e tem ainda a vantagem de poder ser
realizado em local protegido de qualquer tipo de condições atmosféricas.
Versatilidade na construção
Parafusos de cabeça sextavada com broca, adequados para construção com light steel framing.
O sistema construtivo LSF possui ainda a vantagem de se adaptar a qualquer tipo de projeto,
desde as mais simples e lineares garagens até vivendas de arquitetura bastante elaborada. As
características de resistência dos perfis usados permitem erguer edifícios até um máximo de
três pavimentos. Em casos de altura superior, poder-se-á empregar outro tipo de estrutura
metálica, usando o aço estrutural, tal como se utiliza na construção de pontes.
O sistema pode também ser utilizado em outros tipos de construções tal como armazéns,
fábricas, garagens, hangares, entre outros. Este tipo de estruturas adaptam-se também a
grandes obras de recuperação e reabilitação de edifícios antigos. Muitos destes foram
construídos em estrutura de madeira e aço pesado. Mesmo graves deficiências estruturais
poderão ser solucionadas pelo uso de vigas leves de aço galvanizado tanto em pavimentos
como em telhados.
Construção sustentável
No ano de 1987, a Comissão Mundial da ONU sobre o Meio Ambiente e
Desenvolvimento apresentou um documento chamado Our Common Future onde se cunhou
o termo agora popular de Desenvolvimento Sustentável. A sua definição básica é:
"Desenvolvimento Sustentável é o progresso ou desenvolvimento que satisfaz as
necessidades do presente sem comprometer a capacidade das futuras gerações
satisfazerem as suas próprias necessidades."
A idéia de desenvolvimento sustentável começou a difundir-se à medida que crescia a
consciência sobre os limites dos recursos naturais. As muitas frentes de discussão sobre o
assunto enveredaram por aspectos econômicos, sociais e ambientais, tais como a busca
de formas alternativas de energia substituindo o petróleo, o tratamento de florestas para
evitar a sua extinção ou o exercício de uma arquitetura sustentável.
Quanto à construção, muito pode ser feito para defender o meio ambiente e o sistema LSF
pode, sem dúvida, ser considerado uma construção sustentável, ou denominada pelo
popular termo"green building" visto que promove uma maior eficiência econômica, uma
enorme poupança de recursos naturais e humanos e um menor impacto ambiental nas
soluções adaptadas nas fases de projeto, construção, utilização, reutilização e reciclagem
da edificação.
Reconstrução de cobertura com mansardas em edifício antigo, usando light steel framing.
Numa construção LSF, o baixo peso dos materiais reduz os meios de transporte, e o
consequente consumo de combustível. O peso lançado sobre os solos, especialmente no
caso de encostas ou terrenos instáveis, é extremamente reduzido. Também os ruídos de
máquinas transportadoras e elevatórias é eliminado. Apesar das grandes dimensões dos
mesmos, a utilização de sistemas de fixação mecânica, a aplicação de argamassas de
rápida secagem para rebocos exteriores, a facilitada colocação de tubulações e condutores
elétricos devido a não ser necessária a abertura de roços e ainda muitas outras técnicas
fáceis e rápidas utilizadas nos edifícios LSF, diminuem consideravelmente a mão de obra
e, consequentemente, o tempo necessário para a conclusão dos trabalhos, diminuindo
ruídos, constante movimento de veículos e outros impactos na vizinhança. Em toda a obra
a água é praticamente desnecessária. Todos os materiais empregues na estrutura e no
elemento térmico são provenientes de empresas certificadas, gigantes mundiais que se
preocupam com o meio ambiente dedicando grande parte da sua investigação ao
desenvolvimento sustentável. No entanto, todos estes aspectos referem-se apenas ao
período da obra.
Depois de pronta, existe grande poupança de energia devido ao bom isolamento do
edifício. Visto que o gesso regula a umidade interior, contribui para um ambiente mais
saudável. Alterar a disposição de paredes permite reutilizar o metal da estrutura. Também
a totalidade dos materiais usados na estrutura e no isolamento térmico de um edifício LSF
pode ser reciclado ou reaproveitado na totalidade. Tanto o aço como o concreto ou o tijolo,
possuem muita energia incorporada, isto é, energia usada na fabricação do material, no
entanto, o aço têm o seu uso justificado pela possibilidade de reciclagem. As placas OSB
são produzidas exclusivamente com árvores plantadas para o efeito utilizando apenas
exemplares jovens e de pequeno diâmetro, o que permite a reposição frequente da
floresta. E isto são apenas alguns exemplos.
Reabilitação urbana
Edifício com gaiola pombalina recuperado usando light steel framing.
O baixo peso do aço e dos restantes materiais usados na light steel framing, tornam este
método construtivo ideal para reabilitar ou remodelar edifícios antigos. Especialmente em
certas zonas urbanas, algumas delas de difícil acesso como no centro histórico de certas
cidades, a utilização de materiais mais leves reduz as dificuldades de transporte e
elevação. Também, o baixo peso dos materiais empregados, muitas vezes elimina a
necessidade de reforçar a estrutura do edifício. Em alguns casos, esta vantagem torna o
LSF a única alternativa possível para dividir espaços ou acrescentar um novo piso. O LSF
mostra ser especialmente vantajoso na substituição de pisos em madeira ou telhados já
degradados.
Custos finais
Apesar das vantagens da construção LSF e das preocupações ambientais, o preço
continua a constituir um fator importantíssimo na tomada de decisão . Algumas pessoas
confundem este tipo de edifícios com construções pré-fabricadas e imaginam que o preço
deverá ser muito mais baixo que os praticados na construção convencional.
Não é construção pré-fabricada
Urbanização de edifícios com estrutura em aço indiferenciáveis dos convencionais.
Na verdade, uma construção com light steel framing é tão pré-fabricada quanto uma em
alvenaria. Tal como os tijolos já vêm prontos de fábrica e depois sobrepostos no local, o
mesmo acontece com os perfis, que usualmente necessitam de ser cortados em obra.
Num edifício com estrutura metálica só é possível demolir o edifício tal como em qualquer
outro caso, sendo que o aspecto final é rigorosamente igual ao de qualquer outra casa. E
naturalmente o acesso ao crédito decorre como habitualmente em qualquer construção
convencional. As construções com light steel framing são completamente iguais, tanto
externamente como internamente, a qualquer outra construção. O que varia é a estrutura
metálica que lhe confere mais segurança e os materiais de isolamento térmico e acústico
que lhe garantem mais conforto.
Preços competitivos
Empregam-se os mais recentes materiais, eficientes e tecnicamente evoluídos atualmente
disponíveis no mercado da construção civil. Os níveis de segurança e conforto são muito
superiores à habitação média que usualmente se constrói usando o cimento e o tijolo.
Naturalmente, a maior qualidade tem o seu custo. Apesar disso, as construções com
estrutura em aço são comercializadas por valores semelhantes a qualquer outra habitação.
Isto é possível devido à menor utilização de mão de obra, a uma gestão eficiente dos
profissionais envolvidos e à racionalização dos meios de transporte e maquinaria. Ou seja,
menos tempo de construção resulta numa poupança substancial de recursos o que permite
alcançar valores finais competitivos. Além disso, o custo inicial também pode ser
rentabilizado com o passar do tempo devido a uma menor manutenção e a uma
considerável poupança energética na climatização.