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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA WILLYAN LIMA SCHLICHTING A RELEVÂNCIA DO USO DE ESTRUTURAS DE AÇO EM OBRAS HABITACIONAIS POPULARES Tubarão-SC 2018

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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA

WILLYAN LIMA SCHLICHTING

A RELEVÂNCIA DO USO DE ESTRUTURAS DE AÇO EM OBRAS

HABITACIONAIS POPULARES

Tubarão-SC

2018

UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA

WILLYAN LIMA SCHLICHTING

A RELEVÂNCIA DO USO DE ESTRUTURAS DE AÇO EM OBRAS

HABITACIONAIS POPULARES

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso

de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa

Catarina como requisito parcial à obtenção do título de

em Engenheiro civil.

Orientador: Prof. Eng. Rangel Pereira dos Santos, Esp.

Tubarão - SC

2018

AGRADECIMENTOS

Agradeço há meus familiares pelo apoio em momentos de dificuldade.

Agradeço também a meu orientador, Prof. Rangel Pereira dos Santos, por sua

orientação, pelo compartilhamento de seus conhecimentos, pela paciência e compreensão, por

me mostrar o caminho quando tive dificuldades de dar prosseguimento a este trabalho, e por

todo o auxílio prestado não somente no TCC, mas durante todo o curso.

Por fim, agradeço aos demais professores da Unisul que fizeram parte de minha

trajetória na Universidade, aos colegas que me acompanharam ao logo desta caminhada e aos

amigos que daqui levo comigo.

5

RESUMO

O uso da estrutura metálica como tecnologia construtiva surgiu em meados do século XVIII, e

no Brasil, sua utilização iniciou-se na segunda metade do século XIX, com o ferro fundido, e

expandiu-se até os dias atuais, com o uso do aço. O emprego de uma tecnologia industrializada

propicia ganhos de prazos e de qualidade, e acabou por se tornar uma alternativa a ser

considerada para obras de habitações sociais. Desta forma, esse trabalho investiga a utilização

da estrutura de aço nesse tipo de edificação e apresenta algumas experiências ocorridas no país,

principalmente nas regiões metropolitanas. A estrutura metálica pode trazer algumas vantagens

para esse setor, como a agilidade na construção de inúmeras unidades habitacionais em curto

prazo, e desvantagens, como a questão custo. Com isso, a fim de ampliar o conhecimento sobre

o assunto, foi feito um estudo de caso comparativo de obras em estrutura em aço procurando

objetivar o entendimento assim como seu comportamento e apresentar uma análise crítica desse

sistema construtivo para uso específico em obras habitacionais. Os resultados obtidos mostram

que o conhecimento das particularidades e propriedades físicas do aço é fundamental para o

desenvolvimento de bons projetos, os quais podem ser realizados por meio de trabalhos

conjunto entre engenheiros e arquiteto, ampliando o leque de uso do aço, concebendo

incontáveis cenários construtivos.

Palavras chaves: Estruturas. Aço. Habitacionais.

6

ABSTRACT

The use of the metallic structure as a constructive technology arose in the mid-eighteenth

century, and in Brazil, its use began in the second half of the nineteenth century with cast iron,

and has expanded to the present day with the use of steel. The use of an industrialized

technology leads to gains in terms of time and quality, and has become an alternative to be

considered for social housing projects. In this way, this work investigates the use of the steel

structure in this type of building and presents some experiences that have occurred in the

country, mainly in the metropolitan regions. The metallic structure can bring some advantages

to this sector, such as the agility in building numerous housing units in the short term, and

disadvantages, such as the cost issue. In order to increase the knowledge on the subject, a

comparative case study of steel structure works was carried out, aiming to understand the

understanding as well as its behavior and to present a critical analysis of this constructive

system for specific use in housing projects. The results show that the knowledge of the physical

properties and particularities of the steel is fundamental for the development of good projects,

which can be realized through joint work between engineers and architect, expanding the range

of steel use, designing countless constructive scenarios.

Key words: Steel. Structures. Housing.

7

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 — Diagrama tensão deformação. ............................................................................... 17

Figura 2 — Perfis metálicos. .................................................................................................... 19

Figura 3 — Perfis metálicos a frio............................................................................................ 20

Figura 4 — Perfis metálicos tubulares. .................................................................................... 21

Figura 5 — Perfis estruturas mistas. ......................................................................................... 22

Figura 6 — Ponte sobre o rio Severn. ...................................................................................... 23

Figura 7 — Palácio de cristal em Londres. .............................................................................. 23

Figura 8 — Edifício garagem América em São Paulo. ............................................................ 24

Figura 9 — Diagrama de comportamento do aço em incêndios. ............................................. 29

Figura 10 — Edifícios habitacionais padronizados USITETOS. ............................................. 32

Figura 11 — Casa USITETO finalizada. ................................................................................. 33

Figura 12 — Detalhe da estruturada da casa (Usiteto) ............................................................. 34

Figura 13 — Detalhamento construtivo da casa (Usiteto) ....................................................... 34

Figura 14 — Projeto da COSIPA obra CDHU ........................................................................ 35

Figura 15 — Localização conjunto habitacional Alvorada e resplandecer .............................. 39

Figura 16 — Planta baixa do tipo. ........................................................................................... 39

Figura 17 — Planta baixa do tipo ............................................................................................. 40

Figura 18 — Conjunto habitacional Alvorada vista externa observasse que não patologias. . 41

Figura 19 — Conjunto habitacional Alvorada detalhamento da estrutura. .............................. 41

Figura 20 — Conjunto habitacional Resplendor vista externa lateral observasse o detalhamento

dos contraventamentos em estruturas metálicas. ...................................................................... 42

Figura 21 — Conjunto habitacional Resplendor detalhamento da estrutura. ........................... 42

Figura 22 — Conjunto habitacional Resplendor vista da caixa da água com escada. ............. 43

Figura 23 — Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena vista da faixada. ........................ 44

Figura 24 — Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena detalhamento da estrutura onde

contraventamentos foram retirados. ......................................................................................... 45

Figura 25 — Local do conjunto habitacional Pedro II. ............................................................ 46

Figura 26 — Planta baixa do conjunto habitacional D. Pedro II com divergências de 1 a 3

dormitórios. .............................................................................................................................. 47

Figura 27 — Vista de uma das edificações do conjunto habitacional D. Pedro II ( não patologias

visíveis). .................................................................................................................................... 47

8

Figura 28 — Vista lateral do conjunto habitacional D. Pedro II (observasse que não há peça de

contraventamento na edificação). ............................................................................................. 48

Figura 29 — Escadas do conjunto habitacional D. Pedro II (observasse um pequeno

descascamento na pintura). ....................................................................................................... 48

Figura 30 — Viga interna do conjunto habitacional D. Pedro II (observasse que não presença

de trincas). ................................................................................................................................ 49

Figura 31 — Conjunto habitacional zilah I localização. .......................................................... 50

Figura 32 — Conjunto habitacional Zilah planta baixa pavimento tipo 1. .............................. 51

Figura 33 — Conjunto habitacional Zilah planta baixa pavimento tipo 2. .............................. 51

Figura 34 — Conjunto habitacional Zilah registro fotográfico na época da concepção da obra.

.................................................................................................................................................. 52

Figura 35 — Conjunto habitacional Zilah registro fotográfico na época da concepção da obra.

.................................................................................................................................................. 52

Figura 36 — Conjunto habitacional Zilah registro fotográfico do conjunto deturpado. ......... 53

Figura 37 — Conjunto habitacional Zilah infiltrações encontradas. ........................................ 53

Figura 38 — Conjunto habitacional Zilah detalhamento na laje da obra sem calhas como

previsto nos projetos. ................................................................................................................ 54

Figura 39 — Conjunto habitacional Zilah registro fotográfico de alteração pelos moradores. 54

9

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 11

1.1 PROBLEMA E JUSTIFICATIVA .................................................................................. 11

1.2 OBJETIVOS .................................................................................................................... 12

1.2.1 Objetivo geral .............................................................................................................. 12

1.2.2 Objetivos específicos ................................................................................................... 12

1.3 RELEVÂNCIA SOCIAL E CIENTÍFICA DO ESTUDO .............................................. 12

2 REVISÃO DE LITERATURA ........................................................................................ 14

2.1 O AÇO ............................................................................................................................. 14

2.1.1 O processo siderúrgico ................................................................................................ 14

2.1.2 Aços estruturais ........................................................................................................... 15

2.1.2.1 Propriedades dos aços estruturais ............................................................................... 16

2.1.2.2 Diagrama tensão-deformação ..................................................................................... 16

2.1.2.3 Elasticidade................................................................................................................. 17

2.1.2.4 Plasticidade ................................................................................................................. 17

2.1.2.5 Ductibilidade .............................................................................................................. 18

2.1.2.6 Tenacidade e resiliência ............................................................................................. 18

2.1.2.7 Perfis de aço estruturais .............................................................................................. 18

2.1.3 Estruturas mistas......................................................................................................... 21

2.1.4 O uso das estruturas de aço na construção civil ....................................................... 22

2.1.4.1 A origem das construções com estruturas metálicas .................................................. 22

2.1.4.2 O aço no Brasil ........................................................................................................... 24

2.1.5 Parâmetros técnicos para projetos e estruturas de aço ........................................... 24

2.1.5.1 A industrialização da construção civil ........................................................................ 25

2.1.5.2 Coordenação modular ................................................................................................. 25

2.1.5.3 O projeto e a industrialização da construção civil ...................................................... 25

2.1.5.4 O processo de projeto a partir do uso de estruturas de aço ........................................ 26

2.1.6 Patologias em projetos de estruturas de aço ............................................................. 26

2.1.6.1 Corrosão ..................................................................................................................... 27

2.1.6.2 Corrosão eletroquímica .............................................................................................. 27

2.1.6.3 Precauções para evitar patologias ............................................................................... 28

2.1.6.4 Proteção contra incêndio ............................................................................................ 28

2.1.6.5 Materiais de proteção ................................................................................................. 29

10

2.1.7 Uso de estruturas de aço em edificações habitacionais ............................................ 30

2.1.8 Os sistemas construtivos das empresas COHAB e USIMINAS .............................. 31

3 METODOLOGIA ............................................................................................................. 37

4 ESTUDO DO CASO ......................................................................................................... 38

4.1 CONJUNTOS HABITACIONAIS .................................................................................. 38

4.1.1.1 Conjunto habitacional Alvorada e resplendor ............................................................ 38

4.1.1.2 Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena – Nova Lima .................................... 43

4.1.1.3 Conjunto Habitacional Pedro II .................................................................................. 45

4.1.1.4 Conjunto Habitacional Zilah Spósito I ....................................................................... 49

4.1.2 Análise Crítica ............................................................................................................. 55

5 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 57

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 59

11

1 INTRODUÇÃO

Desde os primórdios a construção civil acompanha o homem em sua empreitada de

encontrar conforto e segurança. Isso iniciou-se nas cavernas quando ele encontrou um meio de

se abrigar contra os desconfortos de seu período. E vem constantemente prosseguindo até os

dias de hoje com a construção civil.

Porém com tempo houve um grande avanço no desenvolvimento de suas atividades

que facilitassem o cotidiano do homem com a descoberta de materiais alternativos. A

necessidade do homem de se alçar a obras civis de grande escala trouxe novas perspectivas com

construções mais arrojada, resultando em fatores como conforto e praticidade.

Segundo Castro (2008), um destes materiais que teve uma grande influência sobre

isso foram as ligas metálicas que começaram a ser utilizadas na construção civil em meados do

século XVIII para desenvolver obras de grande porte como a ponte de Londres ou Torre Eiffel.

Nos dias de hoje a engenharia busca o aperfeiçoamento a fim de custos mais baixos

e de qualidade nas obras.

1.1 PROBLEMA E JUSTIFICATIVA

O aço é considerado um dos materiais mais importantes em obras. E isso se prova

não só por especialistas que trabalham nas respectivas áreas, mas pelas grandes obras feitas

pelo homem onde este elemento é essencial, por isso procuramos o melhor equilíbrio deste

material na construção de obras tentando diminuir os consumos excessivos e executando os

trabalhos necessários para manter a estabilidade da obra.

Quando falamos do aço como um meio econômico, para consumo de materiais e

custos obras, raramente pensamos se sua necessidade se faz necessária para atingir os resultados

procurados.

As estruturas de aço se fazem necessárias em obras, mas em determinadas ocasiões

podem nos trazem dúvidas na hora de planejar, projetar e executar. Dadas as circunstâncias,

devemos nos perguntar até que ponto isso se torna fundamental.

Em construções se torna fundamental conhecer o aço, pois a falta de estudo pode

causar patologias que poderão comprometer a estrutura ou a utilização de materiais excessivos

ocasionando gastos desnecessários, assim se mostra necessário avaliar sua ductibilidade,

plasticidade, resiliência e fluência deste material. Desta forma, o investimento se torna muito

12

menor em aço e garante o trabalho entre as solicitações de esforços horizontais e a transmissão

dos esforços verticais para as fundações, minimizando a aparição de futuras patologias.

Assim a pergunta central de nossa investigação é: qual a relevância na utilização

de aço na construção de obras habitacionais populares, no ano de 2018?

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo geral

Investigar a relevância na utilização de aço na construção de obras habitacionais

populares no Brasil.

1.2.2 Objetivos específicos

a) Realizar revisão bibliográfica com os temas relacionados ao contexto do aço;

b) Descrever as vantagens na utilização do aço na construção civil;

c) Listar possíveis problemas encontrados no processo construtivo;

d) Identificar as obras com perfil de estruturas de aço;

e) Levantar um comparativo crítico com os empreendimentos encontrados em

estruturas de aço.

1.3 RELEVÂNCIA SOCIAL E CIENTÍFICA DO ESTUDO

Este estudo é fundamental para analisar o grupo de pessoas sem moradias próprias

ou com moradias impróprias para uso. Estimasse que hoje mais 7,9 milhões de pessoas estejam

nestas condições. Desta forma torna-se necessário encontrar uma alternativa para atender esta

demanda com qualidade e custos adequados.

O Brasil é um país com pouco conhecimento de tecnologia aplicada nas construções

começou a utilizar muito tardiamente o aço nas construções em comparação com países como

USA e Inglaterra.

No século XX começaram a aparecer siderúrgicas no país embora seu consumo

ainda fosse pequeno. O Instituto Brasileiro de Siderurgia (IBS), em 2005, diz que o consumo

per capita de aço bruto no Brasil chegou a 101 Kg por pessoa, o mesmo índice registrado na

13

década de 80. Por outro lado, países, como a China, consumem cada vez mais, ampliando de

30 Kg para 230 Kg por pessoa na mesma época (Agência Estado, 2006).

Dessa forma, se torna importante a realização de uma análise crítica da real

viabilidade do uso do aço nas habitações, levantando os pros e contras, com intuito de visualizar

como isso pode contribuir para construção civil, minimizando assim o déficit de pessoas que

necessitam de moradias na sociedade brasileira.

14

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 O AÇO

Segundo Dias (2006), o aço é uma liga metálica de ferro e carbono obtida pelo

refinamento do ferro-gusa que pode conter outros elementos de acordo com sua finalidade.

2.1.1 O processo siderúrgico

“É o processo de obtenção do aço, desde a chegada do minério ferro até o produto

final ser utilizado no mercado, em diferentes setores” (DIAS, 2006, p.45).

Os aços podem ser obtidos nas formas de chapas, perfis e bobinas, extraídos do

minério de ferro e de carvão mineral, que passam por uma série de transformações metalúrgica

e de conformação mecânica.

Segundo o mesmo autor (1998, p.15). Em linha gerais, a fabricação do aço

compreende o aproveitamento do ferro contido no minério de ferro, pela eliminação

progressiva das impurezas deste último. Na forma líquida, já isento das impurezas do

minério, o aço recebe adições que lhe dão as características desejadas, sendo então

solidificado e preparado para a forma requerida.

Segundo a citação acima pode-se resumir a fabricação do aço em quatro etapas:

- Coqueria e sintetização: é a separação das impurezas a mesma feita em fornos ou

em células de coqueificação.

- Alto-forno: este é o processo de redução dos óxidos do ferro por meio de um

redutor, o coque metalúrgico.

- Aciaria: este é o processo de refinação do ferro ou gusa para transformação em

aço.

-Laminação: este processo consiste na redução ou alongamento das placas para

espessura desejada.

Nos aços utilizados na construção civil, o teor de carbono é de ordem de 0,18% a

0,25%. Em sua composição, o aço contém certos elementos residuais (enxofre, silício,

fósforo, etc.) resultantes do processo de fabricação e também outros elementos de liga

(cromo, manganês, níquel, etc.) propositadamente adicionados à liga ferro-carbono

para alcançar propriedades especiais. (DIAS, 1998, p.15).

15

Resumidamente o aço é constituído por vários elementos e de acordo com a

porcentagem de cada elemento o aço pode ter vários comportamentos, assim poderá ser

utilizado para diferentes fins.

2.1.2 Aços estruturais

Aços estruturais são materiais com propriedades específicas para determinados

tipos de trabalhos mecânicos para cada tipo de obra e podem ser classificadas de acordo com

as seguintes características:

- AÇOS-CARBONO

Segundo a NBR 6215 – aço-carbono é aquele que contém elementos de liga em

teores residuais máximos admissíveis. Esses elementos são: cromo, níquel, alumínio, cobre,

silício e manganês. São denominados aços de média resistência mecânica e em função do teor

de carbono presente, os aços-carbono podem ser divididos em três classes:

• Baixo-Carbono: C ≤ 0,30%

• Médio-Carbono: 0,30% < C < 0,50%

• Alto-Carbono: C ≥ 0,50%

Nesse caso aços mais adequados a construção civil são os de baixo-carbono, que

podem ter uma soldagem menos específicas.

A seguir são listadas estruturas metálicas aprovadas:

NBR7007 – Aços para perfis laminados para uso estrutural;

NBR6648 – Chapas grossas de aço-carbono para uso estrutural;

NBR6649 – Chapas finas a frio de aço-carbono para uso estrutural;

NBR6650/ASTM A36 – Chapas finas a quente de aço-carbono para uso estrutural;

NBR5000/ASTM A572 – Chapas grossas de aço de baixa liga e alta resistência

mecânica;

NBR5004/ASTM A572 – Chapas finas de aço de baixa liga e alta resistência

mecânica;

NBR5008/ASTM A709 – Chapas grossas de aço de baixa liga e alta resistência

mecânica, resistentes a corrosão atmosférica, para uso estruturais;

NBR5920/ASTM A588 – Chapas finas a frio de aço de baixa liga e alta resistência

mecânica, resistentes à corrosão atmosférica, para uso estruturais;

NBR5921/ASTM A588 – Chapas finas quente de aço de baixa liga e alta resistência

mecânica, resistentes à corrosão atmosférica, para uso estruturais;

16

NBR8261 – Perfil tubular, aço-carbono, formado a frio, com e sem costura, de

seção circular, quadrada ou retangular para usos estruturais.

Pinheiro (2005, p. 01), atribui algumas vantagens ao aço estrutural:

- Fabricação das estruturas com precisão milimétrica, possibilitando um alto controle

de qualidade do produto; - Garantia das dimensões e propriedades do matérias; -

Material resistente a vibração e choques; - Possibilidade de execução de obras mais

rápidas e limpas; - Em caso de necessidade, possibilita a desmontagem das estruturas

e sua posterior montagem local; - Alta resistência estrutural, possibilitando a execução

de estruturas leves para vencer grandes vãos; - Possibilidade de reaproveitamento dos

materiais em estoque, ou mesmo, sobras de obras.

O aço garante praticidade na construção de obras o que nos possibilita uma grande

vantagem em tempo e custo e seu trabalho em estruturas o torna viável na construção.

Em contrapartida o mesmo autor (2005, p. 01), diz que podemos encontrar as

seguintes desvantagens:

-Limitação de execução em fábrica, em função do transporte até o local de sua

montagem final; -Necessidade de tratamento superficial das peças contra oxidação,

devido ao contato com o ar atmosférico; -Limitação de fornecimento de perfis

estruturais.

O mesmo é um material com vastas possibilidades, mas encontra limitações desde

sua fabricação, transporte e a falta de mão de obra adequada.

2.1.2.1 Propriedades dos aços estruturais

Por ser um material que exige extremo controle de qualidade, o aço exibe

comportamentos controlados, logo isso favorece o controle que exigindo coeficientes de

segurança menores.

Uma das características dos aços estruturais é ter aproximadamente a mesma

resistência à ruptura por tração ou compressão. Na compressão pode haver flambagem, sendo

que neste caso há a necessidade do aumento da seção do perfil ou diminuição do vão livre.

2.1.2.2 Diagrama tensão-deformação

Segundo Dias (2006, p.55), “Uma barra metálica submetida a um esforço de tração

crescente sofre deformação progressiva da sua extensão. Esta relação entre a tensão aplicada e

a deformação pode ser acompanhada pelo diagrama tensão-deformação”.

17

Figura 1 — Diagrama tensão deformação.

Fonte: Pinheiro; (2005).

A imagem vista acima descreve as fases exercidas pelo aço, sendo elas elasticidade,

plasticidade e ruptura.

“Os valores para a construção deste diagrama são obtidos submetendo o material

ao ensaio de tração, sendo a deformação medida com auxílio de um aparelho acoplado à

máquina denominado extensômetro” (DIAS, 2006, p.55).

2.1.2.3 Elasticidade

Segundo Castro (2008), quando falamos de elasticidade pensamos na capacidade

de um material que quando sobre efeito de tração expande sua forma até uma certa limitação e

após dissolver este carregamento retorna a seu estado original. O aço deverá trabalhar em sua

fase elástica, onde a sua deformação é proporcional aos esforços aplicados.

2.1.2.4 Plasticidade

Castro (2008), descreve que a plasticidade é o segundo estágio da expansão do aço,

pois o mesmo não retorna ao tamanho original de seu escoamento. Em construções procuramos

18

impedir que a tensão ultrapasse o limite de escoamento nas seções das barras, como forma de

limitar a suas deformações.

2.1.2.5 Ductibilidade

Segundo Dias (2006), a ductibilidade é uma etapa que ocorre na plasticidade, ou

seja, a capacidade de o material continuar a se deformar sem romper. Nas obras isso é mais

visível quando se trata das vigas que podem sofrer grandes deformações antes de sua ruptura.

Segundo Pfeil (1992), a ductilidade pode ser medida de três formas, sendo pela

deformação unitária permanente até a ruptura, pela redução porcentual da área na seção de

ruptura e por ensaios de dobramento.

2.1.2.6 Tenacidade e resiliência

Segundo Castro (2008), estas duas propriedades estão relacionadas com a

capacidade do aço de absorver energia mecânica, também vistas como diagrama tensão-

deformação.

Castro (2008), ainda menciona que na tenacidade trabalha-se com energia total, nos

estágios elástico e plástico, que o material pode absorver até sua ruptura.

Dias (2006), nos diz que na resiliência a energia mecânica é absorvida no estágio de

elasticidade, o que lhe proporciona a capacidade de restituir a energia absorvida.

2.1.2.7 Perfis de aço estruturais

Os perfis de aço na construção civil possuem vários tipos de formatos e dimensões,

além de poder modelá-los de diversas formas.

Segundo Dias (2006), os perfis laminados são produzidos através da laminação de

blocos de aço, em sistema de laminação contínua. As limitações de fabricação são devidas às

próprias cadeiras de laminação que impõem uma bitola de altura máxima e mínima, variável de

acordo com o equipamento. Podem ser aplicados nos mais diversos segmentos da construção

civil, indústria, construção naval e fundações.

Os perfis laminados podem ser fabricados em diversas formas ou seções, como

pode-se ser observado na figura abaixo.

19

Figura 2 — Perfis metálicos.

Fonte: Dias; (2006).

“A oferta de perfis laminados de padrão americano no país é bastante restrita. Além

disso, eles possuem uma limitação quanto à disponibilidade de tipos e à variedade de tamanhos,

e a sua aba inclinada dificulta a execução de ligações” (DIAS, 1998, p. 75).

Castro (2008), conclui que já os perfis soldados são aqueles obtidos por cortes,

composição e soldas das chapas o que possibilita uma vasta disponibilidade de formas e seções.

Esse tipo de perfil possui uma vantagem, pois não há uma limitação para sua altura e já os perfis

laminados ficam restritos à capacidade do fabricante.

“Os perfis podem ser também eletro soldados, onde a soldagem é feita por resistência

elétrica, também conhecida como eletrofusão, na qual não há a deposição de outros materiais”.

(CASTRO, 2008, p. 14).

Os perfis ainda podem ser obtidos pelos processos de dobramento a frio de chapas de

aço. Embora possuam dimensões padronizadas, podem ser produzidos pelos

fabricantes de acordo com a forma e o tamanho solicitado, guardadas as limitações

dimensionais das suas linhas e processos. De modo geral, são recomendados para

construções leves, sendo utilizados em elementos estruturais, como barras de treliças,

terças, etc. (Dias; 1998; p.79).

Resumidamente pode-se determinar que existem perfis que são obtidos através de

dobramento a frio embora haja limitações neste tipo de perfil por parte dos fabricantes. Como

vistos nas figura abaixo.

20

Figura 3 — Perfis metálicos a frio.

Fonte: Dias; (2006).

Segundo Dias (2006), os perfis tubulares, podem ser circular prensados ou podem

ser produzidos com formatos quadrados ou retangulares, sendo costurados por soldagem ou

sem costura e fabricados em laminação a quente de barras de aço maciças. Os costurados

possuem algumas limitações quanto ao tamanho, já os perfis sem costura podem ser laminados

sem a limitação anterior.

O mesmo autor afirma que estes perfis de médio e grande porte, como visto na

figura abaixo, podem ser utilizados em pilares, pois devido a suas formas apresentam resistência

a flambagem.

21

Figura 4 — Perfis metálicos tubulares.

Fonte: Dias; (2006).

2.1.3 Estruturas mistas

Na engenharia sabemos que para a execução de uma obra há a necessidade da

utilização de diferentes materiais, assim é de suma importância uma análise de vários fatores

para a escolha do mais adequado, relacionando aspectos estruturais, estéticos e econômicos.

Segundo Castro (2008), existe momentos onde há particularidades que são

necessárias de acordo com a obra, o terreno ou até mesmo em sua parte econômica. Para isso

se faz necessário conhecer as propriedades dos materiais para que o mesmo atinja os requisitos

necessários, e assim seja possível escolher a opção mais viável.

Dias (2006), diz que uma solução muito utilizada é a utilização de materiais

diferentes em uma mesma estrutura. Nem sempre só a utilização de aço resolve, então para essa

utiliza-se outros materiais combinados, como concreto ou madeira, a fim de encontrar o

resultado mais efetivo.

Assim Castro (2008), conclui que a utilização de peças mistas em concreto e aço

tem um resultado bem mais efetivo na resistência de tração das peças metálicas e compressão

de concreto, sendo assim diminuindo consumo dos materiais, como podemos observar na figura

5.

22

Figura 5 — Perfis estruturas mistas.

Fonte: Dias; (2006).

2.1.4 O uso das estruturas de aço na construção civil

Bellei (2008), fala que os materiais de construção passaram a ser utilizados em

meados dos séculos XVIII e XIX juntamente com o início de uma era tecnológica que se

iniciava na revolução industrial.

2.1.4.1 A origem das construções com estruturas metálicas

Não existe uma data específica da origem do ferro, mas segundo Braga (1998) o

primeiro indício foi encontrado no Egito em EL-Gezivat.

Segundo Bellei; Pinho; (2004) p.1 A utilização do ferro em escala industrial só teve

um lugar muito tempo depois, em meados do século XIX, devido aos processos de

industrialização que experimentavam os países mais desenvolvidos pela revolução

industrial, tais como Inglaterra, França e Alemanha.

Segundo Bellei Pinho (2004), embora tenha se iniciado sua industrialização no XIX

o ferro teve seu auge no século XVIII, pois em 1830 a Inglaterra laminava pranchas de ferro

para trilhos e na França em 1854 utilizou-se seções de perfil I de ferro forjável, uma das peças

fundamentais na construção de aço até hoje.

Os mesmos autores (2004), relatam que a primeira obra fora feita em 1779 sendo

esta a ponte sobre o rio Severn na Inglaterra vista a seguir.

23

Figura 6 — Ponte sobre o rio Severn.

Fonte: Carla Brito; (2013).

Castro (2008), relata que em 1851 foi construído o palácio de cristal, em Londres,

sendo o primeiro edifício de múltiplos andares projetado com estrutura metálica.

Figura 7 — Palácio de cristal em Londres.

Fonte: Eduardo Melander Filho; (2008).

Segundo Bellei e Pinho (2004), está obra foi um marco da evolução de elementos

estruturais das construções de aço já que as laterais desta obra são apoiadas em vigas com

balanços e possuem uma estabilidade lateral, garantida por uma rede de diagonais, sistemas

idênticos aos de contraventamento de edificações modernas.

24

2.1.4.2 O aço no Brasil

Segundo Bellei (2004), com o início da Primeira Guerra Mundial iniciou-se muitas

mudanças, na visão da construção civil em geral, isso pode ser visto no Brasil pelo início das

importações de aço.

O mesmo autor ainda menciona que só na década de 20 que o Brasil começou a se

desenvolver na área siderúrgica com a Siderúrgica Belgo Mineira, tendo uma capacidade de

produção de 35 mil toneladas, Em 1953 iniciou-se a CSN (Companhia Siderúrgica Nacional)

para alavancar o setor de estruturas metálicas, dando início a construções de edifícios, como a

garagem América de 16 andares feito em 1957, como observado na figura 8.

Figura 8 — Edifício garagem América em São Paulo.

Fonte: Renato Faria; (2008).

2.1.5 Parâmetros técnicos para projetos e estruturas de aço

Castro (2008), diz que na construção civil a utilização de elementos estruturais de

aço se faz enraizada no Brasil e sua aplicação vem se desenvolvendo nos últimos anos.

25

Visualizado mais amplamente nosso objetivo, iremos investigar os cumprimentos

em relação aos projetos, a fim de entender as diretrizes para esse tipo de estrutura.

2.1.5.1 A industrialização da construção civil

Castro (2008), cita que a industrialização da construção civil é muito diferenciada

quando comparada algumas características construtivas.

Rosso (1980) apud; Castro (2008). Pois uma individualidade, pois cada obra tem seu

diferencial; assim como em sua construção localizada em diferentes regiões; que são

dividias em duas partes a industrialização da produção da edificação e industrialização

das matérias subordinadas a primeira.

Para um entendimento mais esclarecedor, Castro (2008) relata:

A industrialização está essencialmente associada aos conceitos de organização e de

produção em série, os quais deverão ser entendidos, analisando de forma mais ampla

as relações de produção envolvidas e a mecanização dos meios de produção. (Bruna;

1976; apud Castro; 2008; p.42).

Esta industrialização procurou uma visão mais ampla na transformação estrutural,

englobando desde o processo construtivo até os aspectos socioeconômicos.

2.1.5.2 Coordenação modular

Alguns autores, como Rosso (1976), reconhece a coordenação modular como uma

utilização de incorporação que visa tornar compatível dimensionamento do repertório completo

de componentes de todo um setor industrial e ainda dotá-los de atributos que facultem a sua

permutabilidade. Deve ser buscada em cada família de componentes, considerando-as como

subsistemas de um sistema maior constituído pela edificação.

Resumidamente a coordenação modular representa uma base que sirva como uma

ferramenta de relação das medidas que compõem o dimensionamento espacial do projeto.

2.1.5.3 O projeto e a industrialização da construção civil

Castro (2008), diz que quando elaboramos projetos estruturais e arquitetônicos

procuramos compreender um processo que chegue a um projeto que atenda critérios de ordem

estrutural, econômica e estética.

26

Para isso visamos a construção industrializada, pois possui características em seu

processo construtivo, mesmo nas fases de definição de projeto, visando economia e

planejamento para tomada de decisões. Com isso podemos ver uma ligação com a engenharia

simultaneamente em relação ao processo produtivo do projeto.

2.1.5.4 O processo de projeto a partir do uso de estruturas de aço

Nesta fase inicial de projeto procura-se equilibrar as decisões tomadas com os

interesses do cliente, desde a localidade, terreno, entorno, cidade entre outros.

Dias (2006), diz que não se pode afirmar que a estrutura de aço é “melhor” ou

“pior”, “mais cara” ou “mais barata” que a estrutura em concreto armado, cada método

construtivo tem suas características e particularidades que são viáveis ou não, dependendo de

cada caso.

Segundo Castro 2008, p.48 a estrutura de aço possui particularidades que devem ser

conhecidas desde a concepção formal do projeto. Podem-se citar algumas

características que influenciam a escolha desse processo construtivo: -Possibilidade

de vencer grandes vãos, com peças mais leves, portanto, mais esbeltas; -Dimensões

menores de vigas e pilares (a resistência é obtida através da variação de espessura das

chapas), acarretando um maior aproveitamento dos espaços; -Alívio das cargas nas

fundações, ideais para determinados tipos de terrenos; -Construção por montagem,

industrializada, o que exige uma maior precisão no projeto e maior rapidez e

racionalização da execução.

Suscintamente observa-se que o aço possui várias peculiaridades, como a

possibilidade de vencer grandes vãos com peças mais leves, dimensões menores de vigas e

pilares, alivio nas fundações e sua montagem industrializada dando maior precisão e rapidez na

montagem, que influenciam na construção podendo resultar em um maior aproveitamento da

estrutura e gerando economia no custo da construção.

2.1.6 Patologias em projetos de estruturas de aço

As patologias genericamente falando, são formas de manifestações, consequências

e mecanismos de ocorrência das falhas e dos sistemas de degradação das estruturas. Elas não

surgem devido a fatores isolados e iniciam-se com um conjunto de variáveis classificáveis de

acordo com a patologia (DIAS, 2006).

27

O mesmo autor ainda complementa que apesar das vantagens que as construções de

estruturas de aço nos proporcionam, nos vem a preocupação com o material, a fim de protegê-

lo dos problemas da natureza e de erros de projeto e execução.

As patologias mais encontradas em estruturas de aço são corrosão, deformações

excessivas, flambagem global ou local e até fraturas de prolongação (CASTRO, 2008).

Logo, os profissionais devem trabalhar com uma percepção visando problemas

estruturais futuramente, pensado não parte corretiva, mas na parte preventiva.

2.1.6.1 Corrosão

Castro (2008), entende que quando definimos corrosão pensamos no processo de

ferrugem, mas a corrosão é o processo inverso, ou seja, quando oxigênio é retirado do ferro

quando está no processo de produção do aço, voltando a sua essência na forma de óxido de

ferro.

Segundo Dias; (2006) p.119 a corrosão é definida como o conjunto de alterações

físico-químicas que uma substância sofre pela ação de determinados agentes da

natureza. Na prática, o termo foi apropriado para designar as reações existentes entre

os metais e os agentes agressivos externos.

Como visto acima a corrosão são deformações sofridas pela matéria por exposição

a fenômenos químicos ou naturais.

Segundo Dias (2006), a corrosão ocasiona uma grande sensibilidade às ligas

metálicas.

Segundo o mesmo autor, (2006) p. 119 A corrosão atmosférica dos metais pode ser

de origem química ou eletrolítica. A primeira ocorre quando uma superfície metálica

entra em contato com um tipo de gás poluente, havendo uma reação entre os dois, com

a formação de um sal ou de um óxido.

2.1.6.2 Corrosão eletroquímica

Castro (2008), conclui que esse é o tipo de corrosão mais comum e ocorre com mais

frequência nos metais, geralmente na presença de água. Estas podem se dar de dois pontos,

quando o metal está em contato com o eletrólito e a outra quando os dois metais são ligados por

um eletrólito.

Segundo Dias; (2006) p. 119. Em uma superfície metálica, existem pequenas regiões

ou pontos com potenciais elétricos diferentes em virtude de singelas alterações na

28

composição de temperatura ou de alterações do meio ambiente. Esses pontos

constituem pequenas regiões anódicas ou catódicas na superfície do metal, como se

fossem contatos elétricos abertos, ainda inativos.

O mesmo autor complementa que quando o metal estiver com umidade, encontrará

uma dissolução de gases ou sais e os circuitos estarão fechados, iniciando processo de corrosão.

2.1.6.3 Precauções para evitar patologias

Como havíamos visto anteriormente as patologias estão presentes em várias fases

das obras. Assim, como a citação abaixo, podemos observar que há algumas medidas

preventivas em relação a este tipo de problema.

Segundo Dias; (2006) p.122 formas de prevenir a corrosão são -Prever a estrutura com

furos de drenagem, em quantidade e tamanhos suficientes, para assegurar a drenagem

da água; -As cantoneiras devem ser projetadas para permitir o livre fluxo de ar,

facilitando a rápida secagem da superfície; -Cuidar em que acessos sejam facilitados

e os espaços, os mais amplos possíveis, para propiciar adequada manutenção; -Evitar

juntas sobrepostas de materiais diferentes; -Evitar formação de pares, por exemplo,

aço em contato com cobre, bronze ou outro metal; -Evitar que peças fiquem

semienterradas ou semi-submersas.

Resumidamente foi visto acima que existem formas de prevenir futuras patologias

de estruturas metálicas, como furos de drenagem, dimensionamento de fluxo livre nas

cantoneiras e outros.

2.1.6.4 Proteção contra incêndio

Quando falamos de proteção contra incêndios pensamos em prevenção ou

minimização dos danos e proteção de vidas, o que nos faz questionar o sistema mais adequado

para nossa segurança visando possíveis consequências.

Segundo Bellei; (2004) p. 146 os aços carbono tipo A36, A572 etc. e os de baixa liga

como ASTM A588 (USI- SAC350 e COSARCOR 500 e 400, CSN COR420) etc. são

os mais comuns usados nas construções de edifícios. Todos eles têm sua resistência

reduzidas em 50% a partir da temperatura média de 550°C, que é considerada como

uma temperatura limite.

A figura a seguir ilustra os aços mais usados nas construções de estruturas como foi

dito acima.

29

Figura 9 — Diagrama de comportamento do aço em incêndios.

Fonte: Bellei; (2008).

O objetivo de Bellei (2008), neste gráfico é demonstrar a diminuição do tempo de

colapso estrutural, para que mesmo com deformações, possa-se ampliar a resistência da

estrutura dando tempo para a evacuação da edificação.

2.1.6.5 Materiais de proteção

Alguns materiais tem um certo tempo de resistência contra o fogo, problemas

causados por fatores climáticos, entre outros. Assim, a escolha de um material adequado nos

proporciona uma vida útil melhor para edificação e tempo de resposta contra incêndios, como

mencionado anteriormente.

Segundo Bellei; (2004); p.161. Alguns materiais podem dar uma proteção ao aço

durante o incêndio pois tem um bom isolamento térmico a altas temperaturas, bem

como permitir que o sistema de proteção apresentam a integridade necessária durante

a evolução do incêndio, mantendo-se coeso e impedindo que o aço fique diretamente

exposto ao calor. Em termos ideais, um material que se preste para uma boa proteção

deveria apresentar como propriedade: baixa densidade, baixo coeficiente de

condutividade térmica, alto conteúdo de umidade, baixo coeficiente de dilatação

térmica e coesão.

Segundo Castro (2008), por possuírem peças mais esbeltas, as estruturas de aço em

alta temperatura atingem o centro dos perfis mais rapidamente. Quanto maior o perímetro do

perfil, maior será o seu aquecimento, e este será menor se o perfil possuir uma maior espessura.

Os sistemas de proteção devem evitar que as altas temperaturas atinjam a estrutura interna dos

30

perfis, utilizando materiais de proteção térmica, sendo que os materiais mais usados para

proteção de estruturas de aço são:

• Argamassas;

• Alvenarias;

• Tintas intumescentes;

• Mantas cerâmicas;

• Forros de gesso acartonado;

• Chapas de fibra minerais ou gesso;

• Concreto;

• Sistemas mistos.

2.1.7 Uso de estruturas de aço em edificações habitacionais

Hoje, no brasil, estima-se que há mais de 7,903 milhões habitantes sem moradia

própria e a falta de habitação em Santa Catarina representa mais de 75,7 mil pessoas (Fundação

Pinheiro 2007).

Em combinação com o governo e o setor da construção civil procuraram uma

maneira de diminuir essa demanda, objetivando também aumentar a economia e

desenvolvimento do país. Assim, surgiram a ideia de experiências que incorporaram a indústria

da construção civil com a utilização de matéria industrializada ou estruturas metálicas.

Castro (2008), relata que o uso de estruturas metálicas proporciona uma economia

de tempo, assim como na perda ou reutilização dos materiais, embora haja necessidade de mão

de obra especializada.

A mesma autora complementa que além de serem mais leves, as estruturas

metálicas proporcionam um custo menor na execução da fundação de edificações, assim como

a criação de espaços com diferentes formas que possam ser feitos por montagem sem que haja

perda de qualidade distinta da edificação.

A utilização de estrutura de aço torna-se uma alternativa para construções sociais,

pois são viáveis para alguns empreendimentos da COHAB (Companhia Habitacional) e de

outros órgãos ligados à habitação no país.

“As principais empresas siderúrgicas brasileiras desenvolveram projetos

habitacionais com métodos construtivos industrializados, que em sua maioria são vendidas em

kits” (CASTRO, 2008, p.81).

31

Segundo Viotto e Mattos (2001), com os processos e o melhoramento das técnicas

construtivas se elevou a demanda, assim o custo de projetos gira em torno de 8% em relação a

projetos convencionais que são 30% superiores.

Resumidamente o que pode ser visto é que a utilização de estruturas de aço nos

proporcionam vantagens como economia de tempo pois a mesma não necessita de tempo de

cura como em obras de concreto, assim como não há desperdício de matérias pois é um

empreendimento seco e suas peças já vem preparadas para montagem das siderúrgicas,

fundações mais leves o que nos proporciona uma economia financeira relevante e finalmente

nos proporciona criação de espaços internos com maior facilidade de acordo com as vontades

do inquilino.

2.1.8 Os sistemas construtivos das empresas COHAB e USIMINAS

Quando se iniciou a utilização de estruturas de aço, essa tornou-se uma alternativa

viável para a habitação social e se constituiu em uma realidade, sendo a mesma utilizada em

negócios da COHAB (Companhia Habitacional) e de outros empreendimentos ligados à

habitação no país.

Hoje muitas firmas siderúrgicas no Brasil já desenvolvem projetos habitacionais

com métodos construtivos padronizados que são vendidas em conjuntos. Segundo Viotto e

Mattos (2001), a partir do desenvolvimento dos processos das estruturas de aço e os aumentos

das demandas, esses projetos tiveram uma diminuição de custo financeiro em torno de 8% que

em relação a projetos de estruturas convencionais.

Uma empresa a ser citada é a USIMINAS que deu origem a Usiteto. Um projeto

consistia inicialmente em projetar prédios de quatro pavimentos, a qual inclui o térreo, com

uma área útil de 42,54m². A partir da necessidade de mais moradias observada a CDHU

(Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano do Estado de São Paulo) foram feitas

alterações nos projetos para prédios de cinco e sete pavimentos, com 48m² de área total por

unidades.

Segundo o fabricante, para a execução dos edifícios, como os de sete pavimentos,

que são os mais comercializados, há duas formas: semi-industrializada, há qual utiliza perfis

dobrados, lajes tipo maciças e alvenaria cerâmica para execução das vedações e o segundo tipo

as industrializadas, com perfis soldados, em lajes steel-deck, com vedações internas com

32

painéis sendo em gesso acartonado e as externas em painéis de concreto celular. Essas obras

tem um tempo de solução semi-industrializada tendo 116 dias e a industrializada de 100 dias.

Figura 10 — Edifícios habitacionais padronizados Usiteto.

Fonte: Catalogo USIMINAS.

A Usiteto também trabalha com projetos de casas para habitações unifamiliares que

fazem parte do mesmo programa destinado para construção de habitações populares em

estrutura metálica e que utiliza uma tecnologia desenvolvida pela própria empresa, com o

objetivo de proporcionar à construção civil praticidade no desenvolvimento de obras para esse

setor.

Segundo os fabricantes as casas são compostas por engradamento e por colunas em

perfis de aço resistentes à corrosão, com partes soldadas executadas na fábrica, ficando a obra

somente com a montagem aparafusada. As colunas servem de guias para o alinhamento das

vedações, que, como citado, podem ser executadas em vários tipos, como alvenaria de blocos

cerâmicos, blocos de concreto, blocos e painéis de concreto celular, ou painéis tipo dry wall.

Usiteto dimensiona casa de 36, 42 e 45m², tendo em vista que as de 36 m² é

destinada a programas públicos ou para consumidores sem a necessidade de financiamento,

pois a Caixa Econômica Federal não financia habitações com áreas menores que 42 m².

A Usiteto fornece um kit de engradamento metálico, exceto esquadrias, mas

incluindo a estrutura do telhado e projetos hidráulico e elétrico. Tendo em vista a casa de 36

33

m², a montagem dessa estrutura pode ser feita entre uma e quatro horas, dependendo do tipo de

obra.

O desenvolvimento das casas pode ser feito em módulos, tendo 2 etapas para uma

dilatação. A casas padronizadas possuem apenas um quarto/sala, banheiro e cozinha, tendo 2

etapas seguidas do acrescimento de um dormitório.

Figura 11 — Casa Usiteto finalizada.

Fonte: Catalogo USIMINAS.

34

Figura 12 — Detalhe da estruturada da casa (Usiteto)

Fonte: Catalogo USIMINAS.

Figura 13 — Detalhamento construtivo da casa (Usiteto)

Fonte: Catalogo USIMINAS.

Segundo a revista Construção Metálica (2003), em parceria com iniciativas

privadas, prefeituras e órgãos públicos, foram executadas na faixa de 105 obras imobiliárias,

35

destas 1.702 casas e mais de 3.830 engradamentos metálicos em projetos da Usiteto em

inúmeras regiões do país.

Assim como a Usiminas, outras empresas do ramo também têm procurado se

desenvolver nesse ramo. A COSIPA, por exemplo que é uma entidade da USIMINAS, possui

projetos de edificações de 4 e de até 5 andares, sem elevador e com 4 tipo por andar. Os tipos

possuem 2 quartos, cozinha, banheiro, lavatório, sala e área de serviço tendo uma área de

48,90m², sendo 40,39m² de área útil.

Como na Usiteto, os mesmos sistemas Cosipa possuem a possibilidade de execução

dessas edificações por mutirões, tendo sistema padronizado. Embora as construções sejam

industrializadas, o dirigente da execução deve entregar a estrutura, as vedações externas,

instalações necessárias e telhados, ficando a responsabilidade do cliente a execução dos

acabamentos e o restante das instalações.

Figura 14 — Projeto da COSIPA obra CDHU

Fonte: COSPISA.

A GERDAU uma empresa siderúrgica brasileira que opera em 11 países tem um

conjunto de projetos para construção em casas chamado de Casa Fácil Gerdau, com áreas uteis

de 48, 36 e 24m². Estas obras tem um tempo de construção de até 21 dias, com telhados, paredes

e acabamentos, tendo uma diminuição de tempo de 35% em paralelo com os 32 dias gastos no

sistema comum.

Já a companhia siderúrgica nacional (CSN) tem um conjunto modular de obras que

utiliza chapas de aço galvanizado, dobradas a frio na forma de perfis estruturais. Painéis em aço

36

são usados nas montagens das paredes, enquanto perfis em "U" simples são usados no

agrupamento e ligação entre os modulares.

Nas estruturas destas coberturas são utilizados perfis estruturais tipo "U" enrijecidos

e com perfis de cartola, que possibilitam uma segurança e levidade à estrutura, de acordo com

a CSN. O aço possui proteção de zinco contra corrosão e está em compatibilidade com as

normas da ABNT e o comportamento térmico-acústico foi avaliado em testes realizados pelo

IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas).

A utilização de aço em obras de habitação conseguiu dar um salto a partir da

expansão dos financiamentos, oferecidos pelo governo.

A Caixa Econômica Federal, em 2002, desenvolveu um manual de obras

Habitacionais Estruturadas em Aço: os parâmetros necessários para financiamento pela Caixa.

Esta documentação tende a estabelecer os parâmetros mínimos aplicados em empreendimentos

habitacionais, com utilização de estruturas de aço como pilar, viga, laje e estrutura de cobertura,

em obras que serão financiadas .

37

3 METODOLOGIA

O presente estudo científico foi desenvolvido pelo método qualitativo exploratório,

a partir de levantamentos bibliográficos e análise de exemplos como um estudo de caso.

Gil (2002), conclui que pesquisas exploratórias são flexíveis, de forma que

permitam a considerar os mais diferentes aspectos relativos ao objeto estudado. Esse tipo de

pesquisa pode envolver:

a) levantamentos bibliográficos;

b) entrevistas com experiência vivenciadas nas práticas com o problema

apresentado.

c) análise de modelos estimulando a compreensão.

A pesquisa procurou tratar de uma revisão bibliográfica procurando uma visão

concreta das propriedades deste material, assim como os processos necessários para sua

obtenção.

Para Gil (2002), a vantagem central de uma revisão bibliográfica está no sentido

de permitir ao investigador a cobertura de uma gama muito mais ampla, da qual poderia ser

pesquisada diretamente. Esta vantagem torna-se particularmente importante, quando o

problema de pesquisa requer dados muito dispersos pelo espaço. Sabemos que o uso de muitas

fontes secundárias pode conter dados coletados ou processados de forma equivocada em um

trabalho, reproduzindo ou ampliando esses erros. Ao reduzir essa possibilidade, cabe ao

pesquisador analisar a profundidade de cada informação para visualizar possíveis incoerências

ou contradições utilizando fontes diversas.

Para isso, procuramos encontrar uma fundamentação para pesquisa, na norma de

desempenho NBR 15575 (ABNT, 2013) que estabelece e avalia requisitos e critérios de

desempenho aplicáveis às edificações habitacionais populares.

Segundo dados do IBGE procurou-se entender a necessidade da utilização do aço

em edificações de interesse social, das quais tem uma grande influência na economia brasileira.

Para Gil (2002), o estudo de caso segue tanto de um estudo piloto para um

entendimento do campo da pesquisa em seus vários aspectos, quanto para a descrição de

síndromes raras. Seus resultados de modo geral, são apresentados em aberto, nas condições de

hipótese e não de conclusões. Executando uma análise crítica sobre o mesmo, será possível

alcançar o objetivo de destacar a possibilidade real da utilização de aço em edifícios de interesse

social.

38

4 ESTUDO DO CASO

Foram realizadas quatro vistorias em empreendimentos habitacionais feitos de

estruturas em aço realizados na região de Belo Horizonte, com objetivo de conhecer os

empreendimentos e de afirmar em que condições se encontram e assim desenvolvermos uma

análise do uso das estruturas de aço nesse tipo de obras.

Também, será exposto nesta pesquisa algumas particularidades vistas na

dissertação de mestrado feita pela arquiteta Mariana Hermsdorrf, pela Universidade Federal de

Ouro Preto em 2005, que fez uma vistoria avaliando a obra depois da pós-ocupação do Conjunto

Habitacional da Cidade de Nova Lima, também feito em aço.

4.1 CONJUNTOS HABITACIONAIS

O estudo de caso proposto tem como intuito explorar o uso de estruturas metálicas

e encontrar uma percepção da possível viabilidade do mesmo. Para isso as obras de conjuntos

habitacionais foram analisadas como exemplo até para obras futuras de maior porte. Foram

analisadas suas condições na entrega e no decorrer dos anos, encontrando assim o objetivo desta

pesquisa através da visão do uso do aço para obras e o entendimento do seu comportamento em

empreendimentos para futuros trabalhos.

4.1.1.1 Conjunto habitacional Alvorada e resplendor

O conjunto habitacional Alvorada e Resplendor foi executado na cidade de Belo

Horizonte no bairro da Vila Senhor dos Passos, como demonstrado na figura 15, no ano de

1997, para dar assistência as famílias que tiveram suas casas perdidas por causa de um

desabamento ocorrido no estado.

39

Figura 15 — Localização conjunto habitacional Alvorada e resplandecer

Fonte: earth Google.

Localizada em um campo mais estreito de solo, o conjunto alvorada possui 2 tipos

por andar, com dois dormitórios, um banheiro, uma cozinha e área de serviço. O conjunto

resplendor, já possui uma tipografia Usiteto, com 4 tipos por pavimento como observado nas

figuras abaixo.

Figura 16 — Planta baixa do tipo.

Fonte: SMAHAB/PBH.

40

Figura 17 — Planta baixa do tipo

Fonte: SMAHAB/PBH.

Segundo dados pesquisados sobre os conjuntos, o engenheiro da Prefeitura

Municipal de Belo Horizonte afirma que foram feitas remodelagens a pouco tempo atrás, pois

foram descobertos muitos problemas como trincas e infiltrações, especialmente na parte das

estruturas de alvenaria. Estas patologias eram visíveis e geravam várias reclamações dos

inquilinos.

Com a realização de uma vistoria constatou-se que após essas remodelagens, não

foi possível encontrar problemas, e que os conjuntos atualmente não apresentam nenhum

problema construtivo.

41

Figura 18 — Conjunto habitacional Alvorada.

Fonte: SMAHAB/PBH.

Figura 19 — Conjunto habitacional Alvorada detalhamento da estrutura.

Fonte: SMAHAB/PBH.

Em uma vistoria feita na obra pode-se observar na vista externa lateral o

detalhamento dos contraventamentos em estruturas metálicas como mostrado nas figuras a

seguir.

42

Figura 20 — Conjunto habitacional Resplendor.

Fonte: SMAHAB/PBH.

Figura 21 — Conjunto habitacional Resplendor detalhamento da estrutura.

Fonte: SMAHAB/PBH.

43

Figura 22 — Conjunto habitacional Resplendor vista da caixa da água com escada.

Fonte: SMAHAB/PBH.

4.1.1.2 Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena – Nova Lima

Este conjunto foi um empreendimento da COHAB-MG (Companhia Habitacional

do Estado de Minas Gerais) no ano 1999, e possui 8 blocos, com sistemas em “H” da Usiteto,

com 4 pavimentos, num total de 16 tipos em cada edificação, como observado na figura 23.

44

Figura 23 — Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena vista da fachada.

Fonte: HERMSDOFF, (2005).

Nessas obras foram utilizados perfis em aço patinável, que são indicados em regiões

onde há umidade e chances de corrosão (formação da pátina) as quais foram previstas. Os

detalhamentos foram desenvolvidos pelos próprios moradores, e alguns realizaram

modificações em algumas paredes, o que gerou uma alteração do layout.

As patologias mais vistas foram trincas, e até mesmo locomoção da parede, devido

a movimentação no campo de interação da estrutura e alvenaria (as quais foram executadas em

blocos de concreto e blocos cerâmica em uma pequena parte dos edifícios). Uma observação

vista foi que decidiram pela retirada da peça de contraventamento, após 4 anos,

aproximadamente, da conclusão da obra como observado na figura 24.

45

Figura 24 — Conjunto habitacional Oswaldo Barbosa Pena.

Fonte: HERMSDOFF, (2005).

Em uma pesquisa com os moradores aponta-se pouco conhecimento da tecnologia

em estrutura metálica, gerando um certo temor em relação à longevidade e até mesmo à

estímulos de impactos.

4.1.1.3 Conjunto Habitacional Pedro II

Este conjunto foi executado, no ano de 2000, para dar assistência as famílias da

Vila São José, região noroeste de Belo Horizonte, figura 25 onde as mesmas foram realocadas.

No ano de 1999, um estudo de impacto ambiental foi desenvolvido para os empreendimentos

viários, e foi descoberto que o uso de estrutura metálica se fazia necessário dando uma nova

possibilidade para o sistema construtivo. Demonstrando assim o melhor ponto para construção

desse empreendimento.

46

Figura 25 — Local do conjunto habitacional Pedro II.

Fonte: earth Google.

Este projeto foi desenvolvido de forma que o conjunto não coincide com nenhum

modelo padrão usados pelas siderúrgicas. Esta unidade habitacional possui uma área média de

41,61m², sendo que foram previstas unidades habitacionais com dois quartos, e até

possibilitando reordenação das partes internas, permitindo a viabilização das unidades de um e

três quartos. Os blocos, vistos na planta baixa são “H”, possuindo quatro pavimentos com

dezesseis unidades habitacionais no total, como mostrado na figura a seguir.

47

Figura 26 — Planta baixa do conjunto habitacional D. Pedro II.

Fonte: SMAHAB/PBH.

O projeto é padrão para todo o conjunto, com perfis padronizados, e a estrutura é

presa sobre uma laje. A última vistoria foi executada no mês de outubro de 2007 e foi descoberto

que o conjunto se encontra em condições adequadas de moradia, não há patologias relevantes

e não houve nenhuma modificação desde da concretização da obra. Em vistoria feita observasse

que não foram encontradas patologias visíveis.

Figura 27 — Vista de uma das edificações do conjunto habitacional D. Pedro II.

Fonte: SMAHAB/PBH.

48

Figura 28 — Vista lateral do conjunto habitacional D. Pedro II.

Fonte: SMAHAB/PBH.

Observa-se na figura 29 um pequeno descascamento na pintura das escadas, mas

nada que comprometa a estrutura.

Figura 29 — Escadas do conjunto habitacional D. Pedro II.

Fonte: SMAHAB/PBH.

49

Figura 30 — Viga interna do conjunto habitacional D. Pedro II.

Fonte: SMAHAB/PBH.

4.1.1.4 Conjunto Habitacional Zilah Spósito I

Este Conjunto Habitacional segundo dados da obra localiza-se na região de Belo

Horizonte, no bairro Jaqueline, como mostrado na figura abaixo e começou a ser executado no

ano de 1998. Desigual a os outros conjuntos vistos anteriormente, este conjunto tem 100 tipos

unifamiliares, desenvolvidos com perfis de estruturas metálicos e blocos de concreto.

50

Figura 31 — Conjunto habitacional zilah I localização.

Fonte: earth Google.

Este empreendimento foi desenvolvido especialmente para um projeto que faz

utilização de perfis de estruturas em aço patinável. Estas casas tem uma área de 56,48 e 77,20m²

e seu desenvolvimento foi divido em duas fases. Na primeira etapa, executado pela URBEL

(Companhia Urbanizadora de Belo Horizonte) possui no primeiro pavimento uma sala, cozinha,

banheiro, área de serviço, e no segundo pavimento varanda (nas casas intermediárias), alvenaria

externa, parte da alvenaria do banheiro, caixa d’água e cobertura.

Já na segunda fase, que deve ser feita pelos proprietários há a complementação das

alvenarias internas do segundo pavimento, instalação hidráulica e portas, guarda corpo da

escada e acabamentos como visto na planta baixa das figuras 32 e 33.

51

Figura 32 — Conjunto habitacional Zilah planta baixa pavimento tipo 1.

Fonte: SMAHAB/PBH.

Figura 33 — Conjunto habitacional Zilah planta baixa pavimento tipo 2.

Fonte: SMAHAB/PBH.

As figuras 34 e 35 demostram a fase de conclusão do conjunto habitacional Zilah.

52

Figura 34 — Conjunto habitacional Zilah.

Fonte: SMAHAB/PBH.

Figura 35 — Conjunto habitacional Zilah.

Fonte: SMAHAB/PBH.

Em uma vistoria feita em outubro de 2007, descobriu-se que foram muitas

modificações no conjunto. A tipografia unifamiliar facilita as modificações feitas pelos próprios

moradores, que ampliaram mais cômodos e pavimentos estão sem nenhum dos critérios

exigidos.

As patologias mais encontradas foram infiltrações e manchas na pintura, criadas

pela necessidade de calhas sobre os telhados, as quais não possuem beiral, e descarregam a água

nas lajes. Examinando o projeto, foi constatado que esta calha estava prevista em projeto, mas

53

não foi possível confirmar se ela foi executada ou retirada pelos próprios moradores após a

obra, como mostrado nas figuras abaixo.

Figura 36 — Conjunto habitacional Zilah.

Fonte: SMAHAB/PBH.

Figura 37 — Conjunto habitacional Zilah.

Fonte: SMAHAB/PBH.

54

Figura 38 — Conjunto habitacional Zilah.

Fonte: SMAHAB/PBH.

Figura 39 — Conjunto habitacional Zilah.

Fonte: SMAHAB/PBH.

55

4.1.2 Análise Crítica

Vistas das informações exploradas nessa pesquisa é possível observar os seguintes

apontamentos:

Nos empreendimentos que foram iniciados nos períodos entre o final dos anos 90

até 2000, entende-se que este foi um período onde a tecnologia das estruturas metálicas teve

um grande investimento. Embora procurando fazer uma pesquisa mais sucinta observa-se que

ouve uma diminuição brusca no desenvolvimento desta tecnologia por outras regiões do Brasil

talvez pela questão do alto custo do aço.

Com relação a agilidade do desenvolvimento construtivo à utilização de estruturas

de aço é uma razão para o desenvolvimento de construções de inúmeras obras habitacionais

num curto período, o que torna-se uma opção viável quando houver uma demanda por

assentamento de famílias em áreas inapropriadas que possam causar quaisquer riscos as

mesmas.

Embora sejam defendidas pelos fabricantes de estruturas de aço, muitas vezes esse

tipo de construção gera um trabalho mais difícil de ser executado, pois o conhecimento e

especialização na área se faz necessário. Independente da organização das fases de acabamento,

os detalhamentos técnicos devem ser bem determinados pensando em relação ao deslocamento

diferenciado da estrutura.

Isso pode ser visto em comparação nos conjuntos Alvorada e Resplendor os quais

tiveram as estruturas metálicas bem revestidas diminuindo a possibilidade de corrosão. Embora

tenham sido feitas manutenções na parte de alvenaria da edificação, o que é diferente do

conjunto Pedro II o qual tem se mantido sem nem uma modificação desde sua conclusão.

Já no conjunto Oswaldo Barbosa Pena foi encontrado muita corrosão nas estruturas

metálicas pela falta de tratamento adequado e juntamente como extração dos contraventamentos

após 4 anos da conclusão, tornou-se este um empreendimento de qualidade duvidosa, assim

como o conjunto Zilah Spósito I, onde foram feitas casas de dois tipos com muitas modificações

e por falta de tratamento houveram muitas patologias, tanto nas estruturas metálicas, como

corrosão e descascamento diminuindo a vida útil desses empreendimentos.

Com relação as patologias descobertas e expostas podem-se dizer que são trincas e

fissuras na área de interação da alvenaria e nas estruturas metálicas sendo uma questão de

proteção, visto que esta é uma questão de qualidade na execução da construção a qual precisa

ser analisada para desenvolver uma solução adequada.

56

A permissão na variação das estruturas de aço permite desenvolver um layout

diferenciado além das formas de divisão dos cômodos, possibilitando melhores condições para

obter os resultados procurados pelas famílias.

Em relação as habitações unifamiliares percebeu-se que nas fases de construção

com padrões técnicos e sociais se faz necessário um acompanhamento adequado, pois as

mesmas demonstraram que não só em estruturas metálicas, mas em outras tecnologias a mão

compatibilização dos projetos ou o uso de materiais inadequados ocasiona futuras patologias e

custos desnecessários para a solução destes problemas.

No capítulo a seguir serão demonstradas as considerações finais do presente estudo.

57

5 CONCLUSÃO

Com a utilização das estruturas de aço o Brasil teve um grande desenvolvimento

nas últimas décadas, visto que nesse anos vários experimentos foram estudos do aço que

procuraram entender suas características físicas e químicas, estabelecer as melhores ocorrências

para o seu uso e salientando as particularidades da construção em aço, como rapidez na obra,

leveza, dando mais eficácia no uso itens estruturais ínfimos, concebendo uma atenuação na

fundação e tornando a obra economicamente viável.

O conhecimento das particularidades e propriedades físicas do aço é fundamental

para o desenvolvimento de bons projetos, os quais podem ser realizados por meio de trabalhos

conjunto entre engenheiros e arquiteto, ampliando o leque de uso do aço, concebendo

incontáveis cenários construtivos.

Com o surgimento de experimentos e com a aplicação de estruturas metálicas nas

construções de habitacionais, tornou-se possível fazer um questionamento apurado do uso desse

tipo de estrutura na área habitacional. Foram exibidos alguns estudos de casos ocorridos no país

buscando uma análise crítica.

O primeiro tópico abordado foi o conhecimento do uso da estrutura metálica na

construção de empreendimentos habitacionais. Essas características foram observadas entre

1997 e 2000, período que demonstra uma investida das firmas dos setores que iniciaram a

atuações em um novo leque de mercado.

Positivamente podemos destacar a agilidade e praticidade nas construções o que

nos permite ter inúmeras construções de moradias em um curto tempo, principalmente em casos

de extrema urgência.

As obras estruturadas em aço também nos possibilitam um maior aproveitamento

dos espaços, o que não se pode dizer o mesmo na alvenaria, concedendo auxiliar os proprietários

com inúmeras particularidades e até modificações no interior realizadas pelos próprios

inquilinos.

Com relação a pontos negativos, o fator de maior influência são as patologias

(trincas e fissuras nas áreas de interação da alvenaria estrutural) muito vista também nesse tipo

de estrutura, as infiltrações e as movimentação nas vedações.

Visto que o cliente dos empreendimentos habitacionais não tem possibilidade de

assumir com os valores de reparações e correções pesadas, os inquilinos devem ser bem

comunicados sobre as características de utilização e reparação, assim como para a conservação

do empreendimento por mais tempo.

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Para a inserção de métodos industrializados em obras habitacionais com o propósito

de atender moradores de baixa renda deve-se haver estudos afim de explorar o aperfeiçoamento

de cada fase construtiva, destacando a sua complexidade e minimizando os valores para, por

fim, analisar a disponibilidade econômica do conjunto. Sendo assim, a utilização de estruturas

de aço em obras habitacionais, pode favorecer para minimizar a carência habitacional no Brasil.

Diante do exposto neste trabalho, citam-se algumas sugestões para os trabalhos

futuros como a análise comparativa do aço com outros materiais, análise e dimensionamentos

das estruturas para resistir situações de temperatura elevadas e análise do tempo de execução.

59

REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6215 – Produtos

Siderúrgicos. Rio de Janeiro, 2011.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8800 – Projeto de

estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro,

2008.

BELLEI Ildony H. Bellei; Fernando O. Pinho; Mauro O. Pinho EDIFICIOS DE

MULTIPLOS ANDARES EM AÇO: 2. ed. São Paulo: Pini, 2008.

BRAGA, Thomaz dos Mares Guia. Cronologia do Uso dos Metais. Belo Horizonte:

Usiminas, 1998.

BRUNA, Paulo J. V. Arquitetura, Industrialização e Desenvolvimento. São Paulo:

Perspectiva, 1976.

CARLOS Brito A Ponte de Coalbrookdale. Disponível em:

<http://estoriasdahistoria12.blogspot.com.br/2013/11/a-ponte-de-coalbrookdale.html> Acesso

em: 29/04/2018.

CARTILHA. O uso da estrutura de aço em habitações de interesse social como

alternativa para a sustentabilidade da construção. São Paulo, NUTAU, 2004.

CASTRO, Adriana Almeida. Analise do uso das estruturas de aço em edificações de

habitacionais de interesse social. Minas Gerais: universidade federal de Minas gerais, 2008.

CEF. Edificações Habitacionais Convencionais Estruturadas em Aço: requisitos e

critérios mínimos para financiamento pela caixa. São Paulo: Caixa Econômica Federal,

2002.

DIAS, Luis Andrade de Mattos. ESTRUTURAS DE AÇO conceitos, técnicas e linguagem:

3. ed. São Paulo: Zigurate, 1998.

DIAS, Luis Andrade de Mattos. ESTRUTURAS DE AÇO conceitos, técnicas e linguagem:

5. ed. São Paulo: Zigurate, 2006.

FÁBIO BISPO. SANTA CATARINA TEM 75,7 MIL PESSOAS QUE MORAM EM

FAVELAS. Florianópolis: Jornal Notícia do dia, 2013.

GIL, Antônio Carlo. Como elaborar projeto de pesquisa, 2002. P. 54

60

HERMSDORFF, Mariana Martins de C. A estrutura metálica como solução para a

habitação de interesse social: uma avaliação pós-ocupação do Conjunto Habitacional

Oswald Barbosa Penna II – Nova Lima MG. Dissertação de Mestrado – UFOP – Ouro

Preto - MG, 2005.

PFEIL, Walter. ESTRUTURAS DE AÇO. 4. ed. Rio de Janeiro: S. A.; 2009.

PINHEIRO, Antônio Carlos da Fonseca Bragança. ESTRUTURAS METÁLICAS:

cálculos, detalhes, exercícios e projeto. 2. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2008.

FUNDAÇÃO JOÃO PINHEIRO. Déficit Habitacional no Brasil 2005. – Informativo CEI

Demografia. Disponível em <http://www.fjp.gov.br> Acessado em 29/04/2018.

ROSSO, Teodoro. Racionalização da construção. São Paulo: USP-FAU, 1976

Setor de estrutura metálica ainda busca espaço. São Paulo: Agência Estado, agosto de 2006.

Disponível em <http://www.cbca-ibs.org.br> Acessado em 04/05/2018

USIMINAS. Estratégia de comercialização da Usiminas para o setor de construção civil.

In: 58º Congresso Anual da Associação Brasileira de Metais. Rio de Janeiro, ABM, 2003

VIOTTO, Dircelene.; MATTOS, Carlos Di. Aço: solução para habitações populares.

Artigo publicado na Revista Construção Metálica nº 46/ ano 2001.

THAIS Brandão Edificio Garagem América, o Primeiro estacionamento vertical da

cidade! Disponível em: <https://spcity.com.br/edificio-garagem-america-o-primeiro-

estacionamento-vertical-da-cidade/> Acessado em:29/04/2018.