ANÁLISE DO DESEMPENHO ESTRUTURAL, LEVANDO EM CONTA ESFORÇOS ATUANTES E ESTABILIDADE GLOBAL

ANÁLISE DO DESEMPENHO ESTRUTURAL, LEVANDO EM CONTA ESFORÇOS ATUANTES E ESTABILIDADE GLOBAL, DE PRÉDIOS RESIDENCIAIS DIMENSIONADOS NO SISTEMA ‘LIGHT STEEL FRAME’

Vanessa De Carli Zanotto^[1]

Raphael Mairal^[2]

RESUMO

O ‘Light Steel Framing’ (LSF) é um sistema construtivo aberto que possui uma concepção racional para fabricação e montagem industrializada e em grande escala, onde os perfis formados a frio, em chapa de aço zincado de pequena espessura, são utilizados na composição de painéis de parede, vigas de piso e estruturas de cobertura.

O presente trabalho trata da análise numérica do desempenho estrutural, levando em conta esforços atuantes e estabilidade global, de edifícios residenciais de sete pavimentos estruturados no sistema LSF, adotando uma concepção estrutural baseada em vigamento contínuo apoiado sobre painéis estruturais.

Para a determinação dos esforços atuantes nas estruturas e a análise da estabilidade global do edifício foi utilizado o Método dos Elementos Finitos (MEF), tendo sido realizadas análises lineares e não-lineares geométricas, representada pela consideração dos efeitos de segunda ordem (P-Delta) na estrutura avaliada. Para análise estrutural serão aplicados os esforços horizontais de vento, considerando a região do Vale do Itajaí, e os esforços verticais considerando o peso próprio da estrutura e cargas acidentais de carregamento e utilização.

Considerando os excelentes resultados obtidos, quanto ao desempenho estrutural do sistema LSF, verificou-se que a tecnologia é perfeitamente aplicável a prédios com até sete pavimentos, incluindo os de baixo custo, levando-se em conta o dimensionamento dos perfis realizados segundo os preceitos da NBR 14762:2010 e o detalhamento das estruturas para o levantamento do consumo de aço.

1 INTRODUÇÃO 

‘Light Steel Frame’ (LSF) é um sistema construtivo aberto estruturado em perfis leves de aço galvanizado formado a frio (PFF), dimensionados para suportar as cargas da edificação com a possibilidade de trabalhar com diferentes sistemas industrializados, como utilização de placas (cimentícias, de gesso ou de madeira) para fechamento dos painéis. O conceito estrutural consiste em dividir as cargas em um maior número de elementos estruturais, sendo que cada um é projetado para receber uma pequena parcela de carga.

Basicamente, é uma concepção racional para fabricação e montagem industrializada em grande escala, onde os perfis formados a frio, em chapa de aço de pequena espessura, são utilizados na composição de painéis de parede, vigas de piso e estruturas de cobertura (BEVILAQUA, 2005).

De acordo com Carregari e Pomaro, o sistema LSF é indicado para todos os tipos de obra, desde as de grande porte, como aeroportos e edifícios, até construções menores, como casas e pequenos prédios com fins comerciais. Dependendo da obra, o ideal é mesclar sistemas, como no caso de edificações com mais de oito andares, onde entra o aço pesado e, de forma complementar, o ‘Light Steel Frame’ (aço leve) para as divisórias internas.

O LSF surgiu na América do Norte, durante o século XIX, e disseminou-se rapidamente pelo mundo todo. Atualmente é o mais moderno e confiável sistema construtivo utilizado mundialmente, em países como Estados Unidos, Austrália, Nova Zelândia, Canadá e Japão, chegando a 90% das casas construídas nesses países.

No Brasil, menos de 3% das edificações são construídas pelo sistema ‘steel frame’. “A introdução do LSF aconteceu após os anos 1990, ainda com alguns produtos importados. Foi a partir de 2000 que todos os componentes do sistema passaram a ser produzidos nacionalmente” (CARREGARI, 2015).

        Nos Estados Unidos vêm sendo empregada a utilização de ‘Light Steel Frame’ em edifícios de múltiplos andares, cuja estrutura é constituída inteiramente pelo sistema de perfis de aço galvanizado leve. Sendo extremamente leves e podendo receber cargas verticais, muitas destas paredes não sobrecarregam a estrutura principal do edifício. As cargas laterais podem ser absorvidas por elementos pontuais ou pelos núcleos rígidos em concreto armado.

        Neste contexto, o objetivo é analisar o desempenho estrutural, levando em conta esforços atuantes e estabilidade global, de prédios residenciais dimensionados inteiramente no sistema ‘Light Steel Frame’ no Brasil, considerando assim, características das regiões e esforços atuantes locais, adotando uma concepção estrutural baseada em vigamento contínuo apoiado sobre painéis estruturais.

2 REVISÃO DA LITERATURA

O LSF se diferencia de outros sistemas construtivos tradicionais pela sua composição por elementos ou subsistemas (estruturais, de isolamento, de acabamentos exteriores e interiores, de instalações) funcionando em conjunto. Este apresenta uma série de vantagens, dentre as quais, destaca-se: redução do prazo de execução da obra, durabilidade, maior precisão na montagem de paredes, divisórias e lajes, desperdício bruscamente reduzido e alta qualidade garantia pelas indústrias de aço nacionais.

2.1        MATERIAIS

        O LSF tem uma concepção racional, para fabricação e montagem industrializada e em grande escala, onde os perfis formados a frio (PFF) do tipo U enrijecido (Ue) são utilizados como montantes para a composição dos painéis reticulados.

        As vedações e acabamentos utilizam materiais de alta capacidade isolante termo-acústico, como a aplicação do subsistema de gesso acartonado (Dry Wall) para paredes internas, placa de OSB (Oriented Strand Board) ou placa cimentícia para fechamentos externos.

2.1.1        FERFIS FORMADOS A FRIO

Os PFF são elementos metálicos com paredes esbeltas obtidos por conformação a frio de chapas finas de aço. Podem ter função estrutural ou apenas servir com fôrmas para lajes de concreto armado. Foram inicialmente utilizados nos Estados Unidos e Grã Bretanha por volta de 1850, em edifícios estruturados em aço, sem qualquer normalização técnica, apenas com algumas recomendações oriundas de experiências práticas (VIEIRA, 2001).

O uso dos PFF no Brasil tem aumentado continuamente na construção civil. Isto se deve ao contínuo desenvolvimento tecnológico em diversas áreas relacionadas à produção de perfis. As indústrias siderúrgicas têm desenvolvido aços de alta resistência para a produção de bobinas laminadas a frio ou a quente, com pequenas espessuras, galvanizadas e sem perda de eficiência da proteção (BEVILAQUA, 2005).