Diante do crescimento populacional e dos avanços tecnológicos, a indústria da construção civil no mundo vem procurando sistemas mais eficientes de construção com o objetivo de aumentar a produtividade, diminuir o desperdício e atender a uma demanda crescente.

Apesar de, em Portugal, a construção civil ainda ser predominantemente artesanal, caracterizada pela baixa produtividade e principalmente pelo grande desperdício, o mercado tem sinalizado mudanças nessa situação, mas ainda de forma lenta se comparada a outros setores da economia. Dentro dessa realidade, alguns construtores têm procurado investir em processos construtivos mais eficientes que resultem em produtos de melhor qualidade sem aumentos significativos dos custos, a fim de se tornarem mais competitivos, como forma de garantir a presença das suas empresas no mercado.

O caminho para mudar esse quadro, passa necessariamente pela construção industrializada, com mão-de-obra qualificada, otimização de custo mediante contenção do desperdício de materiais, padronização, produção séria e em escala, racionalização e cronogramas rígidos de planeamento e execução. Apesar de as empresas construtoras Portuguesas serem tradicionalmente resistentes às modernizações dos seus meios de produção, a introdução de inovações tecnológicas é a melhor forma para se atingir a industrialização dos processos construtivos.

Porém, essas inovações devem ser economicamente viáveis e compatíveis com as condicionantes nacionais, para que a construção industrializada possa ser a solução real no panorama Portugues. Mas, para que essas iniciativas sejam bem sucedidas  devem ser incorporadas e analisadas a partir de uma visão séria. Visão essa que além de promover a integração e coordenação entre todos os subsistemas da edificação, priorize o projeto cuja concepção incorpore as condicionantes do sistema construtivo proposto, sob a ótica do processo de produção.

Nesse contexto, o uso do aço na construção civil vem aparecendo como uma das alternativas para mudar o panorama do setor. A construção em aço requer conhecimento das potencialidades e limitações de seu uso e de todos os subsistemas que compõem a edificação,  além disso, exige uma grande atenção ao planeamento e interação de cada uma de suas etapas, desde a concepção de projeto até a montagem e finalização da edificação.

Sistema Light Steel Frame

Dentre as soluções construtivas industrializadas que empregam os perfis de aço formados a frio como elemento estrutural, o sistema LSF (Light Steel Frame) tem despertado grande interesse no mercado nacional. Trata-se de um sistema construtivo de concepção racional caracterizado pelo uso de perfis formados a frio de aço galvanizado compondo sua estrutura e por subsistemas que proporcionam uma construção industrializada e a seco .

Embora o LSF venha sendo empregue em países como Estados Unidos, Inglaterra, Japão e Austrália há mais de 40 anos, foi só no início da década de 90 que seu uso foi intensificado com o desenvolvimento da cadeia produtiva, preços mais competitivos .

 A partir da flexibilidade e agilidade construtiva do sistema LSF, observa-se um grande potencial a ser explorado nas mais diversas aplicações, dentre as quais podemos citar: casas, edifícios residenciais e comerciais, estabelecimentos de saúde e de ensino, hotéis, habitações de interesse social e no retrofit de edificações.

Basicamente o esqueleto estrutural em light steel frame é composto por paredes, pisos e cobertura. Reunidos, eles possibilitam a integridade estrutural da edificação, resistindo aos esforços solicitados. Os perfis formados a frio de aço galvanizado são utilizados na composição de painéis estruturais e não-estruturais, vigas de piso, vigas secundárias, asnas de telhado e demais componentes. Em conjunto com outros subsistemas como fundação, fechamentos interno e externo de paredes, isolamento termoacústico e instalações elétricas ,águas e esgotos, dão forma à edificação e garantem a sua habitabilidade .

Os perfis típicos para o uso em LSF geralmente são obtidos por perfilagem a partir de bobinas de aço revestidas com zinco ou liga alumíniozinco pelo processo contínuo de imersão a quente ou por eletrodeposição, conhecido como aço galvanizado. As seções mais comuns na construção civil são as com formato em "C" ou "U" enrijecido (Ue) para montantes e vigas e o "U" simples que é usado como guia na base e no topo dos painéis. As guias geralmente não transmitem nem absorvem os esforços, sendo isso feito pelos montantes, vigas e eventualmente pilares presentes na estrutura.

Em Portugal, as dimensões dos perfis normalmente comercializados vão desde o 90 ao 320 mm (dimensões da alma dos perfis). E as flanges podem variar de 35 a 50mm, dependendo do fabricante e do tipo de perfil. Os outros perfis que podem ser necessários são tiras planas, cantoneiras e omegas. Tiras ou fitas são tipicamente utilizadas para dar estabilidade aos painéis. As cantoneiras são normalmente usadas nas conexões de elementos, e o omega é comumente empregue como ripa de telhado .

Por ser muito leve, a estrutura de steel frame e os componentes de fechamento exigem bem menos da fundação do que outras construções. Como a carga é distribuída uniformemente ao longo dos painéis estruturais, a fundação deverá ser contínua, suportando os painéis em toda a sua extensão. A escolha do tipo de fundação vai depender: da topografia, do tipo de solo, do nível do lençol freático e da profundidade de solo estável. Porém, sempre que o tipo de terreno permite, a laje radier é a fundação mais comumente utilizada para construções em LSF. Para evitar o movimento da edificação devido à ação do vento, a superestrutura deve ser firmemente ancorada na fundação. O tipo de ancoragem, as suas dimensões e espaçamento, são definidos segundo o cálculo estrutural. Os tipos mais utilizados de ancoragem são: a química com barra roscada e a com bucha metálica .

A seguir tem-se uma breve descrição dos componentes do sistema.

Painéis

As paredes que constituem a estrutura são denominadas de painéis estruturais ou autoportantes e são compostas por determinada quantidade de elementos verticais de seção transversal tipo "Ue" conhecidos como montantes, e elementos horizontais de seção transversal tipo "U", denominados raias ou canais. Os painéis estruturais estão sujeitos a cargas horizontais de vento, assim como a cargas verticais oriundas da sua utilização, dos pisos, telhados e outros painéis. A função dos painéis é absorver esses esforços e transmiti- los à fundação.

De maneira geral, os perfis que compõem os painéis transferem as cargas verticais por contato direto através de suas almas, estando suas seções coincidentes de um nível a outro, dando origem a uma estrutura alinhada . Vigas de piso, asnas de telhado ou treliças também devem estar alinhadas aos perfis. Quando não é possível conseguir esse alinhamento deverá ser colocada sob o painel uma viga capaz de distribuir uniformemente as cargas excêntricas aos perfis inferiores. A distância entre os perfis ou modulação, geralmente de 400 ou 600 mm, é determinada pelas solicitações dos mesmos. A modulação otimiza custos e mão-de-obra à medida que padronizam e permitem a multiplicidade dos componentes estruturais, de fechamento e de revestimento. Os perfis são unidos em seus extremos inferiores e superiores pelos canais, que não absorvem os esforços aos quais os painéis estão sujeitos, e cuja função é fixar os perfis a fim de constituir um quadro estrutural.

Em algumas situações de carregamento é necessário a utilização nos painéis estruturais de elementos de enrijecimento, os contraventamentos, que podem ser em "X" (foto 2) ou placas estruturais de fechamento que funcionam como diafragmas rígidos.

Aberturas para portas e janelas em um painel portante necessitam de elementos estruturais como vergas a fim de redistribuir o carregamento dos perfis interrompidos aos perfis que delimitam lateralmente o vão, denominados de ombreiras. A verga pode ter várias combinações, mas basicamente é composta de dois perfis "Ue" conectados por meio de uma peça aparafusada em cada extremidade, geralmente um perfil U.

Nem todos os painéis precisam ser estruturais. Os painéis não-estruturais funcionam apenas como vedação externa da edificação, ou como divisória interna onde é comum o emprego do drywall, ou gesso cartonado.

Os componentes de fechamento dos painéis são posicionados externamente à estrutura como uma "pele" e juntamente com os perfis galvanizados vão formar as vedações verticais internas e externas da edificação. Os componentes de fechamento devem ser constituídos por elementos leves, compatíveis com o conceito da estrutura à qual é dimensionada para suportar vedações de baixo peso próprio. Como também, os materiais mais adequados são aqueles que propiciam uma obra "seca". No mercado nacional os produtos disponíveis para o fechamento de construções em LSF são fornecidos em placas ou chapas, com várias espessuras e os mais utilizados são o OSB (Oriented Strand Board), a placa cimentícia e o gesso cartonado, este último, só pode ser usado em aplicações internas. Normalmente, as placas são dimensionadas com largura de 1,20 m, múltiplos da modulação estrutural, a fim de otimizar a utilização das mesmas, tornando o processo construtivo mais racionalizado.

As placas de fechamento externo também podem atuar como diafragma rígido, possibilitando um aumento da resistência do painel. Porém, nem todas as placas apresentam características estruturais para resistir à ação das cargas horizontais. Portanto, nos casos em que são utilizadas placas de fechamento que não sejam estruturais, é necessário o uso do contraventamento com fitas metálicas.

Placas de OSB, quando utilizadas como fechamento externo, necessitam de revestimentos e impermeabilização que garantam a estanqueidade dos painéis. A impermeabilização das placas é feita por uma membrana de polietileno de alta densidade, que reveste toda a área externa das placas evitando a entrada da água,porém permitindo a passagem da umidade da parte interna dos painéis para o exterior, evitando a condensação dentro dos mesmos. Para o revestimento das placas de OSB  é aplicado o Waalmate, sendo aplicado sobre o waalmate massa térmica com rede, sendo aplicado posteriormente o rebouco em cor, ou simplesmente tinta testurada seguida de membrana.

Lajes

As lajes, partindo do mesmo princípio dos painéis, utilizam perfis galvanizados, dispostos na horizontal e obedecem à mesma modulação dos montantes. Esses perfis compõem as vigas de piso, servindo de estrutura de apoio aos materiais que formam a superfície do contrapiso.As vigas de piso estão apoiadas nos montantes de forma a permitir que suas almas estejam em coincidência com as almas dos montantes, novamente compondo uma estrutura alinhada .  Essa disposição permite garantir que predomine esforços axiais nos elementos da estrutura.De acordo com a natureza do contrapiso, a laje pode ser do tipo seca quando placas rígidas de OSB, cimentícias ou outras são aparafusadas à estrutura do piso . A bibliografia recomenda que os painéis portantes sejam montados diretamente sobre a estrutura do piso, onde os montantes do painel superior façam contanto direto com as vigas de piso como forma de garantir a transmissão axial dos esforços entre os componentes da estrutura e evitar deformações relativas à falta de nivelamento ou precisão dimensional dos elementos que formam o contrapiso.

Coberturas

Existe uma grande diversidade de formas para a cobertura de edificações. Independente da tipologia adotada, desde coberta plana até telhados mais elaborados, a versatilidade do steel frame possibilita ao arquiteto liberdade de expressão. Quando se trata de coberturas inclinadas, a solução se assemelha muito à da construção convencional com o uso de asnas, porém substituindo o madeiramento por perfis galvanizados. As telhas utilizadas para a cobertura podem ser cerâmicas, metálicas, ou de cimento. Também é comum o uso de telhas shingles, que são compostas de material asfáltico. A telhas cerâmicas e shingles necessitam de um substrato de apoio, geralmente placas de OSB protegidas por mantas de impermeabilização.

Considerações finais

Por meio de pesquisas realizadas, observou-se que grande parte das falhas construtivas e problemas executivos são devidos à deficiência de projeto e de planejamento do processo de produção. O sucesso de um empreendimento em LSF ou em qualquer outro sistema construtivo industrializado passa necessariamente pela concepção de um projeto de arquitetura dotado de uma visão sistêmica do processo de produção e que considere todo o potencial e condicionantes do sistema. Como sistemas industrializados são incompatíveis com improvisações no canteiro, a racionalização construtiva deve ser proporcionada desde a concepção do projeto, pela otimização do uso dos componentes por meio da coordenação modular, da compatibilização entre projetos e de subsistemas e do emprego de projetos para a produção.O uso da coordenação modular permite eliminar a fabricação, modificação ou adaptação de peças em obra, reduzindo o tempo da execução e o desperdício de materiais. A metodologia básica para a aplicação da coordenação modular na construção civil é conseguida pela integração dos subsistemas e componentes de uma edificação a uma malha modular que permita a coordenação de todas as informações do projeto. Para projetos com o sistema LSF pode ser adotada uma malha de 1.200 mm x 1.200 mm, pois ela é múltipla da modulação estrutural tanto de 400 mm como de 600 mm, permitindo que o projeto seja posteriormente adequado a qualquer das opções determinadas pelo projeto estrutural. Também essa modulação permite, desde o anteprojeto, a otimização no uso das placas de fechamento e dos materiais de revestimento.

É certo que sistemas construtivos como o light steel frame são uma ponte para o desenvolvimento tecnológico da construção civil e uma promessa para a industrialização do sector.