Steel frame: as vantagens e desvantagens desse sistema construtivo

O steel frame, ou construção de estrutura de aço, está aumentando constantemente sua participação de mercado no setor de construção e engenharia civil. 

Isso porque o setor da construção civil é responsável por produzir uma grande quantidade de resíduos. 

Segundo Elcio Carelli, economista e mestre em tecnologia ambiental, 60% do total de resíduos produzidos nas cidades brasileiras são provenientes da construção civil. Diana Scillag, diretora do Conselho Brasileiro de Construção Sustentável (CBCS), constatou que, enquanto apenas 20% a 50% dos bens naturais são realmente consumidos pelo setor, os resíduos sólidos urbanos geram o dobro desse número.

Além do desperdício de recursos, os sistemas construtivos tradicionais, como alvenaria e concreto, demandam um tempo maior em relação a outros sistemas industriais que são pré-fabricados. Pensar em alternativas capazes de se adaptar a diferentes territórios, que sejam econômicas e rápidas de implementar, tornou-se uma prioridade entre arquitetos e construtores.

Todavia, o steel frame pode ser considerado um método de construção mais eficaz em comparação com as outras alternativas? 

Neste artigo, avaliamos as vantagens e desvantagens desse sistema construtivo como um guia para desenvolvedores e engenheiros de projeto que exploram diferentes opções de construção.

Aproveite a leitura!

O que é steel frame?

Steel frame consiste tipicamente em colunas verticais e vigas horizontais que são rebitadas, parafusadas ou soldadas juntas em uma grade retilínea. 

As vigas de aço são elementos estruturais horizontais que resistem a cargas aplicadas lateralmente ao seu eixo. 

As colunas são membros estruturais verticais que transferem cargas compressivas. Pode ser usado para formar o esqueleto de um edifício. 

A estrutura de aço estrutural é normalmente projetada, fabricada e erguida de acordo com os padrões aplicáveis. 

O sistema steel frame é considerado uma construção seca, pois a água é apenas necessária na etapa da fundação.

Mais à frente abordaremos os diferentes tipos de steel frame para edifícios e casas em estrutura metálica.

Como funciona o sistema construtivo de steel frame?

A utilização de materiais pré-fabricados em sistema de montagem elimina o uso de cimento e permite um sistema de construção Off site, ou seja, fora do canteiro de obra. Sendo possível concluir uma obra em um curto espaço de tempo, pois a montagem dos painéis de uma residência de Steel Frame é montada na indústria e transportada até o canteiro de obras, pronto para fixação.

Esqueletos feitos de perfis de aço constroem esquadrias leves, que então levantam os elementos que compõem os espaços, como as paredes. 

Ao contrário do que acontece com os blocos cerâmicos ou de betão, as esquadrias são fechadas externamente por placas de cimento, e internamente por placas de gesso acartonado, que posteriormente recebem outros revestimentos (pintura, papel de parede, etc.). Membranas especiais são colocadas estrategicamente entre as camadas para tratamento termoacústico.

Como não utiliza tijolos, no sistema steel frame, as paredes têm painéis estruturais, parecidos com a ideia de placas de drywall, porém sua estrutura é de aço galvanizado e possui várias camadas para garantir conforto térmico, acústico e resistência ao sistema.

Tipos de construção de estrutura de aço (steel frame)

Existem vários tipos de construção de estrutura de aço, que incluem:

Fabricação de Aço Convencional

A fabricação convencional de aço envolve cortar os membros de aço no comprimento correto e soldá-los para construir a estrutura final. Este processo de construção pode ser executado inteiramente no local, o que requer mão de obra massiva. Alternativamente, para melhores resultados, pode ser feito parcialmente em uma oficina para fornecer melhores condições de trabalho e reduzir o tempo de trabalho.

Construção de aço parafusado

Nesta técnica, todos os membros estruturais de aço são fabricados off site, depois entregues no canteiro de obras e, finalmente, parafusados ​​no lugar. O tamanho dos membros estruturais de aço é controlado pelo tamanho do caminhão ou reboque usado para entregar os elementos de aço. 

A construção de aço parafusado é substancialmente mais rápida. É considerada a abordagem de construção preferida porque a maior parte da fabricação pode ser feita em oficinas, com o maquinário, iluminação e condições de trabalho corretos.

Construção de aço leve

O aço de bitola leve é ​​uma chapa fina (geralmente varia entre 1-3 mm) de aço que foi dobrada para formar seções C ou seções Z. É amplamente comum e usado para a construção de edifícios residenciais e pequenos. Os benefícios que a construção de aço leve oferece incluem flexibilidade de projeto e alta velocidade de construção.

As vantagens e desvantagens do steel frame

O steel frame costumava ser usado principalmente para estruturas grandes e simples, como garagens, grandes edifícios agrícolas e armazéns - bem como arranha-céus. É assim que a construção de estrutura de aço ainda é entendida na crença popular, mas agora também é usada para uma ampla gama de outros tipos de desenvolvimento, incluindo escritórios, fábricas, escolas, prédios públicos e algumas residências.

O sistema construtivo steel frame é uma boa opção para uma diversidade de projetos por vários motivos, incluindo: durabilidade, acessibilidade e sustentabilidade.

Os componentes de aço estrutural podem ser fabricados rapidamente fora do local (construção off site) e depois transportados para o canteiro de obras quando necessário, minimizando os requisitos de mão de obra no local e reduzindo o impacto de variáveis ​​que podem atrasar um projeto, como clima adverso.

Além disso, existem várias vantagens distintas na construção de estruturas de aço do ponto de vista da fabricação, bem como algumas desvantagens. Estas serão abordadas a seguir:

Vantagens

As construções de estrutura de aço oferecem as seguintes vantagens em comparação com construções de tijolo, concreto e madeira.

Força 

Os componentes estruturais de aço são mais leves e mais fortes do que os produtos de madeira ou concreto que suportam peso. 

Uma fabricação típica de aço para suportar peso é 30% a 50% mais leve do que um equivalente em madeira. 

Isso torna o sistema steel frame muito mais forte e durável do que as alternativas tradicionais.

O aço tem a maior relação resistência-peso de todos os materiais estruturais, de acordo com a Steel Framing Industry Association.

Durabilidade

O aço é dimensionalmente estável e não se expande ou contrai com mudanças no teor de umidade. O aço não deforma ou racha quando exposto aos elementos, diferentemente da madeira ou tijolo que incham quando expostos à umidade ou o concreto e bloco que encolhem e formam rachaduras de retração.

Fabricação fácil em tamanhos diferentes

Os pinos de aço estão disponíveis em uma variedade de tamanhos e podem ser fabricados sob encomenda. Isso significa que eles podem ser personalizados para suportar cargas específicas em edifícios de todos os tipos e tamanhos.

Resistente ao fogo

É um fato comum que o aço não é combustível. Ao contrário de uma estrutura de madeira, as construções de steel frame são altamente resistentes ao fogo, reduzindo o risco de incêndio e retardando sua propagação, caso ocorra. Os revestimentos retardadores de chamas especiais atuam para aumentar esta propriedade do aço estrutural.

O ponto de fusão do aço é de aproximadamente 2.700 graus Fahrenheit

As temperaturas médias dos incêndios em edifícios são de 1.000 graus Fahrenheit e raramente excedem 1.800 graus Fahrenheit. Assim, o aço nas estruturas não derreterá.

Resistente a Pragas e Insetos

Os componentes do steel frame são imunes aos efeitos degradantes de insetos e mamíferos escavadores - o que pode causar um problema para a estrutura de madeira, a menos que seja tratado adequadamente.

Resistência à Umidade e Intempéries

O aço estrutural pode ter boas propriedades de resistência à umidade, dependendo do seu teor de carbono. Revestimento de zinco quente e tratamentos com pó extra para maior resistência à ferrugem tornarão um componente de aço estrutural ainda mais imune aos efeitos da água – uma consideração importante para componentes expostos ao clima.

Tempo eficiente

Panelização - a capacidade de montar seções de parede, piso e telhado fora do local em um ambiente controlado - é frequentemente usado em projetos de steel frame. Tem muitas vantagens, desde agilizar a construção até garantir maior controle de qualidade.

Desvantagens

As construções de estrutura de aço têm algumas desvantagens, sendo as mais citadas:

Condutividade térmica

O aço não é conhecido por seu calor, devido à sua alta eficiência na condução de calor. O valor do isolamento das paredes pode ser reduzido pela metade quando o calor é transferido através de pinos de aço, o que não é uma boa notícia para a retenção de energia em um edifício. 

Onde o steel frame é utilizado, medidas de isolamento precisam ser implementadas para neutralizar a condutividade térmica do aço.

Flexibilidade reduzida no local

Uma das vantagens da utilização de componentes estruturais de madeira é a possibilidade de ajustá-los no local. Um componente pode ser cortado no tamanho certo, pregos martelados para fortalecer a união e assim por diante. Isso obviamente não pode acontecer com o aço. 

As medidas de aço precisam ser calculadas com precisão com antecedência, porque uma fabricação de aço é entregue no local em sua forma final, pronta para ser encaixada no edifício. 

Esta é uma das grandes vantagens do aço, mas se a fabricação resultou em um componente impreciso por qualquer motivo, o projeto pode ser adiado enquanto a estrutura é enviada de volta à oficina para ajustes. 

Estruturas de suporte

Construções em steel frame raramente funcionam por conta própria. Elas geralmente requerem drywall, revestimento, isolamento e componentes de madeira suplementares para unir um edifício. Na opinião de algumas construtoras, é uma desvantagem, embora geralmente a economia de tempo supere quaisquer ajustes que precisem ser feitos no local.

Por fim, devemos ter em mente que cada vez mais cidades terão que atender às demandas de novos sistemas construtivos desenvolvendo técnicas capazes de unir qualidade e sustentabilidade, eficiência econômica e produção em série. Um sistema de construção a seco, como o steel frame, pode fornecer os benefícios acima e são ótimos exemplos de sistemas para o futuro.

‍

Até a próxima

Equipe Vobi

‍

Referências:

‍

www.theconstructor.org

www.blog.glwengineering.co.uk

www.buildsteel.org

www.archdaily.com

www.construindocasas.com.br