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Artigo original: Engenharia e Arquitetura | Aço pode ser usado em todos os subsistemas da construção

Alberto Nascimento

Algumas centenas de tipos de aço com diferentes propriedades são produzidas atualmente, para as mais diversas aplicações. Os aços empregados na construção metálica são constituídos basicamente de ferro e carbono. Elementos como o cobre, alumínio, cromo, manganês, entre outros, podem ser adicionados com o objetivo de realçar ou atribuir determinadas características aos aços, tais como aumentar a resistência mecânica e/ou a corrosão.

O aço pode ser usado em todos os subsistemas da construção: fundações e contenções, estruturas, coberturas, fechamentos e fachadas e em revestimentos. Em uma edificação de estruturas de aço, afirma Catia Mac Cord, gerente executiva do Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA), o interesse maior recai sobre os chamados aços estruturais de média e alta resistência mecânica, termo designativo de todos os aços que, devido à sua resistência, entre outras propriedades, são adequados para a utilização em elementos da construção sujeitos a carregamento. “Os principais requisitos para os aços destinados à aplicação estrutural são: elevada tensão de escoamento, elevada tenacidade, boa soldabilidade, homogeneidade microestrutural, susceptibilidade de corte por chama sem endurecimento e boa ‘trabalhabilidade’ em operações tais como corte, furação e dobramento, sem que se originem fissuras ou outros defeitos”, explica Catia.

Para aplicação na construção metálica, normalmente utilizam-se perfis, chapas e tubos em aço de alta resistência. Os perfis podem sem em diferentes formas, laminados, soldados ou conformados para adquirir os mais diversos formatos, de acordo com os requisitos dos projetos. “Uma estrutura é geralmente composta por diferentes tipos de componentes em aço, que vão desde as tradicionais colunas e vigas até os elementos de ligação e fixação. Tubos são usados tanto nas estruturas principais, como em estruturas de coberturas. A indústria brasileira é capaz de produzir todos e quaisquer componentes de aço para atender os mais diferentes tipos de edificações”, explica Carlos Gaspar, vice-presidente de desenvolvimento de mercado da ABCEM (Associação Brasileira da Construção Metálica).

As principais propriedades físicas exigidas para a construção metálica são resistência mecânica e ductilidade, aliadas à facilidade para corte, furação, conformação e soldagem. “Características específicas de cada obra tais como níveis de solicitações, agressividade do ambiente e os processos de fabricação a serem empregados irão determinar a escolha do tipo de aço”, resume o engenheiro civil Alex Sander Clemente de Souza, professor adjunto da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), especialista em estruturas metálicas.

O aço mais utilizado no Brasil é o ASTM A36, classificado como um aço carbono de média resistência mecânica. Entretanto, Catia Mac Cord ressalta que a tendência moderna de se utilizar estruturas cada vez maiores tem levado os engenheiros, projetistas e construtores a utilizar aços de maior resistência, os chamados aços de alta resistência e baixa liga, de modo a evitar estruturas cada vez mais pesadas. Catia afirma que os aços de alta resistência e baixa liga são utilizados toda vez que se deseja:

– Aumentar a resistência mecânica permitindo um acréscimo da carga unitária da estrutura ou tornando possível uma diminuição proporcional da seção, ou seja, o emprego de seções mais leves;

– Melhorar a resistência à corrosão atmosférica;

– Melhorar a resistência ao choque e o limite de fadiga;

– Elevar a relação do limite de escoamento para o limite de resistência à tração, sem perda apreciável da ductilidade.

Dentre os aços pertencentes a esta categoria, a gerente executiva CBCA destaca os aços de alta resistência e baixa liga resistentes à corrosão

Telhas metálicas podem ser aplicadas em coberturas. Divulgação ABCEM

atmosférica. Segundo Catia, desenvolveram-se outros aços com comportamentos semelhantes, que constituem a família dos aços conhecidos como patináveis. “Enquadrados em diversas normas, tais como as normas brasileiras NBR 5008, 5920, 5921 e 7007 e as norte-americanas ASTM A242, A588 e A709, que especificam limites de composição química e propriedades mecânicas, estes aços têm sido utilizados no mundo inteiro na construção de pontes, viadutos, silos, torres de transmissão de energia etc. Sua grande vantagem, além de dispensarem a pintura em certos ambientes, é possuírem uma resistência mecânica maior que a dos aços carbono”, explica. “Em ambientes extremamente agressivos, como regiões que apresentam grande poluição por dióxido de enxofre ou aquelas próximas da orla marítima, a pintura lhes confere um desempenho superior àquele conferido aos aços carbono”, conclui Catia.

Características técnicas

Os perfis de aço para a construção metálica podem ser classificados em função do processo de fabricação em perfis formados a frio, perfis soldados e perfis laminados (americano e abas planas).

Os perfis formados a frio, explica Alex Sander Clemente de Souza, são obtidos por dobragem (conformação) de chapas planas. “Apresentam grande relação inércia/peso produzindo estruturas leves, além disso, oferecem grande liberdade de forma e dimensões. No entanto, por serem fabricados com chapas de pequena espessura (de 1,5mm a 6,3mm) são mais sensíveis à flambagem local e perda de seção por corrosão”, explica. Tais perfis são aplicados em estruturas de pequeno porte (galpões e coberturas em geral), suporte para fechamentos (terças de cobertura), nas construções com steel frame e em elementos secundários. “Os critérios de dimensionamento deste tipo de perfil são estabelecidos pela NBR 14762:2010 e a norma NBR 6355:2003 apresenta as exigências e tolerâncias dimensionais para as seções formadas a frio”, afirma o engenheiro.

Os perfis laminados do padrão americano, prossegue Souza, apresentam baixa relação inércia/peso e pouca variedade de formas e dimensões, além disso, as espessuras dos elementos da seção seriam variáveis, dificultando a execução das ligações. “Nos perfis laminados de abas planas esses problemas são resolvidos, no entanto, a oferta desses perfis no Brasil ainda é restrita. Os perfis laminados de abas planas possuem geometria da seção em forma de I ou H e são utilizados predominantemente em vigas, pilares e também em estacas”, diz.

A terceira categoria são os perfis soldados, que são obtidos pela soldagem de chapas planas, principalmente em seção tipo I. “O uso desses perfis no Brasil ocorreu em função da baixa oferta de perfis laminados de abas planas. A norma NBR 5884:2005 padroniza os perfis soldados e o seu dimensionamento deverá obedecer aos critérios da NBR 8800:2008 podendo ser utilizados, sobretudo em vigas e pilares ou compondo banzos e diagonais de treliças de piso ou de pontes”, conclui Souza.

Fechamento

As estruturas metálicas se integram com praticamente todos os tipos de fechamentos. “O mais recomendável é que, seja qual for o tipo de fechamento, sua aplicação não comprometa a principal vantagem do uso do aço, que é a rapidez”, diz Carlos Gaspar. Por isso, o vice-presidente de desenvolvimento de mercado da ABCEM afirma ser cada vez mais comum a utilização de painéis e paredes pré-fabricadas, levadas ao local para fixação na estrutura. “Os fechamentos são elementos que, além da estética, integram-se à estrutura dando-lhe a rigidez e a resistência que o

Edifício em aço com fechamento em alvenaria de bloco cerâmico. Foto: Alex Sander Clemente de Souza

requer. Nos fechamentos internos, tanto podem ser utilizados os tradicionais tijolos cerâmicos como as paredes em drywall”, afirma Gaspar. “Nas coberturas se aplicam telhas metálicas, se for o caso. A escolha vai depender das características e detalhes do projeto. No mercado brasileiro existe atualmente uma ampla oferta de produtos que permite a melhor solução para cada projeto”, acrescenta.

O sucesso de uma estrutura em aço está diretamente relacionado com a interação entre a estrutura e os sistemas de vedação ou fechamento. Segundo Souza, tradicionalmente ainda se utiliza fechamento em alvenaria de blocos, “que não é a melhor solução do ponto de vista de racionalização do processo construtivo”. O professor da UFSCar afirma haver alternativas mais eficientes para as vedações e fechamentos em estruturas metálicas que podem agregar vantagens estruturais, construtivas, econômica e aumentando o nível de industrialização da construção. “Mesmo no caso da alvenaria tradicional é possível racionalizar o processo com blocos especiais, mais leves, e técnicas construtivas mais eficientes. Além disso, em se tratando de estruturas de aço, detalhes especiais de ligação estrutura-alvenaria devem ser pensados a fim de se evitar patologias”, diz.

Vantagens

Racionalidade e rapidez são apontadas como as principais vantagens que as estruturas metálicas oferecem para a construção de edifícios e de quaisquer outros tipos de edificações. Carlos Gaspar aponta outras vantagens como a flexibilidade arquitetônica, redução de desperdícios e baixo nível de interferência no meio ambiente. “Produzidas em fábrica e levadas ao local da obra para montagem, têm elevado grau de precisão e se integram com facilidade ao processo da obra. Por serem mais leves que as estruturas convencionais, requerem fundações menos robustas, reduzindo o custo geral do projeto”, diz Gaspar. Segundo ele, o mesmo se aplica ao tempo de construção que, em alguns casos, seria entre 20% e 30% menor que na construção convencional. “Esses ganhos de tempo são importantes, principalmente tratando-se de construções de uso comercial, em que a utilização mais rápida se traduz em ganhos financeiros, que devem ser considerados na escolha do sistema construtivo. O aço permite ainda vãos maiores, que dão total liberdade na ocupação dos espaços, além do melhor aproveitamento da altura interna dos andares”, finaliza.