Construção Steel Frame

Sumário

Atualização: 01 de novembro de 2023

História

O Steel Frame, ou estrutura de aço leve, tem suas raízes na construção tradicional de estruturas em aço.

O uso do aço como material de construção remonta a séculos atrás, com grandes marcos históricos como a Torre Eiffel, construída para a Exposição Universal de Paris em 1889.

No entanto, o desenvolvimento do Steel Frame moderno teve origem nos Estados Unidos, especialmente após a Segunda Guerra Mundial, quando houve uma demanda por soluções rápidas, eficientes e econômicas de construção.

Nesse período, técnicas de construção com estruturas metálicas leves começaram a ser exploradas para atender a essa demanda.

O Steel Frame ganhou popularidade nos Estados Unidos na década de 1960, principalmente no setor de construção de casas e edifícios comerciais de pequeno e médio porte.

O avanço da tecnologia e a disponibilidade de perfis de aço de alta resistência e durabilidade contribuíram para um maior uso desse método construtivo.

Posteriormente, o Steel Frame se expandiu para outros países como Canadá, Austrália e países europeus, que adotaram essa técnica de construção com sucesso.

No Brasil, o uso do Steel Frame começou a se consolidar a partir dos anos 2000, especialmente em regiões com demanda por construções mais rápidas e sustentáveis.

Hoje, o Steel Frame é reconhecido como uma alternativa viável e eficiente para a construção de diferentes tipos de edificações.

A tecnologia evoluiu, novos sistemas construtivos e materiais foram desenvolvidos, e a sustentabilidade se tornou um aspecto cada vez mais importante na escolha desse método construtivo.

Vantagens do Stell Frame

A construção em Steel Frame oferece várias vantagens, incluindo:

Rapidez na construção

O sistema permite uma montagem mais ágil e precisa, resultando em tempos de construção significativamente reduzidos em comparação com a alvenaria tradicional.

Leveza da estrutura

O aço leve utilizado no Steel Frame é muito mais leve do que a alvenaria, o que facilita o transporte e a montagem dos materiais. Além disso, é uma opção interessante para construções em áreas com restrições de carga.

Resistência estrutural

A estrutura de aço oferece resistência superior ao desgaste e deterioração, além de ser mais resistente a abalos sísmicos e condições climáticas adversas.

Flexibilidade arquitetônica

O sistema permite maior flexibilidade no design e na disposição dos espaços, possibilitando a criação de projetos personalizados e adaptáveis às necessidades dos clientes.

Eficiência energética

O uso de isolantes termoacústicos na construção em Steel Frame possibilita um melhor controle da temperatura interna, resultando em maior eficiência energética e redução dos custos de climatização.

Sustentabilidade

A construção em Steel Frame gera menos resíduos em comparação com a alvenaria tradicional, contribuindo para uma construção mais sustentável.

Além disso, o uso de materiais isolantes adequados ajuda a reduzir o consumo de energia e as emissões de carbono.

Manutenção facilitada

A estrutura de aço leve é menos propensa a problemas como rachaduras e infiltrações, exigindo menos investimento em manutenção ao longo do tempo.

Resistência a insetos e fungos

Diferentemente da alvenaria, o aço não é suscetível a ataques de insetos, como cupins, nem ao desenvolvimento de fungos, proporcionando um ambiente mais saudável.

Essas vantagens tornaram a construção em Steel Frame uma opção cada vez mais popular em todo o mundo, tanto para construções residenciais quanto comerciais.

Desvantagens do Stell Frame

Embora a construção em Steel Frame apresente várias vantagens, também existem algumas desvantagens a serem consideradas. São elas:

Custo inicial

O custo inicial da construção em Steel Frame pode ser mais alto em comparação com a alvenaria tradicional. Isso se deve à necessidade de materiais específicos e à necessidade de mão de obra especializada.

Dependência de projetos detalhados

A construção em Steel Frame requer projetos detalhados e precisos, pois qualquer erro ou falta de planejamento pode afetar a montagem e a estabilidade da estrutura.

Exigência de mão de obra especializada

A montagem de uma estrutura em Steel Frame requer mão de obra especializada e treinada, o que pode ser um desafio em algumas regiões com pouca disponibilidade de profissionais capacitados.

Restrições de tamanho e altura

As estruturas em Steel Frame podem ter limitações em termos de altura e tamanho, quando comparadas a edifícios de alvenaria. Grandes estruturas podem exigir elementos adicionais de reforço.

Isolamento acústico

Embora o Steel Frame ofereça isolamento térmico eficiente, o isolamento acústico pode ser um desafio, caso não seja utilizado o isolante acústico adequado ou se houver falta de atenção aos detalhes construtivos.

Reações ao fogo

Embora o aço seja incombustível, os sistemas de revestimento e isolamento utilizados no Steel Frame podem não ser resistentes ao fogo, exigindo a aplicação de medidas adicionais para garantir a segurança contra incêndios.

É importante considerar essas desvantagens ao optar pelo sistema de construção em Steel Frame.

Cada projeto e contexto específico devem ser analisados individualmente para determinar se essa abordagem construtiva é a mais adequada para as necessidades e objetivos do empreendimento.

Métodos de Construção utilizados no Steel Frame

Existem diferentes métodos de construção utilizados no Steel Frame, dependendo das preferências e exigências específicas do projeto.

Alguns dos métodos comuns incluem:

Método Montante e Travessas (M&T)

Nesse método, os perfis verticais, chamados de montantes, são instalados primeiro, seguidos pelos perfis horizontais (travessas). Esse método é bastante utilizado na construção de paredes em Steel Frame.

Método de Painéis

Nesse método, painéis pré-fabricados são montados no local de construção e fixados à estrutura de aço. Esses painéis podem ser fabricados com os revestimentos internos e externos já aplicados, o que agiliza o processo de construção.

Método Híbrido

Esse método combina elementos de montagem no local e elementos pré-fabricados. É comum que os elementos estruturais principais (vigas e pilares) sejam montados no local, enquanto os painéis pré-fabricados são usados nas paredes.

Método de Módulos

Nesse método, a construção é dividida em módulos completos, que são pré-fabricados fora do local de construção e depois montados no local. Esses módulos podem incluir paredes, pisos e até mesmo unidades habitacionais inteiras.

Método SIPS (Structurally Insulated Panels)

Os painéis estruturais isolados (SIPS) são utilizados como elementos pré-fabricados para a construção do Steel Frame. Esses painéis são compostos por uma camada externa rígida, isolamento termoacústico e uma camada interna, e são instalados entre a estrutura de aço.

É importante ressaltar que a escolha do método de construção depende de vários fatores, como o tamanho e a complexidade do projeto, o tempo disponível para a construção, o acesso a mão de obra especializada e a disponibilidade de materiais específicos.

Cada método possui suas próprias vantagens e considerações, e é necessário avaliar qual se adequa melhor às necessidades do projeto em questão.

Processo de construção

Projeto

Um projeto estrutural específico é desenvolvido levando em consideração as características da edificação, como tamanho, número de pavimentos, distribuição dos espaços, entre outros fatores.

Fundação

Assim como em qualquer construção, é necessário realizar o estudo e execução da fundação adequada, de forma a garantir a estabilidade e segurança da estrutura em Steel Frame.

Na imagem abaixo, é possível verificar o desenho da construção em Steel Frame, com etapas a partir da fundação do imóvel, além dos detalhes dos elementos que fazem parte dela.

Montagem da estrutura

Os perfis de aço galvanizado são fixados através de parafusos e conexões metálicas, formando a estrutura. Painéis pré-fabricados são encaixados na estrutura para formar as paredes externas e internas, assim como as lajes e o telhado.

A estrutura do Steel Frame é composta por perfis de aço galvanizado leve, que são dimensionados e montados conforme o projeto.

Esses perfis podem ser em formato de U (perfis chamados de steel studs) para formar as paredes, e perfis em C ou I para formar as vigas e pilares

Isolamento térmico e acústico

Entre os perfis de aço, são instalados materiais isolantes, como lã de rocha ou EPS (isopor), para proporcionar conforto térmico e acústico à edificação.

Instalações elétricas e hidráulicas

As instalações elétricas e hidráulicas são realizadas dentro das paredes e lajes, por meio de dutos e conduítes específicos para essa finalidade.

Painéis

Painéis pré-fabricados são encaixados nos perfis da estrutura para formar as paredes externas e internas.

Esses painéis podem ser compostos por placas de OSB (painel de madeira revestido de orientação estrutural), placas cimentícias ou placas de gesso acartonado.

Eles oferecem rigidez e resistência, além de permitir a instalação rápida e eficiente de elementos como janelas e portas.

Isolamento térmico e acústico

Entre os perfis de aço e nos vãos dos painéis, são instalados materiais isolantes, como lã de rocha, lã de vidro, poliestireno expandido (EPS) ou outros materiais apropriados.

Esses isolantes proporcionam conforto térmico, reduzem a transferência de ruídos e garantem eficiência energética na edificação.

Instalações elétricas e hidráulicas

No Steel Frame, as instalações elétricas e hidráulicas são embutidas nas paredes e lajes.

São utilizados conduítes e dutos específicos para a passagem dos cabos elétricos, tubulações de água e esgoto, oferecendo assim uma solução limpa e organizada.

Revestimentos

Os acabamentos internos e externos podem variar de acordo com a preferência do cliente.

Podem ser utilizados diversos tipos de revestimentos, como argamassa texturizada, pintura, cerâmica, madeira, entre outros.

Sustentabilidade

A construção em Steel Frame apresenta várias características sustentáveis, como a redução do uso de água e energia durante a construção, o baixo impacto ambiental pela geração de resíduos menores em comparação à construção tradicional, além de oferecer uma maior eficiência energética com sistemas de isolamento adequados.

Acabamentos

Após a montagem da estrutura e instalações, são realizados os acabamentos finais, como revestimentos internos e externos, pintura, pisos e outros.

As principais vantagens da construção em Steel Frame incluem maior rapidez na execução, menor geração de resíduos, possibilidade de isolamento térmico e acústico eficiente, maior levez

O custo de construção do Steel Frame no Brasil

O custo de construção do Steel Frame no Brasil pode variar dependendo de vários fatores, como tamanho e complexidade do projeto, região geográfica, acabamentos e materiais utilizados, mão de obra, entre outros.

Em geral, o custo inicial da construção em Steel Frame costuma ser um pouco mais alto do que a alvenaria tradicional, devido à necessidade de materiais específicos e à exigência de mão de obra especializada.

No entanto, é importante ressaltar que a construção em Steel Frame pode trazer benefícios econômicos a longo prazo, como menor tempo de construção, redução dos custos de energia e manutenção, além de possibilitar maior eficiência energética.

Para obter um valor preciso e mais adequado ao seu projeto, é recomendado consultar profissionais da área, como engenheiros, arquitetos e construtoras especializadas em Steel Frame, que poderão realizar uma análise detalhada e fornecer uma estimativa de custo mais precisa com base nas especificidades do projeto em questão.

Norma técnica de Steel Frame

A tecnologia conta atualmente com uma norma técnica específica, a NBR 16.970:2022 - Light Steel Framing - Sistemas construtivos estruturados em perfis leves de aço formados a frio, com fechamentos em chapas delgadas, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Sua abordagem é dividida em três partes: desempenho, projeto estrutural e interface entre sistemas. Vamos explorar brevemente cada uma dessas partes:

Um resumo da Norma Steel Framing ABNT NBR 16970

Fonte: https://conteudo.espacosmart.com.br/norma-abnt-light-steel-framing/ de 27 de maio de 2022

Uma data histórica para a construção civil, no dia 25 de maio de 2022 foi aprovada a Norma Brasileira de Light Steel Framing, que regulamenta o sistema construtivo.

A ABNT NBR 16970, nomeada como Light Steel Framing: Sistemas construtivos estruturados em perfis leves de aço conformados a frio, com fechamento em chapas delgadas é composta por três partes:

Parte 01 - ABNT NBR 16970- 1:2022 - Desempenho

Parte 02 - ABNT NBR 16970- 2:2022 - Projeto estrutural

Parte 03 - ABNT NBR 16970- 3:2022 - Interface entre sistemas

Parte 1 - DESEMPENHO

Esta parte da norma define os requisitos para os componentes e desempenho do sistema Light Steel Framing. Além de determinar os usos para edificações residenciais e não residenciais de até dois pavimentos.

Norma Steel Framing Figura 1 - Desenho esquemático dos componentes do sistema light steel frame - Fonte ABNT 16970 Os principais requisitos tratados são:

Elementos de fundação

Deve ser projetada seguindo as diretrizes de características do solo e do projeto estrutural. Atendendo aos requisitos de estanqueidade à fonte de umidade vinda do solo.

Componentes e elementos estruturais

Descreve sobre os tipos, especificações e requisitos mínimos de perfis utilizados no sistema Steel Frame. Também discorre que as fitas metálicas e chapas gusset terão suas dimensões definidas em projeto, mas devem atender aos mesmos requisitos de material especificados para os perfis.

Para realizar a união dos elementos construtivos do sistema são utilizados fixadores, eles garantem a junção perfeita sem sofrer deformações e rupturas. A norma determina os tipos de parafusos, locais de aplicação e os requisitos para os elementos de fixação.

Componentes de fechamento e revestimento da vedação vertical

São descritas as opções de materiais para vedações verticais internas e externas, detalhando os requisitos mínimos para cada tipo de material, que são:

• Chapas de fibrocimento sem amianto;

• Chapa de gesso para Drywall;

• Chapa de gesso revestida com fibra de vidro;

• Chapa de OSB (Oriented Strand Board);

• Chapa de compensado;

• Sidings (cimentício, PVC e OSB);

• Basecoat;

• Sistema EIFS.

Componentes de fechamento da vedação horizontal

Os elementos estruturais que compõe a base de piso e forros do sistema, devem seguir os requisitos de desempenho estabelecidos, estes componentes são as:

• Chapas de fibrocimento;

• Chapas de OSB;

• Chapas de gesso para Drywall;

Quando utilizado elementos de concreto para piso, devem atender aos requisitos mínimos estabelecidos por suas respectivas normas.

Isolantes

Os materiais isolantes contribuem para o desempenho termoacústico e a durabilidade. Eles podem ser utilizados em vedações verticais internas e externas, sistemas de piso e sistema de cobertura. Especificando os requisitos mínimos e as características para estes materiais, sendo eles:

• Banda Acústica;

• EPS e XPS;

• Lã de PET;

• Lã de Vidro;

• Lã de Rocha.

Barreiras de vapor e umidade

É utilizada no sistema uma membrana que cria uma barreira para o vapor e umidade não entrarem na cavidade da parede. Ela deve atender as especificações e requisitos mínimos descritos.

Desempenho

As edificações residenciais e não residenciais devem atender aos critérios de projeto e normas da ABNT. Atendendo os requisitos para:

• Sistema de estrutura;

• Sistema de vedações verticais;

• Subsistema de piso;

• Subsistema de cobertura;

• Durabilidade;

• Manutenibilidade da edificação;

Parte 2 - PROJETO ESTRUTURAL

Esta parte da norma estabelece os requisitos gerais para projeto e dimensionamento das estruturas de aço que fazem parte do sistema.

Norma Steel Framing Figura 2 - Visão geral do sistema LSF e seus componentes - Fonte ABNT 16970

Princípios Gerais de Projeto

Explica características do sistema e sobre o alinhamento de painéis, além de:

• Excentricidades toleradas

• Estrutura de cobertura

• Conceituação da estrutura LSF para cobertura

• Requisitos do projeto

• Avaliação de conformidade do projeto

• Memorial de cálculo

• Desenhos do projeto

• Análise e dimensionamento da estrutura e seus elementos;

Materiais

Discorrido sobre as características do aço estrutural e materiais de ligação utilizados, como parafusos autobrocantes, autoatarraxantes e sobre barras e suas ligações.

Ancoragens da estrutura nas fundações

São utilizadas barras de ancoragem para fixação da estrutura na fundação, que são chamados de chumbadores. Esta fixação pode ser feita por ancoragens com adesivos químicos e ancoragem mecânica, as quais são descritas na norma;

Resistência e rigidez das contenções

Relaciona-se aos esforços resistentes de cálculo e as rigidezes mínimas de cálculo que as contenções laterais dos montantes ou outros elementos comprimidos e de vigas devem ter para que sejam efetivos.

Deslocamentos máximos

São descritos valores máximos de deslocamentos verticais, horizontais e sobre estabilidade lateral.

Vibrações em Pisos

Trata dos princípios básicos para realizar análises dinâmicas de estruturas de pisos que suportam lajes submetidas a ações induzidas por pessoas ou multidões. Tratando da avaliação simplificada para o caminhar de pessoas e critérios de aceitabilidade da resposta da estrutura em relação ao conforto na ocupação do piso.

Parte 3: INTERFACES ENTRE SISTEMAS

Estabelece os requisitos e detalhes construtivos para interfaces entre os sistemas como entre paredes e pisos, externos e internos, entre paredes e esquadrias, entre paredes ou pisos e instalações. A norma se aplica para edificações residenciais e não residenciais de até dois pavimentos.

Norma Steel Framing - Interfaces entre sistemas - Fonte NBR 16970

Interface entre sistemas de paredes

Para garantir um bom desempenho e durabilidade os projetos devem seguir os detalhes construtivos e interfaces entre os sistemas, que são:

• Paredes e esquadrias;

• Interface entre as paredes, instalações e fundação;

• Interfaces entre sistemas mistos;

• Interface entre parede e laje;

• Interface entre fixações de elementos construtivos.

Interface entre sistemas de piso

Descreve sobre as características e a composição do sistema de piso.

Interface entre sistemas de forros

Descreve sobre as características e a composição do sistema de forro.

Interface entre sistemas de cobertura

Atenta-se aos detalhes de interface entre a cobertura e demais elementos relacionados ao sistema de cobertura.

Interface entre instalações prediais

Relata sobre interferências entre instalações prediais e elementos da estrutura que devem ser evitadas, explicando detalhes sobre as instalações de:

• Gás;

• Tubulações de instalações de água fria e quente, pluviais e de esgoto;

• Instalações elétricas;

• Instalações SPDA;

• Instalações de ar-condicionado.

Fixação de peças suspensas

Explica as formas de fixações de objetos em forros e em paredes.

Tipos de fixação

Relata sobre os tipos e como devem ser as fixações na chapa de Drywall interna, nos perfis de aço e nos reforços.

Ancoragens Especiais

Sistemas especiais de ancoragem devem utilizar fixadores e elementos estruturais que atendam ao dimensionamento.

Usos especiais

Discorre sobre a utilização do sistema de forma especial, como no revestimento de churrasqueiras, lareiras e ambientes agressivos;

Sistemas de impermeabilização

Detalhes sobre impermeabilização de áreas molhadas e molháveis.

Steel frame: fotos inspiradoras

Fonte: https://www.decorfacil.com/steel-frame/ de 1 de novembro de 2023

Imagem 1 – Casa moderna, construída em Steel Frame, com frente em vidro. Destaque para a delicadeza das estruturas das vigas e colunas.

Imagem 2 – Imóvel com dois pavimentos em Steel Frame com estilo moderno e inovador.

Imagem 3 – Fachada de casa contemporânea, construída em Steel Frame, com muito espaço aberto.

Imagem 4 – Parte interna da casa em Steel Frame com placas sem acabamento para um design rústico.

Imagem 5 – Construção com dois pavimentos em Steel Frame e acabamento em madeira.

Imagem 6 – Casa no estilo chalé com estrutura em Steel Frame, dois pavimentos e área externa com lareira.

Imagem 7 – Outra opção super moderna de imóvel em Steel Frame, com paredes de vidro para valorizar a vista externa da residência.

Imagem 8 – Entrada da casa em Steel Frame com acabamento em vidro e madeira para combinar com as estruturas de aço.

Imagem 9 – Essa casa super estilosa, feita em Steel Frame, ficou perfeita com os acabamentos escolhidos.

Imagem 10 – Prédios pequenos, de até quatro andares, por exemplo, podem ser construídos com estrutura em Steel Frame.

Imagem 11 – Casas sobrados ou com mais de dois pavimentos também podem ser construídas em Steel Frame.

Imagem 12 – Vista para a garagem e fachada da residência em Steel Frame com design industrial.

Imagem 13 – Casa contemporânea em Steel Frame com tijolo à vista ornando com as paredes em vidro.

Imagem 14 – Edifício com três andares de design moderno construído em estrutura de Steel Frame.

Imagem 15 – Exemplo contemporâneo de construção em Steel Frame com varandas em pavimentos diferentes.

Imagem 16 – Mais uma inspiração contemporânea de construção Steel Frame com acabamento em madeira e vidro.

Imagem 17 – Ideia de construção moderna de três andares em Steel Frame; destaque para o acabamento em placas de cimento.

Imagem 18 – O pé-direito duplo da residência fica aparente com as grandes janelas de vidro da construção em Steel Frame

Imagem 19 – A casa no lago ficou perfeita em Steel Frame; destaque para o local de estacionamento para o barco.

Imagem 20 – Casa moderna em Steel Frame com varanda coberta.

Imagem 21 – Vista interna da casa em Steel Frame com pé direito duplo e mezanino. Destaque para a clara boia que aumenta a entrada de luz natural nos ambientes.