Steel Frame Resiste a Terremoto? O Teste que Provou

Em junho de 2025, pesquisadores da UC San Diego e da Johns Hopkins University construíram um edifício de 10 andares inteiramente em aço conformado a frio e o colocaram sobre o maior simulador sísmico ao ar livre do planeta. Foram 18 simulações de terremotos reais, incluindo reproduções do Loma Prieta (magnitude 6,9, que devastou São Francisco em 1989) e do Northridge (magnitude 6,7, que atingiu Los Angeles em 1994). O resultado, nas palavras da líder do projeto, Profa. Tara Hutchinson: o sistema estrutural manteve sua integridade.

Na Berkahn, acompanhamos o teste CFS10 com atenção especial porque o material utilizado nesse edifício é tecnicamente idêntico ao que usamos em nossas obras de Light Steel Frame (LSF). Quando a academia valida o sistema que uma construtora adota, vale entender em detalhes o que foi testado, como foi testado e o que os dados significam para quem está construindo no Brasil.

O que é o projeto CFS10 e o que foi testado?

O edifício testado tem 10 andares e aproximadamente 30 metros de altura, construído 100% em Cold-Formed Steel (CFS), que é a nomenclatura técnica americana para o que no Brasil chamamos de Light Steel Frame. São os mesmos perfis de aço galvanizado, conformados a frio a partir de chapas com espessuras entre 0,8 mm e 6,35 mm. As peças, os processos e a lógica de montagem são idênticas. A diferença é apenas o nome.

O projeto foi batizado de CFS10 (Cold-Formed Steel, 10 andares) e é liderado pela Profa. Tara Hutchinson, do Departamento de Engenharia Estrutural da UC San Diego, em parceria com o Prof. Ben Schafer, da Johns Hopkins University. A construção combinou três métodos de montagem para demonstrar a versatilidade do sistema: o primeiro pavimento foi erguido peça a peça no local (stick-frame), os andares intermediários usaram painéis pré-fabricados e os superiores utilizaram módulos volumétricos 3D. O prédio incluía escadas, sistemas de sprinklers, tubulações de gás pressurizadas e equipamentos de climatização no topo, simulando um edifício residencial multifamiliar real.

O teste aconteceu no Large High-Performance Outdoor Shake Table (LHPOST6), localizado no Englekirk Structural Engineering Center, em San Diego. É uma das três maiores mesas vibratórias do mundo e a única ao ar livre, o que permite testar edifícios acima de 27 metros de altura. Nenhum outro laboratório no planeta tem essa capacidade. A mesa recebeu uma modernização de US$ 17 milhões da National Science Foundation (NSF) em 2022, passando a operar em 6 graus de liberdade: movimentos horizontais, verticais, laterais e rotacionais nos três eixos, reproduzindo as condições reais de um terremoto.

O Steel Frame resiste a terremotos? Resultados dos 18 testes

O edifício foi instrumentado com quase 1.000 sensores para medir aceleração, deslocamento e deformações locais. O modelo numérico que antecedeu os testes usou mais de 350.000 linhas de código e 17.000 elementos, segundo os pesquisadores da Johns Hopkins.

Foram 18 simulações de intensidade crescente, usando registros de terremotos reais. Três dessas simulações atingiram ou superaram o nível MCE (Maximum Credible Earthquake), que é o parâmetro máximo que engenheiros projetistas devem considerar ao dimensionar um edifício nos Estados Unidos. A mesa pode carregar até 2.000 toneladas métricas e acelerar a pelo menos 1g. No topo de um prédio de 10 andares, essas acelerações podem atingir 3g.

"Apesar das 18 simulações, incluindo três muito grandes iguais ou acima do que engenheiros projetistas devem considerar, o sistema estrutural portante manteve sua integridade." — Profa. Tara Hutchinson, UC San Diego

Os pesquisadores esperavam danos nos componentes não estruturais (revestimentos, acabamentos), mas as escadas permaneceram funcionais após todos os testes, um dado relevante porque escadas são a rota de evacuação em emergências.

Joel Conte, professor de engenharia estrutural da UC San Diego, destacou que um aspecto importante de estruturas sismicamente resilientes é que elas podem ser reutilizadas rapidamente após os terremotos e reparadas com facilidade.

Por que o teste CFS10 é importante para normas de construção?

Atualmente, os códigos de construção dos Estados Unidos (ASCE 7-22) limitam edifícios em CFS a 65 pés (aproximadamente 20 metros, ou 6 andares). O CFS10 testou um edifício que excede esse limite em 4 andares, atingindo 100 pés e 10 andares. Os resultados indicam que o limite pode ser ampliado com segurança, mesmo em áreas com alta atividade sísmica.

Se confirmado após a análise completa dos dados, isso alterará os códigos americanos e terá repercussão nas normas de outros países, incluindo o Brasil.

O teste é a culminação de 8 anos de pesquisa colaborativa entre as duas universidades. Antes do CFS10, foram realizados testes em escala crescente: um edifício de 2 andares em 2013 (projeto CFS-NEES) e um de 6 andares em 2016 (projeto CFS-HUD), ambos com resultados positivos. Cada teste validou o anterior e justificou o próximo.

Como o aço leve resiste a terremotos? A física explicada

A força que um terremoto exerce sobre um edifício é calculada pela Segunda Lei de Newton: F = m × a. Em um terremoto, a aceleração do solo é a mesma para todos os edifícios em determinada localidade. O que muda é a massa.

Um edifício em Steel Frame pesa entre 60 e 100 kg/m², enquanto um edifício equivalente em alvenaria convencional pesa entre 1.200 e 1.500 kg/m². Um edifício mais leve simplesmente experimenta forças sísmicas proporcionalmente menores.

Além do peso, o comportamento do material faz diferença. O aço é dúctil: ele se deforma antes de romper, absorvendo energia no processo. O aço pode se alongar até 22% antes de falhar, dando aviso visual de que algo está errado. Concreto e alvenaria são frágeis: quando submetidos a forças que excedem sua capacidade, colapsam de forma súbita.

Nas estruturas em CFS e LSF, a energia sísmica é dissipada através de múltiplos mecanismos simultâneos: deformações nas conexões parafusadas entre revestimento e estrutura, tensão diagonal nas fitas de contraventamento e efeito de campo de tração nos painéis de revestimento. A redundância de milhares de conexões por parafusos auto-atarraxantes cria um sistema com enorme capacidade de absorção.

A norma que governa o projeto sísmico de estruturas em CFS nos Estados Unidos, Canadá e México é a AISI S400-20. Para paredes de cisalhamento em CFS, o fator de modificação de resposta (R) é 6,5, um dos mais altos entre todos os sistemas construtivos.

Como o Steel Frame se comportou em terremotos reais?

Testes em laboratório são essenciais, mas terremotos reais oferecem validação em condições que nenhum simulador reproduz completamente.

No Chile, o terremoto de 2010 (magnitude 8,8, o sexto maior da história registrada) provocou o colapso completo do edifício Torre Alto Rio, de 15 andares em concreto armado. Dos cerca de 2.000 edifícios altos em concreto na zona afetada, aproximadamente 50 necessitaram de demolição ou intervenção estrutural pesada. Edifícios em aço tiveram desempenho satisfatório com danos limitados, majoritariamente em elementos não estruturais.

Na Nova Zelândia, após o terremoto de Christchurch em 2011, o primeiro edifício a retornar à operação foi uma estrutura em aço, com desvio residual de apenas 0,1%. Após o desastre, a participação de mercado do aço estrutural na Nova Zelândia subiu para mais de 80%.

O Brasil tem terremotos? O que a norma brasileira exige?

O Brasil registra em média 166 terremotos por ano, segundo dados sismológicos nacionais. Em janeiro de 2024, foi medido o maior terremoto já registrado em solo brasileiro, com magnitude 6,6, próximo a Tarauacá, no Acre.

A única morte causada por terremoto na história registrada do país ocorreu em dezembro de 2007 em Itacarambi, Minas Gerais, quando um tremor de magnitude 4,9 provocou o colapso de uma parede. As casas afetadas eram de alvenaria simples, executadas sem maiores cuidados técnicos.

A NBR 15421, revisada em 2023, é a norma brasileira para projeto de estruturas resistentes a sismos. A NBR 16970:2022, que normatiza o Light Steel Frame no Brasil, contempla explicitamente carregamentos sísmicos e eólicos em sua Parte 2 (Projeto Estrutural).

O que o teste CFS10 representa para o Steel Frame no Brasil?

O dado técnico mais relevante para o mercado brasileiro é a equivalência absoluta entre CFS e LSF. Os perfis, montantes, vigas de piso e trilhos do edifício testado na UC San Diego são idênticos aos componentes utilizados em uma obra de Steel Frame no Brasil. Os resultados do CFS10 se aplicam diretamente ao sistema construtivo usado no país.

Para quem planeja construir uma residência de alto padrão ou um edifício comercial, o teste oferece uma evidência difícil de contestar. O sistema construtivo foi submetido ao ensaio mais rigoroso já realizado para esse tipo de estrutura e manteve integridade completa após 18 simulações, monitorado por quase 1.000 sensores, validado por duas das universidades mais respeitadas do mundo.

O mercado brasileiro de LSF está em expansão: crescimento de 60% nos últimos anos segundo a ABCEM, com a produção de perfis galvanizados crescendo 27,7% em 2023 versus 2022. A barreira principal é cultural: a percepção de que estrutura leve é estrutura frágil. Os dados do CFS10 ajudam a desmontar esse mito com evidência científica, não com opinião.

O que a ciência comprova sobre Steel Frame e sismos?

O teste CFS10 representa a validação científica mais rigorosa já realizada para estruturas em aço conformado a frio. Duas universidades de referência mundial, 8 anos de pesquisa, quase 1.000 sensores, 18 simulações de terremotos reais. O sistema construtivo que a Berkahn utiliza em seus projetos de Light Steel Frame foi aprovado nesse ensaio.

Ben Schafer, co-líder do projeto, declarou que o aço conformado a frio atende às demandas de habitações de alto desempenho, incombustíveis, rápidas de construir, confiáveis e resilientes, e que a pesquisa pode abrir caminho para que esse material se torne a solução preferida para engenheiros no mundo inteiro.

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