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ANÁLISE DO PROCESSO DE PROJETO DE UM EMPREENDIMENTO EM ESTRUTURA METÁLICA DE AÇO Renata TEIXEIRA Arq., M.Sc. pelo Programa de Pós Graduação em Engenharia de Estruturas da UFMG. Rua Castelo de Lamego, no.616 / 401, CEP 31.331-130, Belo Horizonte (MG) Brasil - Correio eletrônico: renatabacelar@task.com.br Cícero STARLING Prof. Adjunto, M.Sc., Dr.Sc., Departamento de Engenharia de Materiais e Construção da Escola de Engenharia da UFMG. Rua Espírito Santo, n° 35, CEP 30.160-030, Belo Horizonte (MG) Brasil - Correio eletrônico: starling@demc.ufmg.br Paulo ANDERY Prof. Adjunto, M.Sc., Dr.Sc., Departamento de Engenharia de Materiais e Construção da Escola de Engenharia da UFMG. Rua Espírito Santo, n° 35, CEP 30.160-030, Belo Horizonte (MG) Brasil - Correio eletrônico: paulo@demc.ufmg.br RESUMO Este estudo analisa o processo de projeto de um empreendimento na região de Belo Horizonte - MG que utiliza estrutura metálica de aço. Como ferramentas, durante a execução da obra, utilizou- se o método de entrevistas com os agentes de projeto envolvidos no empreendimento, observação in loco e análise documental dos projetos desse empreendimento. Como resultados, são apresentados alguns problemas freqüentes observados no estudo que têm como causas falhas no processo de projeto de construções metálicas e, em especial, no processo de projeto estrutural metálico. Conclui-se que o processo de projeto do empreendimento é ineficiente em vários aspectos, principalmente com relação: à escolha tardia do sistema estrutural metálico, à falta de compatibilização entre a estrutura e as demais especialidades técnicas de projeto, às deficiências no desenvolvimento e detalhamento dos projetos e às carências nas especificações de materiais e componentes construtivos industrializados complementares à construção metálica. Estes aspectos ineficientes contribuem para diminuir a qualidade final do empreendimento, evidenciando que são necessários avanços no processo de projeto de construções metálicas. Palavras-chaves: processo de projeto, construções metálicas, projeto estrutural 1. INTRODUÇÃO É sabido que, desde a década de 80, o mercado da construção civil vem sofrendo mudanças que obrigaram as empresas envolvidas com a construção de edifícios a buscarem alternativas para aumentar a produtividade e a qualidade do ambiente construído (Fabrício, 2002). Para se atingir os atuais níveis de exigência do mercado quanto à qualidade e produtividade, a utilização da construção metálica apresenta-se como uma alternativa interessante devido à industrialização da estrutura. É sabido que a construção metálica possui potencialidades inerentes como rapidez construtiva, leveza, maior espaço útil e menor desperdício, a despeito do aparente custo mais elevado da estrutura. Porém, como qualquer outro sistema construtivo, o mesmo também pode apresentar deficiências no processo de projeto e, conseqüentemente, no processo de produção. Estas deficiências no processo projetual devem ser diagnosticadas e corrigidas. Uma construção que utiliza a estrutura industrializada, como a metálica, deve necessitar ainda mais de qualidade no processo projetual para o pleno aproveitamento de suas potencialidades. Investigando-se o processo de projeto e, em especial, o processo de projeto estrutural, espera-se que eventuais deficiências projetuais deste sistema construtivo sejam identificadas com mais clareza. Pode-se encontrar na literatura vários trabalhos sobre o processo de projeto na indústria da construção civil. Para os objetivos do presente trabalho, destacam-se os conceitos de projeto simultâneo (Fabrício, 2002), a proposição de um novo referencial normativo para a qualificação das empresas de projeto por Melhado & Cambiaghi (2006), o manual de escopo de projeto e serviços de estrutura (ABECE, 2007) e o manual de contratação dos serviços de arquitetura e urbanismo (AsBEA, 2007). Também são encontrados alguns estudos específicos envolvendo o processo de projeto em construções metálicas, por exemplo, Castro (1999), Pravia & Betinelli (1998), Moraes (2000) e Bauermann (2002). De uma forma geral, esses trabalhos promovem uma análise crítica da forma tradicional seqüencial (não simultânea) de elaboração do projeto e propõem melhorias neste processo. Adicionalmente, estes estudos identificam patologias em construções metálicas, sem associá-las diretamente com eventuais causas dentro do processo de elaboração dos projetos do empreendimento. Em um estudo recente mais abrangente, Teixeira (2007) analisou e promoveu um amplo diagnóstico do processo de projeto de construções metálicas, em particular do processo de projeto estrutural. No estudo, a autora planejou e realizou entrevistas junto a 11 escritórios de projeto estrutural especializados em estruturas metálicas representativos na região de Belo Horizonte - MG. Por influenciarem o processo de projeto estrutural, também foram entrevistados os demais agentes envolvidos com empreendimentos que utilizam estruturas metálicas e atuantes na mesma região, incluindo, 7 escritórios de projeto arquitetônico, 2 escritórios de coordenação de projetos, 2 construtoras e 3 fabricantes e montadores da estrutura. Como parte do referido trabalho, o presente estudo objetivou avaliar como os projetos de um empreendimento que utiliza estrutura metálica são executados na obra e validar o que foi constatado no estudo mais abrangente realizado junto aos agentes envolvidos no processo de projeto. Nesse sentido, foi desenvolvido um estudo de caso em um empreendimento real, com acompanhamento principalmente da execução do projeto estrutural desde a etapa de execução das fundações até a etapa de execução dos acabamentos, procurando acompanhar todo o processo produtivo de um empreendimento que utiliza estrutura metálica. Também objetivou identificar correlações entre prováveis falhas no desenvolvimento do processo de projeto estrutural que se evidenciaram durante a obra, ocasionando diversos inconvenientes, perdas e retrabalhos. Espera-se que este trabalho possa contribuir para o aprimoramento da gestão do processo de projeto de construções metálicas, alertando para a necessidade de um melhor desenvolvimento integrado dos projetos. 2. METODOLOGIA No presente trabalho, não foi realizado um acompanhamento direto do desenvolvimento do processo de projeto do empreendimento, mas, principalmente, uma análise do resultado do processo de projeto durante sua execução na obra. Para isto, além da observação in loco, foram realizadas entrevistas com os agentes do processo de projeto do empreendimento e desenvolvida a análise documental dos projetos desta obra. Dessa forma, entrevistou-se: (a) a empresa contratante, coordenadora dos projetos e responsável pela construção; (b) a empresa de arquitetura; (c) a empresa responsável pelos projetos de engenharia; (d) a empresa responsável pelo projeto estrutural e (e) a empresa fabricante da estrutura. Os aspectos abordados nas entrevistas foram baseados nos trabalhos de Fabrício (2002) e Melhado & Cambiaghi (2006), porém, sendo adaptados ao processo de projeto estrutural de construções metálicas. Dentre outros tópicos, foram abordados nas entrevistas aspectos relativos: (a) à caracterização das empresas; (b) à forma de contratação das empresas; (c) à escolha do sistema estrutural; (d) aos requisitos de projeto; (e) às análises das entradas, da elaboração e das saídas dos projetos; (f) à relação entre projetistas e (g) à gestão da documentação. As entrevistas foram gravadas e foi feita a transcrição interpretativa das idéias obtidas. Os dados foram agrupados em tabelas, possibilitando o desenvolvimento de correlações e análises dos mais diversos aspectos do processo de projeto do empreendimento. Detalhes dos resultados obtidos nas entrevistas estão sendo omitidos, por motivo de falta de espaço, sendo apresentadosem Teixeira (2007). O empreendimento em análise no estudo de caso se caracteriza como um edifício comercial com aproximadamente 3.300m2 de construção, distribuídos em 2 blocos com 3 pavimentos de andares corridos cada. O edifício foi executado com colunas e vigas metálicas, combinadas com lajes tipo steel deck. O fechamento externo foi em alvenaria de blocos de concreto celular autoclavado e as instalações elétricas e hidráulicas foram aparentes ou sob shafts e piso elevado. A escolha desse empreendimento se deveu ao fato de ser considerado de andares múltiplos, onde havia uma grande relação entre os diversos agentes do empreendimento. O empreendimento se localizava na região de Belo Horizonte - MG, o que possibilitou facilitou visitas freqüentes ao canteiro. Além disso, todos os agentes envolvidos no processo de projeto do empreendimento também pertenciam à mesma região foco do estudo. A observação in loco aconteceu desde o início da montagem da estrutura até a etapa de acabamento. Dessa forma, foi possível presenciar a execução de quase todas as etapas do processo de projeto na obra e evidenciar as interferências entre as várias especialidades técnicas de projeto. Nas visitas à obra, foi possível vivenciar os problemas, na maioria das vezes, no momento em que aconteciam, e então procurar relação destes com o processo de projeto. Devido ao acesso aos projetos das diversas especialidades, foi possível traçar correlações entre as observações feitas durante as visitas à obra e o processo de projeto do empreendimento, em particular, do processo de projeto estrutural. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Devido a um acordo de sigilo, adotou-se um código para cada agente envolvido no processo de projeto que foi identificado para o empreendimento em questão. A empresa EC-CO foi a empreendedora e usuária da edificação em estudo. Sua equipe interna de engenharia e arquitetura foi a responsável pela elaboração do estudo preliminar de arquitetura a partir das necessidades por ela diagnosticadas. Também foi a empresa responsável pelas contratações das empresas de projeto e de construção e foi a coordenadora de contratos e projetos. A empresa EC- A foi a responsável pelo desenvolvimento do projeto arquitetônico a partir dos estudos desenvolvidos pela empresa EC-CO. A empresa EC-Eb foi contratada como responsável por todos os projetos de engenharia (hidráulica, elétrica, estruturas, fundações e cabeamento estruturado) e pela compatibilização dos mesmos com o projeto arquitetônico. Como não é especialista em estruturas metálicas, subcontratou o profissional EC-Ea para desenvolver o projeto estrutural metálico. O profissional EC-Ea trabalhou como autônomo neste projeto pois era funcionário de uma outra empresa de projetos, não fazendo parte do corpo de profissionais da empresa EC-Eb. O foco deste profissional é o desenvolvimento de projetos estruturais metálicos industriais, tendo desenvolvido poucos projetos de edifícios de andares múltiplos. A fabricação da estrutura ficou a cargo da empresa EC-F que foi contratada após o desenvolvimento dos projetos. Apesar desta também desenvolver projeto estrutural de construções metálicas, já recebeu o projeto estrutural desenvolvido pelo profissional EC-Ea. Através da realização das entrevistas com os profissionais envolvidos no processo de projeto do empreendimento, foi possível ponderar algumas observações. Além das necessidades de se criar espaço físico para departamentos para a empresa EC-CO, o custo final da obra e o prazo para finalização da mesma foram os principais delimitadores nas especificações dos requisitos de projeto. Não houve o desenvolvimento de um programa de necessidades (briefing), tendo sido repassados em reuniões os requisitos de projeto aos profissionais EC-A e EC-Eb pelo estudo preliminar de arquitetura desenvolvido pela empresa EC-CO. O profissional EC-Ea, responsável pelo desenvolvimento do projeto estrutural metálico, não participou de nenhuma reunião junto aos demais agentes de projeto e não acompanhou o desenvolvimento da construção. Recebia todas as informações necessárias pela empresa EC-Eb. A opção pela estrutura metálica aconteceu tardia e posteriormente à contratação das empresas e ao desenvolvimento do estudo preliminar de arquitetura. O prazo curto para o desenvolvimento da construção e a necessidade de grandes vãos livres foram decisivos na escolha da estrutura metálica. O profissional EC-Ea não participou das reuniões para escolha do sistema estrutural. Durante o desenvolvimento do projeto arquitetônico, EC-A foi assessorada por EC-Eb que por sua vez foi assessorado por EC-Ea quanto às questões estruturais. Nas reuniões entre as empresas EC-CO, EC-Eb e EC-A, várias questões sobre a interface entre os projetos arquitetônico, estrutural e demais disciplinas de projeto foram discutidas. A comunicação entre os projetistas foi relatada como intensa e sempre havia reuniões com a presença de EC-CO, EC-A e EC-Eb. Nestas, os pontos conflitantes e exigências de todos os projetos eram esclarecidos e eram definidas as diretrizes dos projetos. No estudo mais abrangente de Teixeira (2007), não envolvendo um empreendimento específico, mas focado nas empresas de projeto e dos demais agentes envolvidos, foram levantados alguns dos problemas mais freqüentes provenientes de deficiências no processo de projeto de construções metálicas. Com base nas informações resultantes das entrevistas com os agentes envolvidos no processo de projeto do empreendimento, nas observações in loco e na análise dos projetos das diversas especialidades, puderam-se confrontar problemas provenientes de deficiências no processo de projeto (em particular, de projeto estrutural) específicos do empreendimento em estudo com aqueles relatados por Teixeira (2007). Segundo Teixeira (2007), um desses problemas refere-se às ligações entre os elementos da estrutura metálica. Estas, quando não detalhadas adequadamente são problemáticas e podem comprometer a montagem no canteiro de obras, diminuindo a agilidade da construção e aumentando o custo da estrutura devido à prováveis retrabalhos. Problemas referentes à etapa de detalhamento da estrutura normalmente só podem ser percebidos durante a montagem da mesma. No empreendimento do estudo de caso, foi possível encontrar erro no gabarito das furações em apenas uma ligação, porém, houve grandes problemas durante o aparafusamento da estrutura devido ao pequeno espaço disponível para movimentação das ferramentas. Na etapa de detalhamento, o profissional responsável, ao trabalhar apenas com elevações e cortes, não conseguiu visualizar estas interferências. A modelagem 3D, comumente utilizada em projetos mecânicos, se utilizada em algumas ligações complexas, poderia ajudar a prever tais problemas. Quando ocorrem em empreendimentos que utilizam estrutura metálica, devido à industrialização da construção, problemas relacionados com interferências entre projetos podem exigir que componentes estruturais tenham que ser refabricados ou gerar improvisações nas demais especialidades de projeto, aumentando o custo final da obra e o tempo para execução da mesma. Segundo Teixeira (2007), as causas deste tipo de problema também podem estar associadas ao processo de projeto, envolvendo a escolha tardia do sistema estrutural metálico, mudança nos requisitos de projeto já com a obra em andamento, comunicação insuficiente entre projetistas, falta de coordenadores de projeto ou coordenação ineficiente e desenvolvimento dos projetos de forma seqüencial sem compatibilização entre as diversas especialidades. As interferências são comuns, por exemplo, entre o projeto estrutural metálico e os projetos de instalações elétricas e hidráulicas. No caso do empreendimento estudado, quando se notou no canteiro a interferência entre as instalações elétricas e hidráulicas e a estrutura metálica,os dutos foram desviados. Como exemplo, pode-se citar uma grande modificação no posicionamento das eletrocalhas, modificação essa que ocorreu durante a execução em obra dos projetos do empreendimento. Como durante a elaboração do projeto elétrico a empresa EC-Eb trabalhou apenas sobre a planta arquitetônica para posicionar as eletrocalhas (não considerando os cortes e elevações) não percebeu que o lugar indicado para o seu posicionamento interferia com as mísulas da estrutura metálica. Estas mísulas também não estavam indicadas na planta estrutural ou arquitetônica, o que também dificultou a visualização destas interferências. Dessa forma, todas as eletrocalhas e luminárias tiveram que ser reposicionadas no canteiro de obra, causando atrasos e retrabalhos na execução da obra (FIG.1). Este e outros problemas provenientes de interferências poderiam ser facilmente resolvidos se os projetos fossem melhor detalhados, analisados de forma mais minuciosa pelos profissionais de outras especialidades e, principalmente, se houvesse uma maior simultaneidade no desenvolvimento dos projetos do empreendimento. Em seu trabalho, Teixeira (2007) também relatou que é muito comum a interferência entre equipamentos especiais (como elevadores e escadas rolantes) e a estrutura metálica. Como as empresas que desenvolvem os projetos de instalação destes equipamentos são contratadas tardiamente (normalmente quando a estrutura já está inteiramente montada) os profissionais responsáveis pelo projeto estrutural não consideram as necessidades destes equipamentos no desenvolvimento dos seus projetos. No empreendimento estudado, devido ao fato da distância entre as vigas metálicas previstas nos projetos arquitetônico e estrutural ser de aproximadamente 4m e o projeto de instalação dos elevadores exigir uma distância máxima entre as vigas de 3m, foi necessário executar estruturas complementares improvisadas na obra (alvenarias em blocos de concreto celular autoclavado com cintamento) para que os elevadores não se movimentassem horizontalmente e saíssem do prumo previsto, o que poderia comprometer a segurança dos usuários da edificação. Figura 1. Falta de compatibilização entre os projetos estrutural e de instalações elétricas Um dos problemas mais comuns e talvez o que mais compromete o desenvolvimento da construção metálica está associado aos erros de compatibilidade entre a estrutura e o posicionamento das fundações. Segundo Teixeira (2007), devido aos prazos curtos para o desenvolvimento dos projetos, acaba-se fornecendo ao responsável pelo projeto de fundações, informações sobre o projeto estrutural antes do término deste. As fundações comumente acabam sendo executadas antes do projeto estrutural finalizado, o que pode ocasionar problemas caso haja a necessidade de mudança de posicionamento da estrutura. Nesse sentido, qualquer modificação pode passar desapercebida até a montagem da estrutura no canteiro de obras, gerando atrasos, retrabalhos e aumento do custo da obra. No empreendimento estudado, um erro na compatibilização entre os projetos arquitetônico, estrutural e de fundações propiciou com que a fundação de um dos pilares fosse locada 5cm fora da distância correta (FIG 2a). A solução encontrada no canteiro de obras foi descentralizar o pilar na base da fundação (FIG 2b). Problemas deste tipo podem ser facilmente rastreados e solucionados com uma verificação completa dos projetos, aliada a uma compatibilização eficiente dos projetos das diversas disciplinas. Entretanto, é necessário que haja tempo suficiente para que os projetos sejam rigorosamente verificados. Figura 2. Problema relacionado à interferências entre os projetos de fundação e estrutural Verifica-se uma grande dificuldade em se especificar materiais e componentes industrializados complementares à estrutura metálica, o que também foi constatado no empreendimento do estudo de caso. Percebem-se dificuldades na obtenção das informações sobre os materiais e componentes necessárias para subsidiar os projetos. Assim, não é rara a especificação de 2,35 m 2,40 m (a) (b) materiais e componentes incompatíveis, inexistentes ou raros de se encontrar no mercado. No empreendimento estudado, devido à falta de opções de componentes industrializados para vedação, optou-se pela utilização de blocos de concreto celular autoclavado para a execução das alvenarias. Como conseqüência, foi necessário desenvolver, durante a obra, soluções para a promoção de amarração adequada entre a alvenaria e a estrutura metálica. Devido ao comportamento diferente dos materiais da estrutura metálica e da vedação, houve dificuldades em se especificar e executar o acabamento externo da fachada do empreendimento. A argamassa especificada para a realização da textura da fachada aderiu de forma diferente na alvenaria e nas chapas metálicas de contenção do concreto da laje em steel deck. Além disso, a movimentação e a dilatação diferente entre a estrutura metálica e a alvenaria podem provocar trincas no revestimento e, conseqüentemente, infiltrações e problemas de corrosão. Na etapa de detalhamento dos projetos, a especificação correta de materiais e componentes pode evitar problemas durante a execução da obra e, também, durante a pós-ocupação do edifício. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Através do estudo de caso em um empreendimento real, foi possível comprovar que o processo de projeto de construções metálicas é ineficiente em vários aspectos, principalmente com relação: à escolha tardia do sistema estrutural metálico, à falta de compatibilização entre a estrutura e as demais especialidades técnicas de projeto, às deficiências no desenvolvimento e detalhamento dos projetos e às carências nas especificações de materiais e componentes construtivos industrializados complementares à construção metálica. Estes aspectos ineficientes contribuem para diminuir a qualidade final do empreendimento, evidenciando que são necessários avanços no processo de projeto de construções metálicas. Para que a construção metálica possa ser utilizada com todas as suas potencialidades, não diferentemente de outros sistemas construtivos, faz-se necessário uma mudança na postura gerencial e cultural das equipes de projeto e dos demais agentes envolvidos. Todos devem se preocupar mais com a qualidade do processo projetual para que seja possível alcançar a qualidade do produto final, a edificação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENGENHARIA E CONSULTORIA ESTRUTURAL (ABECE). Manual de escopo de projetos e serviços de estrutura. São Paulo, 2007. Disponível em: <www.manuaisdeescopo.com.br>. Acessado em: 22 Jan. 2007. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DOS ESCRITÓRIOS DE ARQUITETURA (AsBEA). Manual de contratação dos serviços de arquitetura e urbanismo. São Paulo, 2007. Disponível em: <www.manuaisdeescopo.com.br>. Acessado em: 22 Jan. 2007. BAUERMANN, M. Investigação sobre o processo de projeto em edifícios de andares múltiplos de aço. 2002. 269 p. Dissertação (Mestrado em Construção Metálica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto. CASTRO, E. M. C. Patologia dos edifícios em estrutura metálica. 1999. 202 p. Dissertação (Mestrado em Construção Metálica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto. FABRICIO, M. M. Projeto simultâneo na construção de edifícios. 2002. 350 p. Tese (Doutorado em Engenharia de Construção Civil e Urbana) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo. MELHADO, S. B., CAMBIAGHI, H. Programa setorial da qualidade e referencial normativo para qualificação de empresas de projeto. São Paulo, Escola Politécnica – Universidade de São Paulo, 2006. 38 p. MORAES, F. R. Uma contribuição ao estudo do processo de projeto de empreendimentos em construção metálica – uma visão segundo a nova filosofia de produção. 2000. 244 p.Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória. PRAVIA, Z. M. C., BETINELLI, E. A. Conceito e estudos de casos de falhas em estruturas metálicas. Construção Metálica, São Paulo, n.35, p.56-61. 1998. TEIXEIRA, R. B. Análise da gestão do processo de projeto estrutural de construções metálicas. 2007. 267 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. Renata TEIXEIRA Cícero STARLING Paulo ANDERY RESUMO 1. INTRODUÇÃO 2. METODOLOGIA 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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