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TÉCNICAS ESPECIAIS EM CONSTRUÇÃO CIVIL EGC004 e ENL804 • Sistemas construtivos: Convencional Racionalizado Industrializado CONVENCIONAL • A maioria das edificações executadas pelo sistema construtivo convencional consiste em uma estrutura reticulada de concreto armado moldada no local, utilizando alvenaria para o fechamento externo e vãos internos. • O sistema construtivo convencional de edificações, na maioria das empresas, é caracterizado por uma atividade de projeto também tradicional, isto é, o projeto é voltado apenas ao produto e não à produção. • Nesse sistema não há coordenação de projetos, ou quando existe, não passa de compatibilização e decisões de grande repercussão técnica e econômica, que são tomadas de maneira subjetiva, no momento da produção, perdendo-se praticamente todo o potencial de racionalização que poderia ser implantado à produção do edifício (Barros, 1996). • Aspectos de um sistema construtivo convencional: • mão de obra pouco qualificada; • produção quase artesanal; • retrabalhos constantes; • desperdício de materiais; • inexiste integração entre os sistemas; • consumo excessivo de materiais decorrente da falta de qualidade de produtos e mão de obra; • falta de controle nas etapas de trabalho; • baixo nível organizacional; • gerenciamento de bombeiro; • falta de planejamento; • maior índice de patologias; • maior índice de acidentes; • trabalhadores não registrados (trabalho informal); ...... RACIONALIZADO sistema construtivo convencional + organização = sistema construtivo racionalizado • Um sistema construtivo racionalizado é um processo composto pelo conjunto de todas as ações que tenham por objetivo otimizar o uso de recursos materiais, humanos, organizacionais, tecnológicos, temporais e financeiros disponíveis na construção, em toda as suas fases. • A racionalização construtiva é uma das diretrizes mais recomendadas, por diversos autores, para a melhoria da qualidade na construção de edifícios. • Melhado (1994) destaca a importância da racionalização como um princípio que pode ser utilizado em qualquer processo construtivo, proporcionando considerável redução de custo, a partir da implantação de ações de padronização de componentes, simplificação de operações e aumento de produtividade que podem trazer grandes reduções de custo. Porém, salienta que a maior parte destas medidas deve ser admitida ainda na etapa de projeto, devido às suas implicações quanto a dimensões, especificações e detalhes que são incorporados ao mesmo. • Segundo Souza (1998) todas as fases de execução da obra, os números de operações do processo de execução, os tipos de serviços, as dependências entre as atividades, o movimento, transporte e circulação de materiais no canteiro de obras, a quantidade e habilidade necessária de mão-de-obra devem ser pensadas nas fases de projeto quanto ao seu grau de repetição de tarefas, formas e dimensões, disposição de maquinas e equipamentos e grau de complexidade, objetivando a continuidade da execução. • No que consiste? • na introdução de um novo equipamento; • na introdução de uma nova técnica de execução; • na otimização de um subsistema (vedações, instalações prediais, revestimentos, esquadrias, ......). • Algumas vantagens de um sistema construtivo racionalizado: • pode ser aplicado por iniciativa da própria empresa; • tem efeito imediato; • abre caminho ao processo de industrialização; • tem grande sinergia com iniciativas que buscam organizar o processo, como os sistemas de gestão da qualidade, gestão ambiental, gestão de risco, gestão de segurança ...... • Objetivos do sistema racionalizado: • melhorar a atividade do projeto; • dar treinamento, qualificar e motivar a mão de obra; • organizar a produção; • padronizar as técnicas construtivas; • controle de aceitação e produção. • Apesar de todo o desenvolvimento e disponibilidade das atuais tecnologias de apoio à concepção do projeto, esses são entregues à obra repletos de erros e lacunas, levando a grandes perdas de eficiência nas etapas de execução, bem como a prejuízo de determinadas características do produto que foram desenvolvidas antes da sua execução (Melhado, 2000). • O estágio inicial do processo de projeto, onde os clientes informam suas expectativas e suas percepções de necessidades é um dos estágios mais críticos do ciclo de vida de um projeto (Gamerson, 1996). • Conceitos a serem entendidos nesse sistema: • construtibilidade • desempenho • garantia de qualidade • Segundo o Construction Industry Institute, construtibilidade é definido como "o uso ótimo do conhecimento das técnicas construtivas e da experiência nas áreas de planejamento, projeto, contratação e operação em campo, para se atingir os objetivos globais do empreendimento" (CII, 1987). • Esta definição, adotada por diversos autores, ressalta a importância da participação de todos os profissionais envolvidos e, em particular, aqueles envolvidos com a execução e com a elaboração dos projetos. • A incorporação de princípios de racionalização construtiva e construtibilidade de projetos salientam a necessidade de que seja reformulada a maneira atual de gerenciamento dos mesmos. • O principio básico da construtibilidade na gestão de projeto é procurar adequar o projeto à realidade da sua futura construção, envolvendo todas as etapas do processo construtivo (concepção, construção e uso). • Desempenho (conceito): • quanto ao comportamento do empreendimento em utilização; • quanto ao cumprimento das funções pré estabelecidas ao empreendimento durante a vida útil, inserido no meio ambiente; • observações só em situações reais, podendo ser simulado • através de ensaios • modelos matemáticos e físicos • Desempenho (requisitos): • qualitativo em função da resposta que um elemento ou componente fornece à necessidade de atendimento as exigências dos usuários (p.e. uma parede de alvenaria) • resistência a fixação de cargas suspensas • resistência ao impacto • Desempenho (exigências): • necessidades a serem satisfeitas pelo empreendimento para cumprir suas funções pré estabelecidas; • considerar as peculiaridades e limitações regionais e da população; • podem ser de caráter absoluto ou relativo. SEGURANÇA ESTRUTURAL • estabilidade e resistência 2. SEGURANÇA AO FOGO • risco de início e propagação de incêndios, segurança do usuário 3. SEGURANÇA DE UTILIZAÇÃO • segurança do usuário e contra intrusão 4. ESTANQUEIDADE • aos gases líquidos e sólidos 5. CONFORTO HIGRO-TÉRMICO • temperatura e umidade do ar e das paredes 6. EXIGÊNCIAS ATMOSFÉRICAS • pureza do ar, limitação de odores 7. CONFORTO VISUAL • aclaramento, aspecto dos espaços, vista para o exterior 8. CONFORTO ACÚSTICO • isolação acústica e níveis de ruído 9. CONFORTO TÁTIL • eletricidade estática, rugosidade, umidade, temperatura da superfície 10. CONFORTO ANTROPODINÂMICO • acelerações, vibração e esforços de manobra 11. EXIGÊNCIAS DE HIGIENE • cuidados corporais, abastecimento de água • eliminação de matérias usadas 12. ADAPTAÇÃO À UTILIZAÇÃO • número, dimensões, geometria e relações dos espaços e de equipamentos necessários 13. DURABILIDADE • conservação e desempenho ao longo do tempo 14. EXIGÊNCIAS DE ECONOMIA • custo inicial e custo de operação, manutenção e reposição durante o uso INDUSTRIALIZADO sistema construtivo racionalizado + mecanização = sistema construtivo industrializado • A norma brasileira NBR 9062 - Projetos e Execução de Estruturas de Concreto Pré-Moldado, de 1985, distingue em sua definição conceitual os elementos pré-moldados dos elementos pré- fabricados. • Os conceitos, a seguir descritos, transformam a mentalidade de artesã para industrial sendo esse o primeiro grande passo para o desenvolvimento tecnológico. • Elementos “pré-moldados” são executados fora do localdefinitivo de utilização, podendo ser produzido no próprio canteiro, sob condições menos rigorosas de controle de qualidade, sem laboratório. • Elementos “pré-fabricados” são aqueles executados fora do local definitivo da estrutura, de forma industrial, em usinas ou instalações análogas, sob rigoroso controle de qualidade, com laboratório. • A História da Industrialização se identifica, num primeiro tempo, com a história da mecanização, isto é, com a evolução das ferramentas e máquinas para a produção de bens. Caracteriza-se por três grandes fases: 1) PRIMEIRA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL (1760): ERA INDUSTRIAL Nascimento das máquinas genéricas ou polivalentes que reproduzem de certa maneira as mesmas ações artesanais anteriormente executadas. 2) SEGUNDA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL (1860): PRINCÍPIO DA ORGANIZAÇÃO A máquina "motorizada e regulada" substitui o homem na capacidade de repetir um ciclo sempre igual. O operário é treinado para repetir determinados movimentos (estudo do método) no menor tempo (estudo do tempo) com o objetivo de obter os melhores resultados econômicos e qualitativos. 3) SEGUNDA GUERRA MUNDIAL (1942) A evolução dos sistemas industrializados na Europa apresenta três fases sucessivas: - a primeira fase ocorre depois da Segunda Guerra Mundial até o início dos anos cinquenta, caracteriza-se pela complementação dos métodos tradicionais, procurando-se o aumento do nível tecnológico e da escala de produção. Nesta época, os governos locais asseguravam a demanda, possibilitando a produção. - a segunda fase se situa entre o fim dos anos cinqüenta e o início dos anos sessenta, e é marcada pela consolidação dos sistemas mais adequados e eliminação dos que não eram competitivos nem aceitáveis para os consumidores. - a terceira fase acontece no final dos anos sessenta, com a introdução de métodos científicos aplicados aos empreendimentos com o objetivo de diminuição dos custos finais, frente aos sistemas tradicionais. Ocorre uma forma gradual de substituição das atividades que o homem exercia sobre e com a máquina, por mecanismos: a diligência, a avaliação, a memória, o raciocínio, a concepção, a vontade, etc., estão sendo substituídos por aparelhos mecânicos ou eletrônicos ou, genericamente, por automatismos. INDUSTRIALIZAÇÃO DE CICLO FECHADO A fase que se desenvolveu nos fins dos anos sessenta caracteriza-se pela chamada Industrialização de Ciclo Fechado, onde uma mesma empresa ou grupo de empresas coligadas, executam inteiramente com seus próprios meios e em suas próprias usinas o produto final, isto é, o edifício completo. “a viabilidade da Industrialização de Ciclo Fechado está vinculada à produção em grande série, distribuída uniformemente por um longo período de tempo”. • Algumas dificuldades para a implantação da industrialização em ciclo fechado: • investimento fixo inicial em equipamentos e instalações; • treinamento da mão-de-obra; • “vender” a idéia de produto padronizado; • industrializar todos os subsistemas do edifício; • garantia de continuidade da produção para compensar investimento; • garantia de volume de produção; • garantia de manutenção de prazos de liberação de recursos e conclusão das obras. INDUSTRIALIZAÇÃO DE CICLO ABERTO Refere-se a industrialização de componentes destinados ao mercado, e não exclusivamente às necessidades de uma só empresa, que consiste em pré-fabricar elementos em função do próprio consumo nas próprias obras. Os elementos assim produzidos poderão ser combinados entre si numa grande variedade de modos, gerando os mais diversos edifícios e satisfazendo uma larga escala de exigências funcionais e estéticas. Surge o “catálogo”. • Algumas dificuldades para a implantação da industrialização em ciclo aberto: • normatização de todo o mercado; • eliminação da concorrência desleal; • o sistema de qualificação da mão-de-obra fica “institucionalizado”; • formação de fornecedores de materiais e serviços como “sistemas de produção”; • estabelecimento e definição das responsabilidades por toda a cadeia produtiva. • "Industrialização da Construção é o emprego de forma racional e mecanizada de materiais, meios de transporte e técnicas construtivas para conseguir uma maior produtividade“ (Ordonez et all, 1974). • Segundo Bruna (1976) " a industrialização da construção está essencialmente associada aos conceitos de organização e de produção em série, os quais deverão ser entendidos, analisando-se de forma mais ampla, as relações de produção envolvidas e mecanização dos meios de produção". • Conclui-se assim que, a Industrialização da Construção não é um fim em si mesma, mas somente um meio de obter determinados objetivos que são basicamente os mesmos de outras áreas da indústria, ou seja: Produzir : • em maior quantidade; • com melhor qualidade; • a um custo menor; • em um tempo menor. • Lembramos que o concreto armado começou com a execução de elementos pré-moldados, em 1848 com Lambot (França) e 1850 com Hyatt (USA). • No Brasil o início do uso da pré-moldagem em canteiro de obras, foi desenvolvido pela necessidade de fabricação de estacas para as fundações do Jockey Clube do Rio de Janeiro, em 1925. • A pré-fabricação de estacas, postes e tubos antecedem à pré-fabricação de estruturas. O início do uso da pré-tração no Brasil deu-se em 1956, na fabricação de placas com espessuras de 12 mm, pelo sistema Hoyer. • Logo surgiram as “pistas de protensão” com 120,00 m (para postes, Murilo Villaça Maringoni), com 100,00 m (para estacas, Sobraf, de Paulo Lorena) e com 80,00 m (para estruturas, Protendit, professor Augusto Carlos Vasconcellos). • O desenvolvimento específico para utilização em escala pública, para pontes, foi em 1961, através da Construtora Marna, processo desenvolvido pelo engº Renê. • O pré-fabricado tem como objetivo maior, desenvolver normas para uma construção de alta qualidade, com o intuito de minimizar os custos de manutenção e proporcionar maior durabilidade à estrutura. • A verdadeira qualidade inicia-se nos procedimentos de contratação, de elaboração de orçamentos, no acompanhamento dos custos e na execução do que está realmente projetado; e estes procedimentos exigem esforços múltiplos desde a concepção do projeto, análise do subsolo com técnicas adequadas para uma definição do tipo correto de fundação; compra, controle e aplicação da matéria prima até sua entrega na obra como produto acabado e aceito pelo cliente, eliminando a tendência dos ajustes e acertos de última hora, tão conhecidos em nossa engenharia. • A visão moderna do conceito de industrialização • Processo evolutivo calcado em ações organizacionais e inovação tecnológica, identificado com o período da mecanização, ganhando projeção mundial no pós guerra. • Segundo ROSSO (1980), “a industrialização é a utilização de tecnologias que substituem a habilidade do artesanato pelo uso da máquina”. • Ênfases do processo de produção industrializado: • alto nível de organização; • tecnologicamente aprimorado; • padronização dos métodos e não dos produtos; • evolução constante. • Objetivos do processo industrializado: • conseguir maior eficiência e • maior produtividade • Ações gerenciais: • administração de interfaces; • recursos humanos; • suprimentos. • Ações no projeto: • construtibilidade; • coordenação de projeto; • coordenação modular e dimensional; • detalhamento técnico; • decisões antecipadas; • projeto para a produção. • Ações na execução: • planejamento; • treinamento; • controle. • Conclusão: qualquer processo que tenha alto nível organizacional possui alto grau de industrialização. • A essência da industrialização é produzir um objeto sem mão de obra artesanal, com máquinas utilizadas por operários especializados, diminuindo assim o tempo despendido em cada etapa construtiva, reduzindo os custos e aumentando a produtividade, garantindoa qualidade do produto final. • Não existe um único sistema construtivo ideal. Um sistema será mais indicado que os demais, à medida que para determinadas condições existentes estiver mais adequado, ou seja, apresentar um melhor desempenho. • Responsabilidade Legal: • O fabricante da estrutura pré-moldada é contratualmente responsável pelo fornecimento e pela montagem da edificação (as equipes a desenvolverem o trabalho podem ser mistas). • O fabricante é responsável pelo fornecimento do produto pré-fabricado (a montagem é realizada por uma equipe independente, assim como o transporte e o manuseio dos produtos). • O fabricante é responsável pelo fornecimento do produto pré-fabricado para um contratante que guarda o comprometimento de manter o contato com o cliente. É importante a definição correta das responsabilidades!!! • Planejamento da construção (responsabilidades do engenheiro): coordenar todas as informações necessárias para produzir os projetos finais e complementares para a obra. Quaisquer alterações de caráter técnico devem ser devidamente comunicadas para as modificações que se fizerem necessárias. revisar e aprovar todas as esquematizações necessárias para o transporte, manuseio e montagem da estrutura, além dos planos de contraventamento e escoramento provisório. cuidar da interface entre os elementos estruturais e os demais equipamentos a serem instalados. manter fiscalização baseada nas tolerâncias aceitáveis acordadas em contrato durante a montagem, principalmente quando comparadas com o especificado em contrato. • Aspectos a serem considerados: • detalhes de carregamento; • seqüência de entrega; • cronogramas; • tipos de transporte; • rotas de caminhões para a entrega das peças no canteiro; • posicionamento de guindastes e de gruas (se necessário); • técnicas e equipamento de montagem; • organização do canteiro. • Montagem de edifícios: • A qualidade da montagem é essencial; • O trabalho da equipe de montagem é a parte mais visível do projeto de construção; • Transporte eficiente e econômico é fator importante no sucesso da operação de montagem da edificação; • No planejamento deve-se analisar as condições de acessibilidade do canteiro às peças, bem como a sua organização; • Cronogramas devem ser feitos para definir o comportamento da operação. • Transporte (pontos a serem focados): • Antes da fabricação das peças na fábrica a seqüência de montagem da construção deve ser definida; • O fabricante deve prever a produção de peças, próximas à ordem de uso das mesmas pela equipe de montagem; • Flexibilidades exigidas na seqüência da manufatura das peças: • cargas na capacidade máxima dos veículos de transporte; • controle de posição da peça na carreta para permitir mais segurança e economia no manuseio e descarga; • aviso ou requisição de peças adequado ao cronograma pré-determinado; • rapidez de descarga. • Transporte (pontos a serem focados na entrega): • Os elementos pré-moldados devem ser carregados e entregues: • assegurando transporte seguro; • satisfazendo as leis vigentes; • usando suportes e enrijecedores próprios para evitar danos; • permitindo fácil descarga para montagem. • tipo, tamanho, forma e peso das peças; • tipos de acabamento; • condições climáticas; • condições das estradas; • método de transporte; • tipo de veículo; • distância entre a fábrica e a obra, horários, ...... • deve-se estudar rotas de transporte para se evitar atrasos ou aumentar a possibilidade de acidentes; • casos específicos devem ser estudados sob a forma de projetos de montagem próprios; • cuidar com esforços adicionais aplicados à peça devido ao processo de transporte. • Transporte (acessos): • Atrasos podem ser evitados quando o acesso adequado existe; • Os equipamentos de descarga e montagem devem poder trafegar pelo canteiro em leitos adequados; • Cuidar com a logística do canteiro e a proteção dos operários e demais elementos. • Transporte (armazenamento): • Para o caso de entregas de peças acima da capacidade diária de montagem dos equipamentos disponíveis uma área apropriada deve ser disponibilizada no canteiro; • Área relativamente firme e nivelada, e com uma drenagem adequada; • As unidades temporariamente armazenadas devem estar estabelecidas em cima de suportes, fora de contato com o solo e distribuídos de acordo com as indicações de projeto; • Criar marcas de identificação bem visíveis; • Manter inventário contínuo. • Tolerâncias: • Tolerância é a quantidade admissível de variação de uma dimensão especificada em projeto, podendo ser expressa como uma variação aditiva ou subtrativa de uma dimensão, ou mesmo como uma variação absoluta. • Tolerância de Produto • Tolerância de Montagem • Tolerância de Interfaces • Estruturais: para assegurar que o projeto estrutural leva em conta fatores de sensibilidade no controle das dimensões. Como exemplo cita-se excentricidade de condições de carga, apoios, ancoragens e posicionamentos de armaduras. • Execução: para assegurar uma performance aceitável dos nós e dos materiais das interfaces na estrutura terminadas. • Visual: para assegurar que as variações serão controláveis e resultarão em uma estrutura com boa aparência. • Economia: para assegurar fácil e veloz produção e montagem pelo reconhecimento da variação das dimensões dos produtos a serem aplicados no arcabouço. • Legal: para estabelecer parâmetros de comparação para efeitos de entrega e aceite de obra. • Tolerâncias (aceitabilidade): • as “não conformidades” não afetam a integridade estrutural e performance arquitetônica; • podem ser corrigidos os erros locais; • podem ser corrigidos os erros globais. • exceder a tolerância recomendada não afeta a integridade estrutural ou arquitetônica do conjunto. • o produto pode ser trazido novamente aos limites da tolerância através de operações simples. • a montagem pode ser alterada de maneira a acompanhar as condições estabelecidas na situação de tolerância desejada. • Tolerâncias do produto: • São relativas às dimensões e às relações dimensionais das peças pré-fabricadas individuais; • Estabelecidas de acordo com considerações práticas e econômicas, e necessidades funcionais e de boa aparência; • Devem ser relacionadas com a quantidade de repetição, o tamanho e outras características da unidade a ser pré-fabricada; • O custo de fabricação atendendo a tolerâncias rigorosas decresce com o aumento da produção; • A equipe de montagem deve notificar imediatamente o fabricante quando peças fora da tolerância não permitam a conclusão da montagem da estrutura, seja não cabendo nos vãos relativos, seja não permitindo que as conexões sejam construídas. • Tolerâncias de montagem: • São aquelas requeridas para que o “casamento” das peças com o conjunto global da estrutura seja eficiente e aceitável; • Esta relação permitirá a montagem da estrutura dentro dos aspectos de padronização preconizados na escolha da solução estrutural. • São aquelas necessárias para juntar os diferentes tipos de materiais a serem colocados na edificação, em contato direto ou indireto com a peça de concreto, ante e depois da montagem do arcabouço; • Absorvem e acomodam os movimentos relativos entre esses materiais. • Folgas: • Com as tolerâncias estabelecidas deve-se providenciar as folgas próprias (espaços entre peças adjacentes). • Esta medida trará as folgas aonde as tolerâncias de montagem e de produto poderão ser absorvidas. • Folgas (considerações básicas): • tolerância de produto; • tipo, tamanho, localização da peça; • movimento e função da peça; • tolerância de montagem; • proteções e segurança contra fogo; • espessuras de placas, parafusos,... • Garantia de folgas mínimas: • determinar o tamanho máximo das peças envolvidas na montagem (tolerâncias dimensionais nominais); • adicionara este tamanho máximo o menor espaço requerido para o movimento da peça; • checar para reiterar que com a folga dimensionada a peça pode ser montada no arcabouço sem quebrar alguma das tolerâncias indicadas nos demais casos; • checar se a peça pode ser movimentada fisicamente e montada com a folga especificada; • considerar a economia, pois as variações volumétricas requeridas pelas folgas devem ter seu custo absorvido na maior rapidez e facilidade de montagem; • revisar as considerações e hipóteses estruturais; • checar o projeto para garantir que caso os valores mínimos venham a ocorrer, isto não acarrete infrações à segurança da edificação; • selecionar a folga que satisfaça as condições citadas. • Reparos: • Reparos em estruturas é uma atividade extremamente especializada, exigindo equipe especial, principalmente se o resultado final deve ser além de seguro, agradável ao aspecto visual, e à padronização. • Os reparos devem ser feitos antes da fase de selamento dos nós e juntas. • Deve ser encerrado antes da etapa de acabamento final. • Realizado quando as condições permitam que a área reparada volte a ter a homogeneidade e padrão do restante da edificação. • A seleção das técnicas e materiais depende das seguinte condições: • extensão do dano • função da peça pré-moldada • disponibilidade de equipamento e mão-de-obra • considerações econômicas • rapidez necessária • importância da aparência • Edificações pré-fabricadas (características): • facilidades de supervisão • tempo de construção curto • qualidade do concreto • baixa sensibilidade ao clima • equipes de tamanho reduzido • Edificações pré-fabricadas (princípios gerais): • Metodologia construtiva influi na velocidade da construção • Projeto com detalhamento completo executivo • Detalhes simples • Tipos de estrutura: • Estruturas Contraventadas: composta de elementos lineares, e lajes. • A estabilidade desse sistema é conseguida através de núcleos de resistência, shear-walls, estruturas de contraventamento ou sistemas similares de estabilização dos elementos. • Estruturas Aporticadas: composta de elementos lineares, e lajes. • A estabilidade desse sistema vem da ação cantilever das colunas fixas na fundação, ou pela ação de pórticos quando da ativação das ligações momento-resistente entre colunas e vigas. • Estruturas de Paredes Estruturais: no caso de estruturas compostas por paredes estruturais (para absorção de cargas) e lajes. • Estruturas Celulares: compostas de unidades celulares interconectadas. • Estruturas Combinadas: é a combinação dos quatro casos anteriores, que inclui o sistema de fachadas portantes, aonde tais elementos estruturais contribuem para a estabilidade do sistema. • O projeto executivo de uma construção pré-fabricada deve ser detalhado à exaustão. • Os defeitos de detalhamento certamente acarretarão comprometimento da vida útil e da servicibilidade da edificação.
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