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SISTEMA CONSTRUTIVO MODULAR INDUSTRIALIZADO 1 CONTEXTUALIZAÇÃO
A indústria da construção civil é responsável por mais de 30% do consumo dos recursos globais, incluindo 12% de todo o uso de água doce. Seus processos geram em torno de 40% do volume total de resíduos sólidos, enquanto a produção de materiais de construção usa cerca de 10% do fornecimento de energia global. O setor de construções é o maior contribuinte para a emissão de gases do efeito estufa, consumindo aproximadamente 30% do uso final de energia global (UNEP, 2011 apud GROSSMAN, 2013). Conforme as preocupações com as mudanças climáticas, resíduos e escassez de recursos aumentam, a construção civil tende a sofrer pressões da sociedade para lidar com os seus impactos ambientais e para acelerar a proliferação de práticas de construção mais sustentáveis e acessíveis (ILO e UNEP 2011 apud GROSSMAN, 2013).
Historicamente, o ritmo do crescimento desordenado das cidades e a especulação imobiliária, produziram um grande déficit por habitações com qualidade, resultando também em espaços urbanos precários, com degradação ambiental e carência de serviços urbanos essenciais (OLIVEIRA, et. al., 2009; O ESTATUTO..., 2010). Déficit habitacional neste caso é a noção mais imediata e intuitiva de necessidade de construção de novas moradias detectada em certo momento. Em 2012, o déficit habitacional estimado correspondeu a 5,4 milhões de domicílios, dos quais 85,9%, localizados nas áreas urbanas (FJP, 2015). Até 2024, estima-se que o País terá 16,8 milhões de novas famílias, sendo 10 milhões com renda até três salários mínimos, levando ao desafio da produção de pelo menos 11,2 milhões de habitações adequadas neste período (FGV, 2014).
Promover o acesso à moradia digna e de qualidade técnica, inclusive para a população de baixa renda, tem sido uma função exclusiva do estado, mas há uma tendência em se estimular a participação de agentes não públicos na oferta da habitação. Nasce assim, uma rede complexa de relações entre os vários interessados (stakeholders), conforme seus níveis de poder, legitimidade e urgência, mas que ainda operam de maneira fragmentada, resultando em uma ampla gama de influências (WERNA et al. 2004; PARIS 2007 apud LIMA et al., 2011; MITCHELL et al. 1997 apud HOURNEAUX JUNIOR, 2009).
Ainda que afetados por condições políticas e econômicas instáveis há no Brasil um novo cenário tecnológico estabelecido a partir da criação do Programa Brasileiro de Qualidade e Produtividade no Habitat (PBQP-H), do Sistema Nacional de Avaliação Técnica de Produtos Inovadores (SiNAT), do Plano Nacional de Habitação (PlanHab), do Estatuto da Cidade e da entrada em vigor da Norma de Desempenho (NBR 15.575:2013) e os seus requisitos de segurança, conforto, durabilidade e ecoeficiência.
Deriva desta argumentação ao menos um problema: desenvolver e, principalmente, avaliar novas tecnologias de construção mais velozes e ecoeficientes, inclusive para as Habitações de Interesse Social (HIS), mas não se limitando a estas, capazes de atender o crescimento da demanda de forma sustentável, isto é, que considerem os diversos stakeholders e contemplem a multiplicidade de critérios técnicos, econômicos, sociais e ambientais ao longo do ciclo de vida dos componentes e do produto.
O objetivo, portanto, deste documento é descrever e apresentar um sistema construtivo industrializado que utiliza princípios de coordenação modular, para a Comissão Julgadora do 21º Prêmio CBIC de Inovação e Sustentabilidade.
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2 SISTEMA CONSTRUTIVO MODULAR 2.1 Concepção
Trata-se de um sistema construtivo industrializado, produzido sob condições controladas e seguras, baseado em coordenação modular, ilustrado pela figura 1. Os módulos são estruturados com perfis e tubos de aço carbono associados a perfis de aço galvanizado leve (light steel frame) e o fechamento externo de paredes se faz com chapas cimentícias delgadas. Por princípio, devem ser 80 a 90% montados em fábrica, transportáveis para o destino final sobre caminhões e, por fim, içáveis por guindastes sendo 10 a 20% complementados no canteiro.
Figura 1 – Conceito de construção modular
2.2 Objetivos
O sistema aplica-se a produção de edificações que atendam, dentre outros, aos requisitos de segurança, conforto, durabilidade e ecoeficiência, de 1 a 6 pavimentos, destinadas aos segmentos habitacionais, corporativos e institucionais.
A partir do módulo básico de 3200mm x 3200mm x 3400mm, é possível desenvolver inúmeras medidas dependendo da localização, das medidas do terreno, das condições de acesso, das condições logísticas, da aplicação, de fatores estéticos, de fatores estruturais, dentre outros.
2.3 Flexibilidade
O sistema também permite a incorporação posterior de novos módulos conforme novas necessidades do usuário vão surgindo, como por exemplo: a ampliação de uma residência de 40m2 para 60m2. As ampliações também poderão ocorrer na vertical, desde que isto já esteja previsto no projeto inicial, formando edifícios de até 6 pavimentos. O conjunto perfis/chapas, que formam as paredes, não têm função estrutural. Portanto, as paredes podem ser removidas a qualquer tempo, a fim de se ampliar, restringir ou modificar espaços, conforme as novas e diferentes necessidades do usuário. Isto se caracteriza como uma vantagem competitiva por conta da flexibilidade de projeto.
2.4 Reaproveitamento
Como os módulos são independentes é possível removê-los em caso de mudança de local ou reformas e readaptá-los em outros locais, tendo sido estimado um reaproveitamento de 60% a 80% dos componentes.
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2.3 Seleção de materiais e componentes
Para seleção de materiais e componentes são considerados diversos aspectos que incluem a relação entre preço e o custo e, portanto também consideram outros critérios, tais como:
Que provenham de fornecedores homologados mais responsáveis em termos socioambientais;
Que consumam menores quantidades de água e energia e, consequentemente, reduzam as emissões de carbono ou equivalente;
Que sejam reutilizáveis ou recicláveis ao final da vida útil da construção;
Que sejam mais delgados mais leves e, ao mesmo tempo, resistentes e duráveis; Que contribuam para o atendimento dos critérios de desempenho e vida útil
estabelecidos na NBR 15.575:2013;
Que aumentem a velocidade de construção e montagem com design moderno a preço justo;
Que utilizem ou se adaptem aos princípios de coordenação modular proporcionando redução do consumo e mínima geração de resíduos.
2.4 Fundações
São executadas preferencialmente com sapatas centradas ou excêntricas, pré-moldadas em concreto armado. Nos casos de solos onde a capacidades de carga for inadequada a pouca profundidade devem ser executadas estacas e blocos de coroamento in loco.
2.5 Estrutura
2.5.1 Vigas treliçadas
São produzidas a partir de perfis com seção transversal em U de chapa dobrada de aço carbono patinável ou não, com espessura e comprimento variáveis conforme a destinação/uso e consequentes cargas e esforços a que forem submetidos, interligados (banzos, montantes e diagonais) por solda ou parafusos. Aos montantes das vigas são soldadas ou parafusadas cantoneiras de abas iguais, proporcionando apoio para os perfis que formam os pisos e/ou tetos e/ou telhados.
2.5.2 Ligações entre vigas
As vigas treliçadas são interligadas, por solda ou parafusos, a tubos estruturais de aço carbono patinável ou não, com seção transversal quadrada ou retangular, com espessura e comprimento variáveis conforme a destinação/uso e consequentes cargas e esforços a que forem submetidos, sendo o seu comprimento/altura igual às alturas das vigas.
2.5.3 Estrutura principal
Resulta da junção/ligação de quatro vigas treliçadas de aço carbono, formando quadrados ou retângulos, dentro dos quais são instalados painéis de perfis de aço galvanizado leve (light steel frame) para formação dos pisos e/ou tetos e/ou telhados.
2.5.4 Apoios
Os conjuntos se apoiam sobre pilares produzidos através da composição de tubos estruturais de aço carbono patinável ou não, de seção quadrada ou retangular, com
4 espessuras e comprimentos variáveis, conforme as cargas e esforços a que forem submetidos, sendo o comprimento/altura igual às alturas do pé direito (piso ao teto) que se deseja, conforme a destinação/uso da obra.
2.6 Painéis horizontais
2.6.1 Pisos
São estruturados com montantes e guias de perfis de chapa dobrada de aço galvanizado leve (light steel frame), com seção transversal em U, formando um conjunto/painel solidário, apoiado/fixado à estrutura principal em aço carbono. Este conjunto/painel de perfis recebe tiras de banda acústica sobre as quais se apoia um painel de madeira de fibras orientadas, revestido nas duas faces por chapas de fibrocimento. Os acabamentos de piso, p.ex.: porcelanatos, laminados, vinílicos, etc., são fixados à face superior do conjunto.
2.6.2 Forros
São estruturados com montantes e guias de perfis de chapa dobrada de aço galvanizado leve (light steel frame), com seção transversal em U, formando um conjunto/painel solidário, apoiado/fixado à estrutura principal em aço carbono. Este conjunto/painel de perfis sustentará as peças que compõem os forros/tetos, p.ex.: gesso, pvc, madeira, etc.
2.6.3 Telhados
São estruturados com montantes e guias de perfis de chapa dobrada de aço galvanizado leve (light steel frame), com seção transversal em U, formando um conjunto/painel solidário, apoiado/fixado à estrutura principal em aço carbono. Este conjunto/painel de perfis suportará as telhas metálicas termo-acústicas. As calhas e rufos são moldadas com chapas de aço galvanizadas pré-pintadas.
2.7 Painéis verticais
2.7.1 Paredes
São estruturados com montantes e guias de perfis de chapa dobrada de aço galvanizado leve (light steel frame), com seção transversal em U, formando um conjunto/painel solidário, apoiado/fixado à estrutura principal em aço carbono. Este conjunto/painel de perfis é a base para o fechamento externo cuja primeira camada é composta por chapas de compensado ou de tiras de madeira orientadas sobre as quais se fixa uma membrana sintética impermeável, respirável e não tecida de polietileno de alta densidade. Sobre a membrana são fixadas chapas cimentícias delgadas as quais recebem o acabamento final, p.ex.: pintura, textura, cerâmica, porcelanato, alumínio, pvc, madeira, etc. As juntas de dilatação entre as chapas externas recebem perfis de alumínio ou pvc para vedação e estanqueidade. O fechamento interno se faz com chapas de gesso acartonado. Todas as chapas são fixadas ao conjunto/painel por parafusos autoatarraxantes.
2.7.2 Esquadrias e vidros
As portas internas são de madeira de reflorestamento, deslizantes ou de giro, pré-montadas e instaladas com parafusos ou cola expansível de poliuretano. As janelas são executadas com perfis de aço ou alumínio ou pvc; com sistemas deslizantes, projetantes ou de giro; vedações em epdm e vidros lisos ou impressos, transparentes ou translúcidos
5 podendo também ser ou refletivos, simples ou laminados ou temperados, auto-limpantes ou com proteção solar dependendo do uso e destinação da edificação.
2.8 Instalações prediais e complementos
As instalações prediais para energia, voz, dados e imagem, água e esgoto, dentre outras, assim como os acabamentos, tais como pinturas, texturas, azulejos, pisos, louças, metais, interruptores, tomadas e luminárias são executadas com tecnologias, materiais e equipamentos convencionais, disponíveis no mercado, obedecendo aos mesmos princípios básicos para escolha de materiais e componentes adotados para o sistema. Assim, aqueles materiais e sistemas que consomem menos água e energia na produção e na instalação, que geram a menores quantidades de resíduos, podendo ser facilmente reutilizados ou reciclados, dentre outros critérios, são priorizados. Sistemas e soluções para eficiência energética e hídrica poderão ser facilmente incorporados. As escolhas destes materiais e sistemas também dependem de fatores relacionados à estética, funcionalidade e personalização do imóvel.
2.9 Fabricação
A fabricação e pré-montagem é realizada na indústria com o auxílio de pórticos rolantes e guindastes para içamento dos painéis. Os painéis horizontais, estruturados com aço galvanizado leve e respectivas chapas, são inseridos na estrutura principal em aço carbono formando assim os pisos, os telhados/forros ou pisos/forros (no caso de mais de um pavimento). Entre os pilares de aço carbono que apoiam a estrutura principal, são inseridos os painéis verticais, estruturados com aço galvanizado leve e respectivas chapas, formando assim as paredes. A associação destes conjuntos formam os módulos em forma de cubos ou de paralelepípedos prontos para receber acabamento e depois serem transportados ao destino onde recebem os ajustes e acabamentos complementares. As figuras 2 a 8 ilustram e exemplificam em parte a produção dos módulos, neste caso aplicáveis a uma residência térrea com quatro módulos.
Figura 2 – Sequência de fabricação – componentes dos pisos
6 Figura 4 – Sequência de fabricação – paredes
Figura 5 – Sequência de fabricação – paredes e telhados
Figura 6 – Sequência de fabricação – módulo completo
7 Figura 8 – Sequência de montagem no local de uso
A figura 9 exemplifica como se pode ampliar uma edificação acrescentando-se, por exemplo, mais módulos passando uma área de 40m2 para 60m2 a qualquer tempo.
8 As figuras 10 a 12 mostram as diferentes possibilidades de aplicação da tecnologia para produção de edificações para diferentes segmentos, tais como habitacional, corporativo ou institucional.
Figura 10 – Exemplos de aplicações para o segmento habitacional
9 Figura 12 – Exemplos de aplicações para o segmento institucional
3. RESULTADOS
3.1 Qualidade e Produtividade
A produtividade inicial neste sistema é de 22 unidades de 40m2, por mês, por linha de produção composta por 10 profissionais e 4 ajudantes. Com a escala e o aprendizado, ao final do terceiro ano de produção, se pode chegar a produzir 44 unidades (ou 176 módulos), por mês, por linha de produção com a mesma equipe. Os projetos da Companhia de Habitação do Paraná para habitações de interesse social com tecnologia convencional, por exemplo, têm uma produtividade de 10 a 16 unidades mensais.
Não se trata somente de um painel, de uma peça, de um componente ou de um encaixe, trata-se de um conjunto, acima de tudo de um sistema construtivo industrializado, pois consiste na produção controlada de 80 a 90% em fábrica, incluindo a incorporação de equipamentos e acabamentos; utilizando materiais leves, porém resistentes e duráveis; permitindo desempenho pré-testado e adequado em termos de segurança, habitabilidade e sustentabilidade.
3.2 Flexibilidade
A inovação também se evidencia pela liberdade para criação e possibilidade de adaptação a diversas formas, formatos funções e aplicações devido à flexibilidade e versatilidade, por exemplo, quando se precisa retirar ou acrescentar paredes sem comprometer a estabilidade; quando se amplia a construção gradualmente acrescentando-se facilmente novos módulos na horizontal ou na vertical; quando se aplica qualquer acabamento desejado, variando cores, texturas e funções conforme desejos ou necessidades do usuário.
3.3 Desempenho
Testes e simulações iniciais permitiram constatar o atendimento aos requisitos de desempenho da NBR 15.575:2013 em termos de segurança estrutural e segurança ao fogo; em termos de conforto termo-acústico e lumínico; e em termos de manutebilidade e durabilidade.
3.4 Ecoeficiência e sustentabilidade
O sistema como um todo, se caracteriza também como mais sustentável, pois utiliza mínima quantidade de material, gera 95% menos resíduos, consome 90% menos água e 50% menos energia no processo de produção quando comparado com o sistema
10 convencional em alvenaria. Ao final da vida útil, 80% dos materiais podem ser reaproveitados ou reciclados. A sustentabilidade se torna tangível quando o sistema se aplica também às habitações de interesse social com preço justo, quando produzidas em escala, estabelecendo uma relação menos impiedosa com o meio ambiente, mas também com a sociedade.
3.5 Preço justo
A produção em escala permite chegar ao preço unitário de venda à partir de R$1.100,00/m2 para um mínimo de 50 unidades (2000m2).
REFERÊNCIAS
FGV – FUNDAÇÃO GETULIO VARGAS. Políticas permanentes de habitação: a
importância do programa minha casa minha vida. São Paulo: FGV Projetos, 2014.
FJP – Fundação João Pinheiro. Déficit Habitacional no Brasil 2011-2012. Belo Horizonte: Fundação João Pinheiro – Centro de Estatística e Informações, 2015.
GROSSMAN, Dave. GEO-5 para o Setor de Negócios: Impactos de um Meio
Ambiente em Mudança sobre o Setor corporativo. PNUMA Programa das Nações
Unidas para o Meio Ambiente, 2013.
HOURNEAUX JUNIOR, Flavio et al. Análise dos stakeholders das empresas
industriais do estado de São Paulo. Revista de Administração, [S.l.], v. 49, n. 1, p.
158-170, mar. 2014.
MAIA, Andrei Giovani e PIRES, Paulo dos Santos. Uma compreensão da
sustentabilidade por meio dos níveis de complexidade das decisões organizacionais. RAM, Rev. Adm. Mackenzie [online]. 2011, vol.12, n.3, p. 177-206.
OLIVEIRA, Elzira Lucia de; GIVISIEZ, Gustavo Henrique Naves; RIOS NETO, Eduardo Luiz Gonçalves. Demanda futura por moradias no Brasil 2003-2023: uma abordagem
demográfica. Brasília: Ministério das Cidades, 2009.
O Estatuto da Cidade: comentado = The City Statute of Brazil: a commentary /
organizadores Celso Santos Carvalho, Ana Claudia Rossbach. – São Paulo: Ministério das Cidades: Aliança das Cidades, 2010.
SACHS, Ignacy. Caminhos para o Desenvolvimento Sustentável. Rio de Janeiro: Garamond, 2002.
WILLERS, Camila Daniele; RODRIGUES, Luciano Brito e SILVA, Cristiano Alves da. Avaliação do ciclo de vida no Brasil: uma investigação nas principais bases
