APLICAÇÃO DA CONSTRUÇÃO MODULAR NA ENGENHARIA CIVIL

REGISTRO DOI:10.5281/zenodo.10213564

Danielly Figueirêdo da Costa;
Jhennyfer Gonçalves;
Larissa Pereira Lima;
Leonardo O. Mata;
Matheus Melo Del Campo.
Orientador: Alexandre Iartelli

Resumo: Este estudo refere-se a uma pesquisa descritiva sobre a construção modular, onde envolve a análise de várias dimensões, incluindo custo, tempo, qualidade, sustentabilidade, flexibilidade e muito mais. Este tipo de construção refere-se ao método que utiliza módulos pré-fabricados ou pré-fabricação para criar estruturas ou edificações. Em vez de construir completamente no local, os componentes são fabricados em condições controladas fora do local de construção e depois transportados e montados no local. Em resumo, expomos a escolha entre construção convencional e modular, que depende dos requisitos específicos de um projeto. Ambos os métodos têm vantagens e desvantagens, e a decisão deve ser baseada nas necessidades individuais de cada projeto. Ou seja, neste artigo iremos demonstrar a eficiência da Construção Modular que pode resultar em projetos com benefícios significativos ao longo do ciclo de vida do projeto, ainda.

Possui uma alta qualidade e sustentabilidade e que está cada vez mais abrangente no

Brasil.

Palavras-chave: Artigo, Modular, Convencional, Construção Civil.

Abstract: This study refers to a descriptive research on modular construction, which involves the analysis of several dimensions, including cost, time, quality, sustainability, flexibility and much more. This type of construction refers to the method that uses prefabricated modules or prefabrication to create structures or buildings. Rather than building completely on site, components are manufactured in controlled conditions off the construction site and then transported and assembled on site.

In summary, we expose the choice between conventional and modular construction, which depends on the specific requirements of a project. Both methods have advantages and disadvantages, and the decision should be based on the individual needs of each project.

In other words, in this article we will demonstrate the efficiency of Modular Construction that can result in projects with significant benefits throughout the project’s life cycle. It has high quality and sustainability and is increasingly widespread in Brazil.

Keywords: Article, Modular, Conventional, Civil Construction.

I. INTRODUÇÃO

A inovação constante na construção civil tem desempenhado um papel crucial na busca por alternativas mais eficientes e sustentáveis. O setor tem enfrentado os desafios associados aos elevados custos financeiros e aos impactos ambientais significativos, inerentes aos métodos tradicionais de construção. Com o avanço tecnológico, os profissionais da área estão cada vez mais focados em encontrar soluções que não apenas otimizem os recursos financeiros, mas também reduzam a pegada ambiental.

Nesse cenário, o emergente sistema de Construção Modular tem se destacado como uma resposta inovadora. Esta abordagem, relativamente recente no mercado, propõe superar as limitações dos métodos convencionais, apresentando vantagens notáveis em termos de custos, planejamento, prazos e sustentabilidade ambiental. Ao proporcionar uma alternativa viável, a construção modular transformou-se em um vetor de mudança, redefinindo as expectativas e padrões do setor.

À medida que a construção civil evolui, métodos como a construção modular ganham aceitação e relevância. O estudo dessa evolução é essencial para profissionais que buscam manter-se atualizados com as melhores práticas e técnicas. Nas seções subsequentes, exploramos o contexto do estudo, analisando os sistemas modulares. Posteriormente, delineamos o objetivo do trabalho, concentrando-nos na investigação da eficácia real desses sistemas como soluções vantajosas. Por fim, detalhamos a metodologia empregada, delineando o caminho para alcançar os objetivos propostos e os resultados esperados.

O termo “sistema modular”, central ao longo deste artigo, abrange a ideia fundamental de módulos individuais pré-fabricados em linha de montagem, posteriormente instalados no local da obra. Esses módulos, podendo ser confeccionados a partir de diversos materiais como madeira, vidro, concreto, aço/steel frame, entre outros, representam uma abordagem inovadora que promete revolucionar a forma como as edificações são concebidas e construídas.

1.1 JUSTIFICATIVA

Vivemos em uma era em que a tecnologia molda profundamente o ambiente ao nosso redor, tornando inovações cada vez mais simples e acessíveis. Nesse contexto, a construção modular se destaca como uma revolucionária abordagem que não apenas simplifica o processo construtivo, mas também traz uma série de benefícios tanto para a indústria da construção quanto para a sociedade em geral.

A simplicidade e acessibilidade das inovações tecnológicas contemporâneas têm desempenhado um papel crucial na redução de custos e tempo na construção, e a construção modular se encaixa perfeitamente nesse cenário. Ao proporcionar eficiência, sustentabilidade, qualidade e inovação, esta abordagem redefine as práticas tradicionais da indústria da construção, destacando-se como uma alternativa viável para o futuro.

Ao analisarmos a construção modular em comparação com métodos convencionais, percebemos que essa abordagem vai além de simplesmente otimizar processos; ela representa uma mudança de paradigma na maneira como concebemos e construímos edifícios. Este artigo visa oferecer uma visão abrangente desse comparativo, facilitando a escolha do método mais adequado para projetos específicos. Ao fazê-lo, buscamos não apenas informar, mas também contribuir para o avanço da indústria da construção, promovendo abordagens mais eficientes e sustentáveis.

Como profissionais da área, é crucial estarmos atualizados sobre as últimas tendências e tecnologias aplicáveis aos projetos. Ao compreendermos as vantagens da construção modular, podemos não apenas melhorar a eficiência e a qualidade de nossos projetos, mas também oferecer aos clientes soluções inovadoras e sustentáveis que atendam às suas necessidades e expectativas em constante evolução. Dessa forma, contribuímos para a construção de um futuro construído sobre bases sólidas de eficiência e sustentabilidade.

1.2 OBJETIVOS

Este artigo trabalho de conclusão de curso (ATCC) propõe uma investigação aprofundada sobre a construção modular, um conceito que transcende os limites da construção convencional. Este método revolucionário introduz a fabricação de componentes estruturais em ambientes controlados, visando à posterior montagem no local de destino. Ao abordar aspectos técnicos, econômicos e ambientais, o objetivo é proporcionar uma compreensão abrangente dos benefícios e desafios associados a essa abordagem inovadora.

No decorrer da pesquisa, será dada ênfase à análise de casos de sucesso e experiências práticas que corroboram a eficácia e aplicabilidade da construção modular. A intenção é fornecer insights valiosos que não apenas enriqueçam o entendimento acadêmico, mas também ofereçam orientações práticas para profissionais do setor da construção. Além disso, este estudo visa estabelecer uma sólida base para a criação de diversas linhas de pesquisa. A expectativa é que os dados e conclusões obtidos forneçam aos empreendedores e profissionais do setor imobiliário a capacidade de tomar decisões informadas sobre a pertinência da adoção de sistemas modulares para seus projetos específicos. Ao oferecer uma visão abrangente, espera-se que os resultados deste trabalho contribuam significativamente para aprimorar o processo de planejamento e concepção de futuros empreendimentos, promovendo a eficiência, a sustentabilidade e a inovação no setor da construção.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 ORIGEM DA ENGENHARIA CIVIL E CONSTRUÇÃO MODULAR

A Lei n. 5.194/66, no contexto brasileiro, é a legislação que regulamenta o exercício das profissões de Engenheiro, Arquiteto e Engenheiro-Agrônomo. A definição específica da Engenharia Civil, de acordo com essa lei, pode ser encontrada no artigo 2º, que estabelece as atribuições profissionais para os engenheiros em geral.

Resumidamente, a Engenharia Civil refere-se ao ramo da engenharia que trata do planejamento, projeto, construção, manutenção e operação de edificações e infraestruturas. Os engenheiros civis são profissionais habilitados a lidar com diversas disciplinas, como estruturas, geotecnia, hidráulica, transportes, saneamento, entre outras, com o objetivo de garantir a segurança, a funcionalidade e a sustentabilidade de obras civis.

“A ciência é sobre saber, a engenharia é sobre fazer”. (Henry Petroski)

A Engenharia Civil, é uma das disciplinas mais antigas da engenharia, possui uma história que remonta a mais de 5.000 anos. Desde os primórdios das civilizações, os engenheiros civis desempenharam um papel crucial na construção de obras públicas essenciais, tais como sistemas de irrigação, estradas, pontes e edifícios.

No contexto do Império Romano, ocorreu um notável avanço, com a construção de aquedutos e estradas pavimentadas. Posteriormente, durante a Idade Média, os engenheiros civis especializaram-se na edificação de fortalezas, castelos e na implementação de pontes e sistemas de abastecimento de água.

Com o advento da Revolução Industrial no século XVIII, a Engenharia Civil passou por transformações significativas. Surgiram novos materiais e tecnologias que possibilitaram a construção de edifícios mais altos e pontes mais extensas.

No século XX, a evolução da Engenharia Civil alcançou novos patamares, com o desenvolvimento de materiais inovadores, como o concreto armado e o aço estrutural. Além disso, houve uma automação e informatização crescente nos processos de projeto e construção.

Muitas das obras construídas ao longo dessa rica história permanecem em condições robustas até os dias atuais, testemunhando a habilidade, competência e importância contínua dos engenheiros civis na sociedade.

As primeiras construções de casas pré-fabricadas remontam ao ano de 1624, quando essas estruturas foram enviadas para a vila de pescadores de Cape Anne, Massachusetts. Durante o período de colonização na Austrália no final do século XVIII, a prática de enviar hospitais, armazéns e casas de campo pré-fabricados para Sydney tornou-se comum. Essas estruturas eram essencialmente construídas com estruturas de madeira simples, com telhados, pisos e paredes formados por painéis de madeira.

A colonização da África do Sul, em 1820, testemunhou o envio de chalés de madeira semelhantes a galpões, destinados a ajudar os colonos. Essas habitações eram compostas por estruturas de madeira pré-cortadas, que eram então revestidas com tábuas no local. Além disso, essas construções incluíam componentes completos de janelas e portas. Essa abordagem pré-fabricada permitiu uma montagem mais eficiente e rápida, contribuindo para o atendimento rápido das necessidades habitacionais durante os períodos de colonização e expansão. Figura 1 – Manning Casa Colonial Porém, o primeiro registro documentado de construção Portátil para Emigrantes (1933) modular remonta à década de 1830, quando um carpinteiro londrino chamado John Manning criou uma casa pré-fabricada para seu filho. Essa residência foi meticulosamente fabricada em partes antes de ser enviada da Inglaterra para a Austrália, onde foi posteriormente montada.

A popularidade desse método de construção cresceu significativamente durante a Corrida do Ouro na Califórnia nos anos 1840, nos Estados Unidos. Um exemplo notável desse enfoque foi a construção do Palácio de Cristal para a Grande Exposição da Grã-Bretanha em 1851.

Figura 2 – A Exposição Universal de Londres de 1851 e o Palácio de Cristal

Posteriormente, a técnica ganhou ainda mais destaque com a criação de estruturas préfabricadas durante a Segunda Guerra Mundial, sendo empregada rapidamente na reconstrução de residências após o término do conflito.

Desse modo, podemos notar que a construção modular representa uma inovação na indústria da construção civil, pautada na fabricação de componentes ou módulos préfabricados em ambientes controlados, como fábricas, para posterior montagem no local de construção. Esses módulos são concebidos de maneira padronizada, abrangendo desde elementos estruturais até acabamentos, conforme as exigências específicas de cada projeto.

Este método se difere da construção tradicional, na qual a maior parte dos elementos é construída no próprio local, frequentemente sujeita às intempéries climáticas e variações locais.

2.2 MÉTODOS DA CONSTRUÇÃO MODULAR

Atualmente, a construção modular pode ser classificada em duas formas distintas:

Construção modular permanente: Embora seja destinada a uma fixação definitiva, como no caso de casas ou prédios convencionais, essa modalidade é pré-fabricada e transportada para o local de instalação.
Construção modular deslocável: Além de ser pré-fabricada, essa forma de construção permite que, uma vez fixada, seja desmontada e transportada para outro local, proporcionando flexibilidade na utilização do espaço.

Além dessas categorias, a construção modular assume diversas modalidades, tais como:

Residências: As casas modulares são a aplicação mais comum desse método construtivo, variando desde residências simples até casas modulares de alto padrão, consideradas por vezes como luxuosas. A rapidez na execução torna esse formato atraente para quem busca ver sua casa pronta e esteticamente agradável em curto prazo.
Hotéis: A construção modular tem se destacado no setor hoteleiro, sendo bem-sucedida nos Estados Unidos e gradualmente conquistando espaço no Brasil. Exemplos de hotéis modulares em alguns estados brasileiros indicam uma tendência crescente nesse segmento.
Escolas: A versatilidade da construção modular também alcança o ambiente educacional, com exemplos de escolas erguidas nesse formato. A rapidez e praticidade na construção são evidentes benefícios desse método, facilitando a criação de espaços educacionais de forma eficiente.

Estabelecimentos Comerciais: Lojas e outros empreendimentos comerciais têm adotado a construção modular devido à sua eficiência e versatilidade. A capacidade de erguer edifícios de forma rápida e eficaz torna essa abordagem atrativa para diversos setores comerciais.

Figura 3 – Exemplificação das etapas do ciclo modular

2.3 SISTEMAS CONSTRUTIVOS

A construção modular utiliza uma variedade de sistemas construtivos para criar estruturas eficientes e flexíveis. Alguns dos principais sistemas construtivos na construção modular incluem:

 Concreto: Os módulos fabricados em concreto podem ser construídos a partir de painéis pré-fabricados 2D que serão usados para compor paredes, piso e teto, e as unidades tridimensionais que podem ser acoplados a uma base aberta. Seu uso está ligado às aplicações que necessitam de alta segurança, pois são mais resistentes que os outros modelos. Os módulos possuem espessura de 12,5 cm de paredes e 15,0 cm de laje. Quando produzidos com base aberta, essa é preenchida pelo teto da unidade abaixo, reduzindo assim o peso próprio do módulo. Outra maneira de otimizar o uso das unidades é a possibilidade de unir duas ou mais unidades tridimensionais entre si, ou unidades tridimensionais com as bidimensionais permitindo a criação de áreas de maior extensão. Entre outras vantagens, estão a produção em escala das unidades em fábrica, na produtividade de instalação dos módulos que variam entre 6 a 10 módulos/dia – considerando a produtividade dos equipamentos e altura de lançamento –, e a instalação dos eletrodutos que podem ser embutidos no concreto. Dentre os modelos de módulos de concreto, destaca-se três: tipo corredor, módulo de laterais abertas e núcleos de concreto.

Tipo Corredor: O tipo corredor tem seu uso na construção de hotéis, acomodações de estudantes, quarteis militares pois necessitam do uso repetitivo dessas unidades e de cômodos com dimensões reduzidas. Esse modelo permite a junção com elementos planares para formar ambientes e também acoplar outros módulos
Módulos de Laterais Abertas: Os módulos de laterais abertas são fabricados com uma estrutura de piso e teto rígidos que garantem a sua estabilidade. Seu uso comum é na construção de edifícios escolares de um só andar. É possível perceber que a laje de piso é suportada por vigas intermediarias, transversais ao comprimento da laje, tornando essa mais fina que a do teto. Quando fabricado com nervuras, pode alcançar um vão de 12 m.
Núcleos de concreto pré-moldados: Os núcleos de concreto têm seu uso mais comum nas construções que necessitam de ambientes mais amplos. Na sua fabricação, podem ser produzidos com acessórios para escadas e elevadores, sendo possível, a instalação das escadas de forma concomitante a instalação dos módulos, assim como podem ser incorporados dois ou mais unidades para a fabricação de caixas de elevadores
- Wood Frame: O sistema Wood Frame consiste em um […] sistema construtivo industrializado, durável, estruturado em perfis de madeira reflorestada tratada, formando painéis de pisos, paredes e telhado que são combinados e/ou revestidos com outros materiais, com a finalidade de aumentar os confortos térmico e acústico, além de proteger a edificação das intempéries e também contra o fogo. (MOLINA; CALIL, 2010). A montagem dos módulos tridimensionais se dá pela união dos painéis de forma a constituir os ambientes projetados. Nesse sistema, usam-se como revestimento placas compensadas ou placas de OSB (Oriented Strand Boar), acrescidos de uma ou duas camadas de gesso acartunado. A forma mais econômica, afirmam Stricklin, Schiff e Rosowsky (1996), é a construção de edificações de até dois pavimentos, porém podem ser construídas edificações de até cinco pavimentos (MOLINA; CALIL JUNIOR, 2010). Nos EUA, o uso desse sistema é bastante difundido, alcançando cerca de 95% das construções de casas, além de possibilitar a produção de diversos projeto desde casas populares a construções de alto padrão. (MOLINA; CALIL JUNIOR, 2010).
- Light Steel Frame: O Light Steel Frame é “processo pelo qual compõe-se um esqueleto estrutural em aço formado por diversos elementos individuais ligados entre si, passando estes a funcionar em conjunto para resistir às cargas que solicitam a edificação e dando forma à mesma” (FREITAS e CRASTO, 2006. pág. 12). Diferentemente do uso convencional do aço nas construções que adotam seções I e H, o uso do Light Steel Frame nos módulos são adotados, geralmente, como componentes pré-fabricados de aço galvanizado moldados a frio de seções C para compor parcial, como na produção de painéis para parede, piso e teto, ou totalmente nas edificações (ALVARENGA, 2002), que quando unidos os painéis formam o módulo 3D. Os painéis são, geralmente, revestidos interna e externamente e após sua montagem, são transportados para o canteiro. Os módulos funcionam como a estrutura primária dos edifícios, podendo haver outros componentes que melhoram a estabilidade do conjunto. Em algumas construções, banheiros ou saletas podem ser fabricados separadamente como cápsulas e esses são apoiadas sobre a estrutura principal. Lawson (2007) no seu trabalho para o Instituto de Construções em Aço (SCI) apresentou algumas possibilidades de módulos que podem ser usados em projetos de edificações usando construção totalmente modular ou formas mistas de construção em aço. Essas possibilidades variam conforme o uso e a distribuição dos carregamentos, além dos tamanhos dos vãos a serem alcançados.

Figura 4 – Construção em Light Steel Fram; Wood Fram e Modular de Concreto

2.4 MÃO DE OBRA

As construções modulares destacam-se pela montagem ágil e pela capacidade de produção elevada, uma vez que são constituídas por componentes padronizados. No entanto, sua mão de obra, por vezes, demanda especialização superior em comparação à construção tradicional, devido às técnicas específicas envolvidas.

Além da eficiência na produção em massa, a construção modular propicia um menor impacto financeiro e ambiental, uma vez que, frequentemente, é conduzida de maneira sustentável, gerando benefícios significativos para o setor da construção civil, especialmente a longo prazo.

No âmbito econômico, destaca-se o fator mão de obra. Apesar da exigência de maior especialização, a permanência no canteiro de obras é geralmente reduzida, o que prevê os custos necessários sem desperdícios substanciais. Isso possibilita economia tanto no prazo de execução quanto nos serviços subsequentes.

Entretanto, é crucial salientar que a relação entre custos é variável, influenciada por elementos como o tipo de projeto, a complexidade da execução, os materiais empregados e as condições climáticas. Dessa forma, é imperativo avaliar qual estrutura se mostra mais viável, levando em consideração a natureza da construção e seus objetivos específicos.

2.5 PRAZO

Segundo dados da consultoria Mckinsey, construções modulares como casas reduz 50% o retrabalho e tempo de execução. No entanto, a construção modular é pouco utilizada e conhecida. O BIM é um precursor tecnológico que possibilita inúmeros avanços na pré

construção, mas, a carência de conhecimento desse software no mercado dificulta a propagação do uso das estruturas modulares.

Podemos observar a rapidez da construção modular em comparação com a tradicional, no tempo de execução, visto que geralmente para uma construção residencial, com o mesmo padrão de acabamentos e pavimentos, é preciso de 8 a 14 semanas para ser finalizada, um fator de ganho de prazo, é que a fundação, estruturas e acabamentos, podem ser realizadas simultaneamente.

Quanto a casa tradicional, são necessários em torno de 16 a 30 semanas para que seja construída e possível de habitação, uma vez que cada serviço deve ser iniciado após o seu predecessor. Entre os benefícios da construção modular, destaca-se a redução significativa nos prazos de execução das etapas. Segundo pesquisas realizadas por Lawson et al. (2014), em uma construção de 6 andares, é possível alcançar uma redução de até 50% no tempo de execução. Isso se deve, principalmente, à capacidade de realizar simultaneamente a execução do sistema de fundações durante a produção dos módulos. Da mesma forma, estudos conduzidos por Fawcett et al. (2005) do National Audit Office, sobre o uso de métodos modernos para a construção de habitações, constataram que a adoção do sistema de construção modular reduz o tempo de construção em quase 60% quando comparado com a construção de alvenaria. No referido estudo, a construção em alvenaria demandou 39 semanas, enquanto a utilização de módulos tridimensionais permitiu concluir o projeto em apenas 16 semanas. Esses resultados reforçam a eficiência notável da construção modular na agilização do processo construtivo em comparação com métodos tradicionais.

2.6 COMPARAÇÃO DE PRODUTIVIDADE

Nos empreendimentos do Programa Minha Casa e Minha Vida do governo federal, os custos diretos representam aproximadamente 85% do valor total, sendo que os insumos que mais impactam são os materiais e a mão de obra, correspondendo a cerca de 66% e 34%, respectivamente (Cunha Filho; Souza, 2015). Em um contexto internacional, Mullen (2011) destaca que, nos Estados Unidos, para a construção de módulos produzidos com madeira, os custos com materiais giram em torno de 45 a 50%, enquanto a mão de obra representa 16% dos custos diretos. Esses números evidenciam o caráter industrial que o sistema modular incorpora às construções.

Além disso, a aplicação do sistema modular resulta em uma redução significativa da mão de obra direta no canteiro, sendo esta reduzida pela metade. A necessidade de mão de obra torna-se mais preponderante nas etapas de infraestrutura. Em comparação, os custos com serviços preliminares em sistemas modulares são aproximadamente 8%, contrastando com os 15% encontrados em uma construção convencional. Esses dados ressaltam não apenas a eficiência econômica, mas também a otimização de recursos que a abordagem modular proporciona em comparação com métodos construtivos tradicionais.

O tempo necessário para a conclusão de uma obra varia conforme o projeto arquitetônico, no entanto, a montagem e cobertura de uma Casa Modular podem ser realizadas em até 5 dias. Isso se deve ao fato de que o processo de montagem consiste essencialmente na instalação de estruturas previamente fabricadas em ambientes industriais. Antigamente, essa etapa era executada no canteiro de obras, sujeita a condições climáticas adversas e diversas variáveis, o que tornava o gerenciamento mais desafiador. Atualmente, com a produção realizada em fábricas, o sistema modular proporciona uma eficiência inigualável em comparação ao processo tradicional de construção em alvenaria.

Quando os sistemas modulares chegam ao local de destino, os trabalhadores precisam apenas realizar a instalação nos pontos especificados no projeto, dispensando a necessidade de cortes, ligações complexas ou outros recursos. Essa abordagem simplificada, aliada à pré-fabricação em ambiente controlado, não apenas acelera o processo construtivo, mas também otimiza a eficiência, proporcionando uma notável vantagem em relação aos métodos construtivos convencionais.

Figura 5 – Comparação de produtividade

2.7 CUSTO

A relação entre custo e construção modular é um dos aspectos mais destacados e atraentes dessa abordagem na construção civil. A construção modular geralmente oferece vantagens econômicas significativas em comparação com métodos de construção tradicionais. Algumas das maneiras pelas quais a construção modular está relacionada aos custos incluem:

Redução de Desperdício de Materiais: A fabricação de componentes modulares em ambientes controlados permite um controle mais preciso sobre os materiais utilizados, reduzindo o desperdício comum em canteiros de obras tradicionais.
- Eficiência na Produção em Massa: A construção modular permite a produção em série de componentes padronizados, beneficiando-se das economias de escala associadas à produção em massa. Isso pode resultar em custos unitários mais baixos para os elementos modulares.
- Rapidez na Execução: A montagem rápida e eficiente de módulos no local de construção reduz os custos associados a mão de obra, aluguel de equipamentos e outros custos indiretos, além de permitir a ocupação mais rápida do edifício, potencialmente gerando receita mais cedo.
- Menor Impacto Climático: A construção modular muitas vezes é associada a práticas mais sustentáveis, o que pode resultar em benefícios econômicos a longo prazo. A redução do uso de recursos naturais e a eficiência energética dos edifícios modulares podem levar a economias significativas ao longo do tempo.
- Previsibilidade de Custos: A fabricação em ambientes controlados facilita uma melhor previsibilidade de custos. A padronização e a precisão na produção modular contribuem para estimativas de custos mais precisas desde as fases iniciais do projeto.

No entanto, é importante destacar que a relação entre custo e construção modular pode variar dependendo de vários fatores, como o tipo de projeto, a escala, a complexidade e as condições locais. Enquanto a construção modular oferece muitos benefícios econômicos, é essencial realizar uma análise detalhada e considerar as características específicas de cada projeto para determinar a viabilidade econômica dessa abordagem em casos individuais.

2.8 EXEMPLOS CONSTRUTIVOS

Como exemplo de Construção Modular temporária, podemos mencionar diversas aplicações, como escolas, hospitais, habitações provisórias para civis e militares, além de vestiários e banheiros destinados a eventos e canteiros de obras. Os métodos de Construção Modular são categorizados em painéis 2D e módulos 3D, também conhecidos como “Construção Modular Volumétrica”. Os sistemas 2D, ou painelizados, são os mais comumente empregados. Nessa categoria, estão incluídos: os painéis planos e completos de fechamento interno (paredes) e externo (painéis de fachada) e ainda, os painéis de cobertura e de piso.

Figura 6 – Componentes modulares

Abaixo, os exemplos ilustram a diversidade de aplicações da construção modular em diferentes setores e contextos ao redor do mundo.

Mini Sky City – China: O Mini Sky City é um prédio de 57 andares, 800 apartamentos com espaço para até 4 mil pessoas. Feito com blocos pré-fabricados, o tempo de fabricação de mais de 2.700 blocos foi de 4 meses e meio e o edifício completo foi montado em apenas 19 dias.

Figura 7 – Mini Sky City – China

Prédio Montado em 28 Horas – China: Este prédio na China foi montado em 28 horas e 45 minutos, com isso, a construtora economizou em consumo de água e energia, mão de obra, logística, EPI’s e o processo foi simples, automatizado e eficiente. De acordo com a construtora responsável por essa obra, essa construção se tornou 10 vezes mais leve e mais forte que uma estrutura convencional, sendo resistente à terremotos.

Figura 8 – Prédio Montado em 28 Horas – China

Hospital de Wuhan – China: Durante a pandemia de Covid-19, foi necessário agir rapidamente para atender a demanda de novos casos da doença, devido à necessidade imensa, o país utilizou a construção modular para isso. Foi construído exclusivamente para pacientes de Covid-19, virou referência mundial pela agilidade da obra, a qual durou apenas 10 dias.

Paddocks da Fórmula 1: Os módulos estão sendo uma alternativa excelente para os bastidores das equipes competidoras, em substituição ao robusto motor homes. No Brasil, a técnica foi utilizada pela primeira vez pela Fórmula 1 no Grande Prêmio do Brasil em 2019. Oferecendo uma melhor estrutura ao público e aos pilotos, os módulos foram totalmente personalizados de acordo com cada equipe.

Figura 10 – Paddocks da Fórmula 1

Figura 11 – Hospital Municipal M’Boi Mirim – São Paulo

Casa Syshaus: Um projeto da Empresa CASACOR São Paulo, foi projetada por Arthur Casas, finalizada em 1 mês, com consumo de água, energia e geração de resíduos próximo a zero. A casa foi feita com 100% dos materiais recicláveis e uma cobertura verde que dá um suporte de conforto térmico e ecológico.

Figura 12 – Casa Syshaus – São Paulo:

2.9 VANTAGENS E DESVANTAGENS:

A construção modular oferece várias vantagens em comparação com os métodos tradicionais de construção. Algumas das principais vantagens incluem:

Eficiência no prazo: A construção modular, em geral, viabiliza prazos de construção mais reduzidos. A produção simultânea dos módulos e a montagem ágil no local convergem para acelerar significativamente a conclusão do projeto.
Eficiência energética: O uso de tecnologia e padronização construtiva resulta em edifícios mais eficientes.
Controle de qualidade: Por utilizar materiais fabricados que possuem controle de qualidade, tamanho, padronização, possibilita que a execução seja realizada de modo eficaz e ágil, o que mitiga os impactos a exposições climáticas adversas.
Custo: A previsibilidade financeira é um fator essencial, com a produção controlada, a quantidade de materiais e mão de obra adequada, os custos das construções podem ser previstos ou até mesmo reduzidas.
Sustentabilidade: Reduz o desperdício e gera menos resíduos, pois o processo é apenas de execução do serviço, em vez de produção e execução. Ademais, pode ser de material sustentável, sendo seus módulos de materiais recicláveis ou com componentes recicláveis.
Design flexibilizado: Possibilita a personalização da construção de acordo com as vontades do cliente. Além disso, os módulos podem ser adaptáveis, reconfigurados ou expandidos.
Mão de obra: A mão de obra é reduzida, porém deverá ser mais capacitada. Além disso, com menos mão de obra braçal e a maior parte das atividades a serem executadas ocorrendo em um ambiente controlado, os trabalhadores são poucos expostos aos riscos.
Avanço tecnológico: o avanço tecnológico na construção modular que é integrada com a tecnologia através de softwares como o BIM, o qual otimiza a eficiência e a precisão do processo construtivo. O CEO da empresa Balfour Beatty’s Major Projects, Tom Ravenscroft, expõe o quanto a construção modular é uma solução eficiente para a tecnologia BIM e sustentabilidade.

Essas vantagens tornam a construção modular uma escolha atrativa para diversos projetos, impulsionando seu crescimento e aumento da aceitação na indústria da construção.

Em contrapartida, podemos citar as desvantagens do sistema construtivo. Algumas das principais desvantagens incluem:

Custo: O investimento inicial na fabricação dos módulos pode ser elevado, o que pode resultar em custos elevados em comparação com com os métodos construtivos tradicionais. Devido às restrições de transportes, os módulos podem ter limitações de tamanho, o que pode impactar nos projetos. Sendo assim, a execução deve segui exatamente o projeto, e caso necessite de modificações, pode haver custos adicionais.
Outrossim, para a execução do sistema, pode ser necessário a mão de obra especializada, o que pode acarretar em custos adicionais. Nesse âmbito, a construção modular é pouco aceita no mercado, devido as percepções antigas ou a falta de familiaridade com a abordagem e modo de execução.

É de suma importância destacar as vantagens e desvantagens para que os sistemas sejam analisados e escolhidos de acordo com as necessidades do projeto.

Um dos autores do livro “Design for Modular Construction,” Mark Skelly discute estratégias de projeto específicas para a construção modular.

MATERIAIS E MÉTODOS

Para o nosso estudo adotamos uma metodologia de revisão sobre os artigos de estudo e a literatura presente sobre o assunto. Este método se concentra na análise crítica de publicações existentes sobre o tema em questão, com o objetivo de compreendermos os principais pontos, identificarmos as diretrizes de cada pesquisa e estabelecermos algumas conexões entre diferentes publicações para que possamos concretizar nosso pensamento. As fontes primárias de dados para esta revisão de literatura incluem uma variedade de publicações acadêmicas, incluindo artigos de periódicos, livros publicados por pesquisadores do assunto e relatórios técnicos. Todas as referências citadas foram obtidas de bases de dados reconhecidas e confiáveis.

Os trabalhos incluídos nesta revisão foram selecionados com base em sua relevância para o tema “Construções Modulares e sua utilidade na atualidade” e “Aplicação da Construção Modular na Engenharia Civil”. Foram selecionados estudos que oferecem bases significativas, apresentam metodologias robustas e contribuem de forma única para a compreensão do assunto.

Os documentos para estudos e análises selecionados, foram analisados por cada integrante de forma individual e coletiva, para que pudéssemos extrair cada detalhe e informação importante para nosso trabalho, levando em conta, mas não apenas:

Fonte da informação;
Tempo de análise para pesquisa;
Resultados compatíveis com o estudo;
Discussões não arbitrárias;
Pesquisas com nível médio de reconhecimento por leitores e pesquisadores do tema;
Pontos compatíveis com os apresentados nesse artigo;
Base sólida para pesquisa.

É importante saber que, apesar dos esforços para ser abrangente, uma revisão e um estudo sobre esses documentos não é possível capturar todos os elementos relevantes sobre o tema, pois além de se tratar de um tema muito abrangente, estamos falando de uma discussão que ocorre internacionalmente, possuindo assim estudos e bases em vários pontos do globo. Além disso, a interpretação e síntese são influenciadas pela perspectiva do revisor. Assim, este estudo foi conduzido com rigor, mas reconhece que outras análises e interpretações são possíveis.

Em resumo, a seção de “Materiais e Métodos” estamos definindo como a nossa abordagem adotada para conduzir uma revisão de artigos, estudos e uma literatura sistemática e crítica sobre o papel da Construção Modular e sua Aplicação dentro da Engenharia Civil e sua utilidade, fazendo após toda essa revisão uma análise crítica e argumentativa sobre o tema para que se torne nossa base de argumentos. Os resultados dessa análise são apresentados nas seções subsequentes desse artigo.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A construção modular emerge como uma abordagem inovadora na indústria da construção, prometendo transformar fundamentalmente a maneira como edifícios são concebidos, construídos e adaptados ao longo do tempo. Este estudo abrange uma análise profunda e a coleta de dados significativos, visando avaliar a eficácia, viabilidade econômica e impacto ambiental da construção modular. Nesta seção, destacamos questionamentos cruciais que

merecem uma discussão aprofundada, especialmente ao considerar a aplicação da construção modular em projetos de construção.

P01 – Qual é o custo inicial da construção modular em comparação com métodos de construção tradicionais?

A construção modular, por ser um método novo e pouco empregado nos empreendimentos do Brasil, costuma contar com mão de obra mais qualificada, algo escasso no mercado, fazendo com que o custo seja 56% mais caro em relação ao método tradicional.

P02 – Como a eficiência energética e a sustentabilidade da construção modular se comparam com as construções convencionais?

Um dos benefícios mais significativos é sua sustentabilidade, pois um projeto modular, desde sua concepção, consome menos energia e produz menos desperdício do que os métodos convencionais de construção.

P03 – Quais são os prazos de construção típicos para projetos modulares em comparação com construções tradicionais?

Como a construção modular permite a montagem industrializada que ocorre simultaneamente com a preparação do terreno, o tempo total necessário para construir uma estrutura pode ser reduzido drasticamente. Um hotel de construção modular, por exemplo, pode abrir suas portas e começar a gerar receita entre 30% e 50% mais cedo do que um hotel de construção tradicional.

P04 – Qual é a durabilidade e a vida útil das construções modulares em comparação com as convencionais?

Em relação à duração de uma construção modular, depende se ele foi projetado para ser temporário ou permanente. No entanto, onde muitas pessoas ainda associam edifícios modulares a estruturas temporárias, as construções modulares modernas podem ser construídas para durar exatamente como uma construção convencional.

P05 – Quais são os níveis de qualidade e acabamento alcançados pela construção modular em comparação com métodos de construção tradicionais?

Estruturas modulares seguem padrões de qualidade iguais ou superiores às das construções tradicionais. Alguns dos recursos presentes nos mais modernos tipos de construção modular são instalados antes dos módulos chegarem ao local da montagem, o que contribui para a otimização do projeto.

P06 – Quais são os impactos ambientais, como a redução de resíduos de construção, associados à construção modular?

A construção modular possui muitas vantagens, e uma delas é a menor poluição ambiental, como a poluição do ar, a redução de ruídos, por toda a construção dos módulos serem feitas fora do local da obra.

P07 – Como a construção modular afeta a flexibilidade de design e personalização de edifícios?

As construções modulares são flexíveis e adaptáveis às necessidades dos clientes. Isso se viabiliza através de design bem estudado e personalizado. Uma grande vantagem é que funcionalidades ou novos espaços podem ser facilmente agregados a qualquer momento, através da inclusão de novos módulos. O sistema modular permite ainda opções de personalização e escolha de acabamentos, texturas, cores e equipamentos, conforme o padrão ou preferência do cliente, sem impacto na velocidade de produção, desde as decisões de personalização sejam feitas nas fases preliminares do projeto.

P08 – Como a construção modular influencia a capacidade de escalabilidade de projetos de construção?

O design modular incorpora sistemas de refrigeração mais eficientes e fontes de energia renováveis, reduzindo o consumo de energia e os custos operacionais. Além disso, a escalabilidade e a flexibilidade aumentaram, permitindo que as organizações se adaptem às mudanças na demanda sem investir em infraestrutura não utilizada.

P09 – Quais são os riscos e desafios envolvidos na adoção da construção modular? Um dos desafios da construção modular é a dificuldade de encontrar mão de obra, devido às técnicas de construção, equipamentos e máquinas especiais. Outro desafio apresentado é a necessidade de um volume mínimo, ou seja, comprar apenas um módulo pode não ser viável devido ao preço de montagem e transporte.

Ao abordar essas questões, buscamos não apenas compreender os benefícios da construção modular, mas também identificar possíveis obstáculos e áreas de melhoria. Este processo crítico é essencial para uma implementação bem-sucedida e informada da construção modular, proporcionando percepções valiosas para todos os interessados no avanço sustentável da indústria da construção.

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Nos últimos 10 anos, a Construção Modular tem experimentado um notável crescimento em todo o mundo, dobrando de tamanho nos últimos 5 anos. Esse fenômeno evidencia não apenas uma tendência transitória, mas um movimento consolidado, integrando o setor de construção no cenário digital e na era da Indústria 4.0. A expansão rápida e consistente da Construção Modular reflete a sua capacidade de se adaptar às demandas do mercado contemporâneo, impulsionando ganhos significativos de produtividade e eficiência.

A abordagem modular surge como uma alternativa robusta à construção tradicional, oferecendo uma gama diversificada de vantagens. Além de garantir prazos de entrega previsíveis, a Construção Modular eleva os padrões de qualidade e desempenho, resultando na produção de edifícios mais sustentáveis. A possibilidade de reduzir os prazos de construção em até 50% e alcançar economias de até 20% nos custos de edificações confirma a sua posição como um método economicamente viável.

No entanto, para maximizar esses benefícios, a integração de práticas de Pré-construção e Fast Construction surge como uma estratégia eficaz. Essas abordagens visam não apenas racionalizar os processos, mas também aumentar significativamente a eficiência, reforçando ainda mais a posição da Construção Modular como uma solução eficiente e inovadora.

A análise detalhada dos dados de tempo de construção e custos destaca a eficiência inerente à construção modular, desafiando paradigmas estabelecidos na construção convencional. A redução significativa nos prazos de entrega e os benefícios econômicos ao longo do ciclo de vida dos edifícios indicam não apenas uma aceleração na construção, mas também uma vantagem financeira sustentável. Esses resultados não apenas justificam a crescente adoção da Construção Modular, mas também apontam para uma mudança de paradigma potencialmente transformadora no setor da construção.

Apesar dos resultados positivos, é crucial reconhecer e abordar os desafios enfrentados pela construção modular. A necessidade de treinamento especializado, a resistência cultural e os desafios logísticos são obstáculos que demandam abordagens inovadoras e colaborativas. Superar esses desafios não só fortalecerá a posição da construção modular, mas também influenciará positivamente a aceitação no mercado, contribuindo para uma transição mais suave para métodos de construção mais eficientes.

Por fim, é imperativo destacar que, como em qualquer processo de industrialização, os benefícios da Construção Modular dependem do alcance de economias de escala. A implementação em larga escala não apenas impulsionará a eficiência, mas também abrirá caminho para a contínua inovação e aprimoramento do setor.

Assim, este estudo aprofundado mergulhou nas complexidades e promessas da construção modular, revelando insights significativos sobre sua eficiência, viabilidade econômica e sustentabilidade ambiental. Concluímos esta jornada de investigação com a certeza de que a Construção Modular não é apenas uma resposta às demandas do presente, mas uma chave para moldar o futuro da indústria da construção de maneira mais eficiente, sustentável e inovadora.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Apresentadas em ordem alfabética e de acordo com a norma da ABNT – NBR 6023:

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