ANA PAULA MARANGONI
COMPARAÇÃO DO SISTEMA PRÉ-FABRICADO COM O SISTEMA MOLDADO IN LOCO EM UM EDIFÍCIO RESIDENCIAL DE QUATRO PAVIMENTOS
JOINVILLE - SC 2006
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL – DEC
ANA PAULA MARANGONI
COMPARAÇÃO DO SISTEMA PRÉ-FABRICADO COM O SISTEMA MOLDADO IN LOCO EM UM EDIFÍCIO RESIDENCIAL DE QUATRO PAVIMENTOS
Trabalho de conclusão de curso apresentado à Universidade do Estado de Santa Catarina para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Jorge Herbert Mayerle
JOINVILLE – SC 2006 1
ANA PAULA MARANGONI
COMPARAÇÃO DO SISTEMA PRÉ-FABRICADO COM O SISTEMA MOLDADO IN LOCO EM UM EDIFÍCIO RESIDENCIAL DE QUATRO PAVIMENTOS
Trabalho de Conclusão de Curso aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de bacharel, no curso de graduação em Engenharia Civil da Universidade do Estado de Santa Catarina.
Banca Examinadora: Orientador:
_________________________________________________________ Jorge Herbert Mayerle – Especialista
Membro:
_________________________________________________________ Sandra D. Kruger Alves – Mestre
Membro:
_________________________________________________________ Nelson Alvares Trigo – Mestre
JOINVILLE, 01/12/2006 2
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus. Aos meus pais que de modo muito especial, contribuíram e me incentivaram a conquistar meu objetivo. Para que este trabalho se tornasse possível, foi necessário empenho e dedicação, porém algumas pessoas foram essenciais. Ao Professor Jorge Herbert Mayerle pela ajuda e interesse, com que orientou este trabalho. À Cassol Estruturas Pré-fabricadas, que forneceu os projetos e orçamentos dos préfabricados. Especialmente à Engº Silvana Fagundes Marangoni, ao Desenhista Edinaldo Stadler e ao Diretor Comercial Aguinaldo Mafra Junior. À Engest, que contribuiu com os projetos do sistema convencional, oportunizando o estudo do sistema. Aos familiares e amigos, que ajudaram de diversas maneiras, contribuindo para que a pesquisa fosse possível.
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RESUMO
O setor da construção civil tem se consolidado cada vez mais, pela racionalização da construção, visando a redução da ocorrência de erros, minimização das perdas e diminuição do tempo ocioso, aumentando, desta forma a produtividade. Este trabalho apresenta uma análise entre o sistema construtivo pré-fabricado e o moldado in loco, para que se possa comparar ambos os sistemas no que se refere a tempo de execução, quantidade de materiais e custo final da superestrutura. Para isso foi utilizado o Edifício Tahiti, como um estudo de caso, buscando as informações necessárias para se fazer a mesma edificação com o sistema de pré-fabricação e com o sistema moldado in loco podendo-se assim, analisar os dois sistemas. Os resultados apresentados mostram que o custo do sistema moldado in loco, neste caso, é consideravelmente menor.
Palavras-chave: pré-fabricação, industrialização, racionalização.
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ABSTRACT
The civil construction has been consolidated by the optimization of this system aiming the reduction of errors, minimization of losses and decreasing the idle time, increasing productivity. This project presents an analysis between the pre-manufactured constructive system and the conventional one in terms of time of execution, quality of materials and the final cost of the superstructure. In order to do this, the Tahiti Building was used as a study case; a research was made and all the necessary information to build the same building with the pre-manufactured and the conventional system was obtained. The results presented show that the cost of the conventional system, in this case, is considerably lower.
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SUMÁRIO
SUMÁRIO............................................................................................................................ 6 1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 8 1.1 INTRODUÇÃO............................................................................................................... 8 1.2 JUSTIFICATIVA ............................................................................................................9 1.3 OBJETIVOS.................................................................................................................. 10 1.3.1 Objetivo Geral............................................................................................................. 10 1.3.2 Objetivos Específicos.................................................................................................. 10 1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO ................................................................................... 11
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 12 2.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS - DEFINIÇÕES............................................................. 12 2.1.1 Racionalização............................................................................................................ 13 2.1.2 Industrialização........................................................................................................... 13 2.2 HISTÓRICO.................................................................................................................. 14 2.3 TIPOS DE CONCRETO................................................................................................ 17 2.3.1 Pré-moldado de fábrica ............................................................................................... 18 2.3.2 Pré-moldados no canteiro de obras .............................................................................. 18 2.3.3 Pré-moldado de seção completa................................................................................... 18 2.3.4 Pré-moldado de seção parcial ...................................................................................... 19 2.3.5 Pré-moldado pesado .................................................................................................... 19 2.3.6 Pré-moldado leve ........................................................................................................ 19 2.3.7 Pré-moldado normal.................................................................................................... 19 2.3.8 Pré-moldado arquitetônico .......................................................................................... 20 2.4 APLICAÇÃO DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS PRÉ-MOLDADOS .......................... 20 2.4.1 Residências e edifícios de apartamentos ...................................................................... 20 2.4.2 Escritórios, hospitais e escolas..................................................................................... 21 2.4.3 Edifícios industriais (galpões) e comerciais................................................................. 21 2.4.4 Estacionamentos.......................................................................................................... 22 2.5 PROJETOS.................................................................................................................... 22 2.6 VANTAGENS............................................................................................................... 23 2.6.1 Técnicas...................................................................................................................... 24 6
2.6.2 Sociais ........................................................................................................................ 24 2.6.3 Econômicas................................................................................................................. 25 2.7 DESVANTAGENS........................................................................................................ 25 2.7.1 Técnicas...................................................................................................................... 25 2.7.2 Sociais ........................................................................................................................ 26 2.7.3 Econômicas................................................................................................................. 26 3 ESTUDO DE CASO: EDIFICIO TAHITI..................................................................... 27 3.1 OBJETIVOS DA PESQUISA ........................................................................................ 27 3.2 MÉTODO DE ABORDAGEM ...................................................................................... 27 3.3 EDIFÍCIO TAHITI ........................................................................................................ 29 3.4. DESCRIÇÃO DO SISTEMA PRÉ-FABRICADO ........................................................ 30 3.4.1 Superestrutura ............................................................................................................. 30 3.4.2 Concreto ..................................................................................................................... 31 3.4.3 Armadura.................................................................................................................... 32 3.4.4 Capa de concreto......................................................................................................... 33 3.4.5 Execução..................................................................................................................... 33 3.4.6 Custos ......................................................................................................................... 34 3.5 DESCRIÇÃO DO SISTEMA MOLDADO IN LOCO.................................................... 35 3.5.1 Superestrutura ............................................................................................................. 35 3.5.2 Concreto ..................................................................................................................... 35 3.5.3 Armadura.................................................................................................................... 36 3.5.4 Formas ........................................................................................................................ 36 3.5.5 Execução..................................................................................................................... 37 3.5.6 Custos ......................................................................................................................... 37 3.6 ANÁLISE DOS RESULTADOS ................................................................................... 39
4 CONCLUSÃO................................................................................................................. 41 REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA .................................................................................. 42 ANEXOS A – PROJETOS ARQUITETONICOS............................................................ 44 ANEXOS B – PROJETOS PRÉ-FABRICADO ............................................................... 48 ANEXOS C – ORÇAMENTO DO PRÉ-FABRICADO................................................... 50 ANEXOS D – PROJETOS ESTRUTURAIS DO MOLDADO IN LOCO ...................... 54
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1 INTRODUÇÃO
1.1 INTRODUÇÃO
Para atender as novas exigências do mercado, as empresas de construção civil buscam melhoria da produtividade, qualidade e custo de seus processos e produtos. Este investimento se justifica, principalmente, pela alta demanda habitacional no Brasil. Frente a isso, a construção civil brasileira vem passando por um processo de mudanças e melhorias consideráveis. Em um ambiente de inflação controlada e competitividade em alta, os ganhos de gestão e produtividade são cada dia mais importantes e imprescindíveis, fazendo com que a industrialização do processo construtivo fique em evidência. A utilização do sistema construtivo pré-fabricado em concreto proporcionou um grande avanço neste sentido, facilitando o gerenciamento, revelando ganhos e garantindo o controle da obra nas diversas etapas do empreendimento. Em vez da intensiva fiscalização o engenheiro de obra passa então a cumprir as especificações do projeto, a traçar metas, buscando técnicas construtivas adequadas e acompanhar os resultados, direcionando dessa forma, a responsabilidade pela produção das partes da obra para os fabricantes. Dentre as principais vantagens do emprego de pré-fabricados como solução construtiva está a rapidez de execução e entrega da obra, redução e controle rigoroso dos
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custos e retorno mais rápido do investimento. Além disto, este sistema se aplica diferentes tipos de obras, tais como, residenciais, industriais, comerciais, hotéis, escolas, entre outras. Os edifícios residenciais de quatro pavimentos, que por suas características intrínsecas são tipicamente reconhecidos como construções de baixo custo, constituem-se em razoável opção de moradia para habitação de baixa renda. A solução de projeto de quatro apartamentos por andar proporciona a redução de espaços comuns de acesso às escadas dos apartamentos, possibilitando a implantação de escadas e hall numa mesma área que terá as dimensões estritamente necessárias para essa finalidade. Em geral, não necessitam de elevadores, item importante também na redução de seu custo final. “A predominância no país de conjuntos habitacionais de edifícios onde o número de pavimentos é igual a quatro sinaliza a tendência de que seja esse o tipo de edificação mais econômica.” (BRAZ, 2000, p. 2).
1.2 JUSTIFICATIVA
O sistema construtivo pré-fabricado, aplicado com muito sucesso em todo o mundo, vem se tornando cada dia mais comum no Brasil, pois a economia, facilidade de execução, alta produtividade e qualidade são os principais fatores que devem influenciar no momento da decisão do tipo de estrutura a ser adotada. Assim, surgiu o interesse em pesquisar o sistema construtivo em pré-fabricado, analisando o seu surgimento, aplicações, vantagens e deficiências e comparando-o, através de um estudo de caso, ao sistema convencionalmente adotado e obtendo os custos reais de ambos os sistemas.
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1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo Geral O objetivo dessa pesquisa é o estudo da viabilidade dos sistemas pré-fabricados. Para isso será elaborada uma comparação técnica-econômica entre o sistema construtivo préfabricado e o sistema construtivo moldado in loco para um edifício residencial de quatro pavimentos com quatro apartamentos por pavimento, ficando essa análise restrita à superestrutura do Edifício Tahiti.
1.3.2 Objetivos Específicos Como objetivos específicos têm-se: - Medir o consumo de materiais; - Avaliar os custos da superestrutura pré-fabricada; - Avaliar os custos da superestrutura moldado in loco; - Obter o valor real de economia que um processo construtivo de um bloco de 4 pavimentos possui em relação aos outros estudados; - Avaliar os processos construtivos estudados; - Conhecer as vantagens e desvantagens dos sistemas pré-fabricados.
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1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
O trabalho foi organizado em 4 capítulos, de forma a atender aos objetivos e proporcionar ao leitor uma agradável leitura, com entendimento claro das etapas da pesquisa:
Capítulo 1 – Introdução: é enfatizada a importância da pesquisa, sendo apresentadas justificativas, objetivos gerais e específicos do trabalho.
Capítulo 2 – Revisão bibliográfica: apresentam-se através de referências bibliográficas as definições de pré-fabricação e pré-moldagem, um histórico da pré-fabricação, além da utilização dos pré-fabricados e suas vantagens e desvantagens.
Capítulo 3 – Estudo de caso: Apresenta o edifício a ser estudado e é feita a descrição do mesmo quando feito pelo sistema pré-fabricado e pelo sistema moldado in loco. Tem-se ainda, a análise dos resultados, concluindo qual a melhor opção para o edifício em questão
Capítulo 4 – Conclusão: Análise conclusiva do trabalho.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS - DEFINIÇÕES
“... concreto pré-moldado corresponde ao emprego de elementos pré-moldados de concreto, ou seja, ao emprego de elementos de concreto moldados fora de sua posição definitiva de utilização na construção.” (DEBS, 2000. v, grifo nosso). “Construção pré-fabricada é toda aquela em que suas partes constituintes são, em sua maioria, executadas previamente em canteiro ou em fábrica, com a precisão dos métodos industriais.” (SOUZA et al, 1998, p. 363, grifo nosso). “... industrialização da construção é o emprego, de forma racional e mecanizada, de materiais, meios de transporte e técnicas construtivas, para se conseguir uma maior produtividade.” (ORDÓNEZ apud DEBS, 2000, p. 5, grifo nosso). A NBR 9062/85, Projetos e execução de estruturas de concreto pré-moldado, difere também os pré-fabricados dos pré-moldados segundo controle de qualidade. Os préfabricados executados sob condições rigorosas de controle de qualidade que conforme o item 12.2 são produzidos com recursos adequados e dispõem de pessoal, organização de laboratórios e demais instalações para o controle de qualidade. Por outro lado, os prémoldados, pelo item 12.3 da norma (p.35), são produzidos em condições menos rigorosas de controle de qualidade. “Devem ser inspecionados individualmente ou por lotes, através de
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inspetores do próprio construtor, da fiscalização do proprietário ou de organizações especializadas, dispensando-se a existência de laboratórios.” Apesar de possuir conceitos distintos, pré-moldagem, pré-fabricação e industrialização da construção estão relacionadas entre si como afirmou Debs (2000, p. 11): “ A grosso modo, pode-se dizer que a pré-moldagem aplicada à produção em grande escala resulta na préfabricação, que, por sua vez, é uma forma de buscar a industrialização da construção”. Essas definições mostram que a pré-moldagem pode apresentar duas diretrizes, uma delas utilizada como uma forma de buscar a industrialização da construção, por meio da préfabricação e na outra como forma de racionalizar a construção das estruturas de concreto.
2.1.1 Racionalização A racionalização está fundamentada na otimização dos recursos materiais, humanos, organizacionais, energéticos, tecnológicos, temporais e financeiros, eliminando os desperdícios gerados em obra para obter um produto que satisfaça as necessidades dos usuários da melhor maneira possível. Um dos principais objetivos da racionalização de produtos e processos é, sem dúvida, a redução do preço final do produto, que é um fator decisivo para a sobrevivência das empresas. (SILVA, 2002).
2.1.2 Industrialização Sabbatini (aput Silva, 2002, p. 13) define industrialização como:
“um processo evolutivo que, por meio de ações organizacionais e da implementação de inovações tecnológicas, métodos de trabalho e técnicas de
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planejamento e controle, objetiva incrementar a produtividade e o nível de produção e aprimorar o desempenho da atividade construtiva”.
A industrialização está diretamente ligada à padronização, que beneficia o produto final na forma de redução de custos devido à utilização racional de materiais, equipamentos e mão-de-obra, sem desperdício nem retrabalho. O controle e o aperfeiçoamento da qualidade tornam-se possíveis, uma vez que a qualidade dos processos passa a ser mensurável e qualquer problema facilmente detectável. (SOUZA et al, 1997). Dessa forma, Bruna (1976 apud Silva, 2002) define: INDUSTRIALIZAÇÃO = RACIONALIZAÇÃO + MECANIZAÇÃO A industrialização do sistema pré-fabricado quando se realiza com base em elementos disponíveis no mercado chama-se industrialização de ciclo aberto. E quando não permite intercambialidade dos elementos, ou seja, não é possível utilizar outros elementos além daqueles do sistema, industrialização de ciclo fechado. (DEBS, 2000).
2.2 HISTÓRICO
O homem, ao longo de sua existência, experimentou inúmeras maneiras de se abrigar. Em cada época, conforme as necessidades e as disponibilidades, tratou de projetar e construir seu espaço da melhor forma possível. Surgiram diversas técnicas a partir da descoberta de que a habitação poderia ser construída de forma semelhante às cavernas. “Se a natureza remontou rocha sobre rocha e preservou os espaços internos para que o ser vivo os utilizasse como espaço de moradia, o homem também poderia “montar” uma habitação colocando rocha sobre rocha”. (BRAZ, 2001, p.6). Essa técnica construtiva, seria a base para os sistemas que ainda hoje utilizamos. (BRAZ. 2001). 14
A construção pré-fabricada de concreto, por sua vez, acabou consolidando-se como a forma mais viável e mais difundida para se promover a industrialização da construção, tomando um impulso sem precedentes no período do segundo pós-guerra, pela necessidade de se reconstruir inúmeras cidades arrasadas. As primeiras peças de concreto armado, o barco de Lambot, em 1848 e os vasos de Monier, em 1849, foram elementos pré-moldados, o que confirma a pré-moldagem no desenvolvimento do concreto armado. “A primeira construção com o emprego de elementos pré-moldados foi, provavelmente, o cassino de Biarritz, na França, em 1891, na qual as vigas foram prémoldadas”. (DEBS, p. 29). A seguir, alguns marcos importantes relatados por Debs, (2000, p. 29): 1895 – a construção de Weavne´s Mill é considerada a primeira construção de estrutura aporticada com concreto pré-moldado na Inglaterra; 1900 – surgem os primeiros elementos de grandes dimensões para cobertura nos Estados Unidos (estes elementos tinham 1,20 metros de altura, 5,10 metros de largura e 0,05 metros de espessura e foram colocados sobre estrutura metálica); 1905 – são executados elementos de piso para um edifício de quatro andares nos Estados Unidos; 1906 – começam a ser executados na Europa os que devem ser considerados os primeiros elementos pré-fabricados – as vigas treliça “Visintini” e estacas de concreto armado; 1907 – todas as peças para as construções de um edifício industrial foram pré-moldadas no canteiro, nos Estados Unidos, pela Edson Portland Co., pertencente ao célebre inventor Thomas Alva Edson; 1907 – surgem as pioneiras aplicações do processo “Tilp-up” nos Estados Unidos, no qual as paredes são moldadas sobre o solo e depois levantadas para a posição vertincal.
Em 1904, na Inglaterra, o arquiteto John Brodie projetou e construiu um edifício de três andares com estrutura de parede portante em concreto pré-moldado, que tornou-se polêmica e trouxe aspectos negativos no desenvolvimento dos pré-fabricados.
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“...O governo, que havia patrocinado o sistema de Brodie, querendo encontrar uma solução para o problema do déficit habitacional, obrigou-o a superdimensionar os painéis para obedecer aos códigos oficiais sobre as espessuras das paredes, resultando assim no triplo do custo previsto por Brodie, o que motivou a interrupção prematura do sistema proposto”. (FERNÁNDEZ Ordóñez apud MOUNIR, 2000, p. 29).
A pré-fabricação desenvolveu-se primeiramente em locais onde a mão-de-obra era mais onerosa, ou em que os programas sociais de governo exigiam fornecimento de habitação em larga escala, ou seja países mais desenvolvidos como EUA, França, Alemanha e vários países do Leste Europeu. No Brasil e em outros países com mão-de-obra relativamente barata a pré-fabricação não obteve a mesma aceitação, tendo uma utilização considerável somente a partir da década de 70 e possuindo hoje grandes indústrias de pré-fabricados, além de inúmeras de médio e pequeno porte (SOUZA et al, 1998). Debs em 2002, defende que a aplicação da pré-moldagem, ainda é limitada no Brasil. Apesar de ser aplicada em todos os campos da construção civil, ela tem sido mais intensa na construção de galpões e em certos componentes como elementos de lajes, estacas, pontes e tubos circulares de concreto para drenagem e esgotos. A possibilidade de produção seriada de edifícios industrializados, quer em suas partes fundamentais, quer em sua totalidade, é uma realidade e a indústria da construção civil está apta a dar um grande salto, superando num curto espaço de tempo a defasagem tecnológica do setor e alcançando um nível de industrialização equivalente àquele que já é visível nos países desenvolvidos (CAMPOS, 2006). Segundo Campos (2006) vários obstáculos precisam ser rompidos, pois não são somente os fatores tecnológicos os maiores obstáculos à difusão de pré-fabricação no Brasil, são eles: - Demonstração da validade do sistema para a superação das demandas existentes, tomando como exemplo as experiências dos países desenvolvidos;
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- Rompimento do paradigma que a construção pré-fabricada, traz uniformidade e rigidez na arquitetura; - Demonstração de que as novas obras pré-fabricadas possuem qualidades intrínsecas relativas ao nível de acabamento e ao atendimento das exigências de conforto do usuário final; - Consideração de que existem novas tecnologias à base de cimento, tais como CAD (concreto de alto desempenho) e os compósitos; - Apresentação de obras nacionais e internacionais que tenham um caráter inovador e que tragam uma contribuição objetiva no sentido de aplicação de novos conceitos inerentes à construção pré-fabricadas em concreto (“industrialização de ciclo aberto”).
2.3 TIPOS DE CONCRETO
Segundo Debs, em 2000, os elementos pré-moldados podem ser classificados de diversas formas, conforme mostra a tabela 1:
Tabela 1: Classificação dos concretos pré-moldados
Classificação Local de produção dos elementos Incorporação de material para ampliar a seção resistente no local de utilização definitivo Categoria do peso dos elementos Papel desempenhado pela aparência
Tipos de concreto pré-moldados Pré-moldado de fábrica
Pré-moldado de canteiro
Pré-moldado de seção composta
Pré-moldado de seção parcial
Pré-moldado “pesado”
Pré-moldado “leve”
Pré-moldado normal
Pré-moldado arquitetônico 17
2.3.1 Pré-moldado de fábrica Executado em instalações permanentes distantes da obra. Por isso deve-se considerar a questão do transporte da fábrica até a obra, tanto no que se refere ao custo dessa atividade como no que diz respeito à obediência aos gabaritos de transporte e às dificuldades de transporte. A capacidade de produção da fábrica e a produtividade do processo, que dependem principalmente dos investimentos em fôrmas e equipamentos, podem ser pequenas ou grandes, com tendência maior ao último caso.
2.3.2 Pré-moldados no canteiro de obras Executada em instalações temporárias nas proximidades da obra. Possui a vantagem de necessitar de um investimento inicial menor, pois suas instalações podem ser mais ou menos sofisticadas, dependendo da produção e da produtividade que se deseja. Para esse tipo de elemento não se tem o transporte a longa distância e, portanto, as facilidades de transportes e a obediência a gabaritos de transporte não são condicionantes para seu emprego. Além disso, esse tipo de elemento não está sujeito a imposto referentes à produção industrial e à circulação de mercadorias. 2.3.3 Pré-moldado de seção completa Sua seção resistente é formada fora do local de utilização definitivo. Eventualmente, na aplicação deste tipo de pré-moldado pode ocorrer o emprego de concreto moldado no local, em ligações ou como regularização, mas não visando ampliar a seção resistente.
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2.3.4 Pré-moldado de seção parcial Inicialmente moldado apenas com parte da seção resistente final, que é posteriormente completada na posição de utilização definitiva com concreto moldado no local. Com o emprego de elementos pré-moldados de seção parcial há maior facilidade na realização das ligações, além da concretagem no local propiciar um certo monolitismo à estrutura.
2.3.5 Pré-moldado pesado Considera-se pré-moldado pesado aquele que necessita de equipamentos especiais para o transporte e a montagem, adotando-se como valor de referência acima de 500 kgf.
2.3.6 Pré-moldado leve O pré-moldado leve será aquele que não necessita de equipamentos especiais para o transporte e montagem, podendo-se improvisar os equipamentos ou até mesmo atingir a situação em que a montagem possa ser manual. Adotam-se valores abaixo de 30 kgf. Um exemplo, muito utilizado desse tipo de pré-moldado são as vigotas pré-moldadas utilizadas para execução de lajes.
2.3.7 Pré-moldado normal O pré-moldado normal é aquele em que não há preocupação alguma em relação à aparência do elemento.
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2.3.8 Pré-moldado arquitetônico Qualquer elemento de forma especial ou padronizada que mediante acabamento, forma, cor ou textura contribui na forma arquitetônica ou em efeito de acabamento da construção. Esses elementos podem ou não ter finalidade estrutural e são normalmente utilizados nas fachadas, na forma de painéis ou como fôrma permanente, na restauração de edifícios antigos e esculturas.
2.4 APLICAÇÃO DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS PRÉ-MOLDADOS
A aplicação dos sistemas construtivos pré-moldados está intimamente ligada à tipologia da edificação, a qual depende muito da sua função: residencial, comercial, indústrial, etc. A seguir são apresentadas as principais utilizações dos pré-moldados.
2.4.1 Residências e edifícios de apartamentos Apesar de ser muito utilizada nos países do Norte Europeu, o sistema pré-moldado ainda apresenta pouca aceitação em obras residenciais no Brasil. Conforme descrito pela Associação Brasileira de Construção Industrializada de Concreto, ABCIC, a inconveniência do sistema está relacionada com uma menor flexibilidade no projeto, onde é quase impossível fazer adaptações futuras. Porém apresentam vantagens como a rapidez de instalação, o bom isolamento acústico e a resistência ao fogo. Os vãos e as cargas de utilização neste caso são relativamente pequenos. Em relação a altura, podem ser classificados em edifícios de pequena altura e de grande altura, sendo que 20
nos de pequena altura o efeito das ações laterais devido ao vento é pequeno, possibilitando o emprego de sistemas estruturais mais simples entre os elementos (DEBS, 2000). As residências e os edifícios de apartamentos são geralmente projetados com sistemas estruturais com painéis, onde uma parte dos painéis é estrutural e a outra possui apenas função de fechamento. Segundo a ABCIC, uma solução são os painéis pré-fabricados utilizados comumente para os fechamentos externos entre os apartamentos ou nas fachadas, cobrindo toda a largura dos apartamentos ou da residência com lajes de vãos maiores. Neste caso, as divisões internas podem ser feitas com materiais tradicionais, tais como blocos de gesso, blocos de alvenaria ou divisórias de gesso acartonado.
2.4.2 Escritórios, hospitais e escolas Neste caso são importantes a flexibilidade do layout e a estética. Assim os sistemas estruturais mais adequados são os esqueletos e os mistos, com paredes portantes nas fachadas, sendo que os elementos de piso podem ser apoiados diretamente nos elementos de fachada. Segundo a ABCIC “a tendência atual para edifícios de escritório é criar grandes espaços internos com os vãos dos pisos de até 18 a 20 metros” (DEBS, ABCIC). 2.4.3 Edifícios industriais (galpões) e comerciais Os galpões se caracterizam por estruturas em que predominam os grandes vãos livres para ocupação interna, normalmente sem pavimentos intermediários e protegidos por cobertura em telhas com suporte metálico ou de concreto (MELO, 2004). Nestes edifícios a flexibilidade de layout e a possibilidade de ampliações são importantes. Utilizam-se, normalmente, sistemas com traves aporticadas, onde a estabilidade é conseguida pela engastamento dos pilares nas fundações (DEBS, 2000). 21
2.4.4 Estacionamentos Segundo a ABCIC, em estacionamentos os requisitos principais de projeto são grandes vãos abertos com poucos pilares internos. Esse tipo de construção emprega geralmente sistemas de estruturas com esqueletos, podendo existir soluções alternativas, como no caso de estacionamentos divididos em níveis, com rampas retas entre pisos intermediários, que constituem a área de estacionamento.
2.5 PROJETOS
Todos os sistemas construtivos exigem sintonia na execução dos projetos. Os projetistas devem conhecer as potencialidades e limitações dos processos e atuarem em conjunto para aproveitar suas vantagens. O processo de projeto é marcado, via de regra, por uma série de definições, quer das características do produto, quer das atividades produtivas, repercutindo em uma elevada improvisação em obra, para a qual são delegadas importantes decisões que poderiam ser estudadas e elaboradas durante a fase de projeto do empreendimento. Segundo ABCIC “é muito importante compreender que é possível se obter um melhor projeto para a estrutura pré-moldada, se a estrutura for concebida com a pré-moldagem desde o projeto preliminar e não meramente adaptada de um método tradicional de concreto moldado no local”. A Associação afirma que na concepção dos projetos devem ser observados os seguintes pontos: - respeito à filosofia específica do projeto; 22
- utilização de soluções padronizadas sempre que possível; - evitar detalhes muito complicados e vulneráveis; - considerar as tolerâncias dimensionais; - vantagens do processo de industrialização. O projeto das estruturas pré-moldadas e das moldadas no local diferenciam-se pela necessidade de considerar situações transitórias, como desmoldagem, transporte, armazenamento e montagem, além da situação final da estrutura e as particularidades das ligações entre os elementos pré-moldados que formam a estrutura. (DEBS, 2000) Conforme afirmou Laércio Gil, da ABCP à revista Tèchne (2001), “a compatibilização de projetos é essencial num sistema industrializado”. A impossibilidade de alterar as características das peças durante a execução torna a interface entre projetos potencialmente mais problemática do que no método convencional. As instalações podem ser parcialmente integradas nas unidades pré-moldadas. Dutos e caixas para adaptações elétricas podem ser moldadas nos elementos de painéis, tubulações de água pluvial no interior de colunas e elementos de fachadas e os alvéolos das lajes podem incorporar dutos e tubulações.
2.6 VANTAGENS
Comparado aos métodos de construção tradicionais, os sistemas pré-fabricados têm muitas características positivas, tanto de ordem técnica e econômica, quanto social, assim descritas:
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2.6.1 Técnicas - Facilidade na elaboração de projeto, em especial na resolução de detalhes; - Melhoria da qualidade dos trabalhos realizados mecanicamente, em comparação com os manuais, através do desenvolvimento e inovações tecnológicas de processos construtivos; - Melhor aproveitamento das seções resistentes; - Facilidade para realizar o controle de qualidade, pois emprega equipamentos controlados para o preparo do concreto, utiliza aditivos para conseguir os desempenhos mecânicos específicos para cada classe de concreto e o adensamento e a cura são executados em condições controladas; - Necessidade de menos juntas de dilatação que na construção tradicional; - Possibilidade de evitar as interrupções da concretagem; - Possibilidade de recuperação de elementos ou partes da construção em certas desmontagens; - Desaparecimento quase total das fôrmas; - Facilidade na utilização da protenção, aumentando a capacidade última de flexão, o momento de fissuração e a carga de serviço; - A instalação pode continuar mesmo no inverno rigoroso.
2.6.2 Sociais - Diminuem o número de acidentes de trabalho; - Proporcionam segurança de emprego; - Trabalho protegido das intempéries climáticas durante a execução; - Eleva a remuneração dos trabalhadores; 24
- É o meio mais real e efetivo que se tem ao alcance para tentar reduzir o déficit mundial de construção;
2.6.3 Econômicas - Produz economia reduzindo consideravelmente os custos por causa da potencialização e otimização de materiais; - Ocasiona economia de tempo de construção, obtendo-se um rápido retorno do investimento; - Evita a improvisação; - É mais apta para o cumprimento dos controles e recepção;
2.7 DESVANTAGENS
Da mesma forma, os sistemas pré-fabricados podem apresentar muitas desvantagens em relação aos sistemas tradicionais:
2.7.1 Técnicas - Falta de monolitismo da construção, especialmente nas regiões sísmicas; - Problemas na resolução das juntas; - Necessidade de superdimensionar certos elementos, considerando situações desfavoráveis durante o transporte ou na montagem; - Incógnitas quanto à confiabilidade de certos materiais ou sistemas; - Devem ser respeitados os gabaritos de transporte; 25
- Grandes dificuldades para modificações nas distribuições dos espaços primitivos; - Inadequação à topografia e aos tipos de terrenos.
2.7.2 Sociais - Produz desemprego; - Aparecem para os trabalhos os inconvenientes próprios das linhas de produção; - Especializa em excesso, incapacitando os trabalhadores para outros tipos de trabalho. - Não aproveitamento da mão-de-obra não qualificada.
2.7.3 Econômicas - É, em geral, mais cara que a tradicional; - Necessita de investimentos, em geral, consideráveis, para iniciar a préfabricação; - Necessita de uma demanda de volume adequada; - O transporte dos produtos é mais caro que o das matérias-primas dos componentes.
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3 ESTUDO DE CASO: EDIFICIO TAHITI
3.1 OBJETIVOS DA PESQUISA
A proposta deste trabalho é a comparação de custos entre dois edifícios de quatro pavimentos com sistemas estruturais diferentes, porém derivados da mesma planta arquitetônica. Serão estudados o sistema de execução pré-fabricado e o sistema moldado in loco. A comparação se restringe à superestrutura do edifício, não sendo analisada a fundação e nem os serviços complementares, por exemplo, instalações hidro-sanitárias e elétricas. Isso se deve ao fato de que ambos os sistemas vão necessitar desses mesmos serviços.
3.2 MÉTODO DE ABORDAGEM
O ambiente que se encontra a obra é um fator de grande importância para obtenção dos resultados deste trabalho. A pesquisa é um estudo de caso múltiplo, sendo que os resultados apresentados, portanto, representam a
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realidade vivenciada em um tipo de obra, com um tipo de gerencia e uma determinada época do estudo. (SILVA, 2002. p.47).
Segundo Silva (2002, p.20), “A comparação de custos na construção civil é dificultada porque o setor não produz um produto único e padronizado. Para cada obra há um projeto específico composto de materiais adequados à realidade deste projeto”. Será utilizado o projeto arquitetônico do Edifício Tahiti, construído pela empresa Engest, na cidade de Joinville, Santa Catarina. (ver Figura 1).
Figura 1 - Edifício Tahiti
O levantamento de custos da superestrutura do edifício será realizado através de solicitações de orçamentos junto às empresas de construção civil. O projeto e o orçamento 28
do sistema pré-fabricado serão realizados pela empresa Cassol Pré-fabricados. Já os custos do sistema moldado in loco serão obtidos a partir dos projetos estruturais desenvolvidos pela Engest.
3.3 EDIFÍCIO TAHITI
O edifício em estudo possui 4 (quatro) pavimentos sem pilotis, 4 (quatro) apartamentos de um dormitório por andar e com áreas variando entre 20 e 26 m2, totalizando, aproximadamente, 526 m2. O projeto arquitetônico completo é o mesmo para ambos os sistemas e pode ser visto no anexo A. Sendo o pavimento tipo conforme figura 2.
Figura 2 - Pavimento tipo
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3.4. DESCRIÇÃO DO SISTEMA PRÉ-FABRICADO
3.4.1 Superestrutura No projeto estrutural apresentado pela Cassol (anexo B) a superestrutura é composta pelos elementos descritos na tabela 2.
Tabela 2 – Superestrutura do sistema pré-fabricado
Quantidade Unidade Descrição 4 pç Pilares 20x40x1550 12 pç Pilares 20x40x1400 8 pç Lance de escada 181 ml Viga apoio 20/10x50/30 20 ml Viga apoio 30x30 112 ml Viga de fechamento 15x50 2 338 m Laje alveolar LP15 (sc:175+200) V.máx.=4,90m 2 118 m Laje alveolar LP15 (sc:175+50) V.máx=4,90m A superestrutura apresenta 4 pilares 20x40x1550 situados nos cantos da escada que servirão para apoio do reservatório superior (caixa d’água e barrilete) e outros 12 pilares 20x40x1400 de extremidade. As vigas apresentam-se em 3 diferentes seções, sendo 181 metros lineares de vigas 20/10x50/30 para apoio das lajes, 20 metros lineares de seção 20x30 na caixa da escada e outros 112 metros lineares de seção 15x50 para vigas de fechamento. As lajes são do tipo alveolar, sendo 338 m2 com sobrecarga 375 kgf/m² sendo 200 kgf/m² para carga acidental e 175 kgf/m2 de carga permanente (revestimento+capeamento) nos pavimentos tipo e 118 m2 para a laje da cobertura com sobrecarga de 225 kgf/m², sendo 50 kgf/m² de carga acidental e 175Kgf/m² carga permanente (revestimento+capeamento). 30
(ver figura 3). A empresa apresentou o sistema de lajes alveolares, por ser o único tipo de laje que comercializa, porém essas lajes são mais recomendadas para grandes vãos e sobrecargas altas, que não é o caso do edifício em estudo. Desta forma, o estudo vai se expandir para a análise de uma laje treliçada, acreditando-se que esta pode ser mais viável economicamente.
figura 3 – Exemplo de lajes alveolares
3.4.2 Concreto Segundo o orçamento da Cassol (anexo C, item 1 do tópico II), as peças “atendem à classe de agressividade ambiental denominada como classe II do item 6.4.2 da NBR 6118-
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2003”, classe esta com agressividade ambiental moderada para regiões urbanas com pequeno risco de deterioração da estrutura, para a qual enquadra-se a estrutura em estudo. O volume de concreto utilizado segue a tabela 3 a seguir.
Tabela 3 – Volume de concreto da superestrutura pré-fabricada
Descrição Pilares 20x40x1550 Pilares 20x40x1400 Vigas 20/10x50/30 Vigas 30x30 Vigas 15x50 Escada Laje 1º, 2º e 3º pavto Laje cobertura e barrilete TOTAL
m3 4,96 13,44 14,48 1,8 8,4 4,57 36,25 13,75 97,65
3.4.3 Armadura A armadura não será detalhada para o presente estudo, porém o orçamento da Cassol (anexo C, item I) serão utilizados os valores da tabela 4.
Tabela 4 – Peso da armadura da superestrutura pré-fabricada
Aço CA50 Cordoalha CP190 TOTAL
Peso 7000 kg 1130 kg 8130 kg
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3.4.4 Capa de concreto No item III do orçamento (anexo C), a Cassol recomenda que “sobre a laje deverá ser executado capeamento em concreto fck mínimo de 30 Mpa, espessura mínima requerida de 5 cm mais a contra-flecha admissível por norma, com tela soldada, aos cuidados do contratante. (estimativa de material para capeamento concreto=27m3, tela (Q138) 1.100kgf)”.
Figura 4 – Exemplo de local que será preenchimento com concreto
3.4.5 Execução O prazo para execução da obra em estrutura pré-fabricada seria de aproximadamente 41 dias que seriam divididos nas seguintes etapas, conforme apresenta a tabela 5.
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Tabela 5 – Cronograma de execução da estrutura pré-fabricada
EDIFICIO TAHITI 41 dias Recebimento Especificações 0 dias Projeto 5 dias Produção 30 dias Mobilização/Montagem 3 dias Acabamento 3 dias Entrega da Obra 0 dias 3.4.6 Custos Construindo-se a superestrutura do edifício Tahiti, conforme descrito nos itens anteriores desde capítulo, tem-se um valor final de R$ 140.896,00 utilizando-se lajes alveolares e R$ 118.620,00 caso fossem utilizadas lajes treliçadas, sendo divididos da conforme apresentados na tabela 6.
Tabela 6 – Custos da estrutura pré-fabricada
DESCRIÇÃO
VALOR
Estrutura principal (pilares e lajes)
R$ 89.500,00
Lajes alveolares
R$ 30.000,00
Lajes treliçadas em enchimento de EPS
R$ 29.120,00
Capa de concreto
R$ 21.396,00
27m3 de concreto 30MPa bombeado
R$ 6.426,00
535 m2 de tela soldada Q138 Mão-de-obra
R$ 4.970,00 R$ 10.000,00
Total da estrutura com lajes alveolares
R$ 140.896,00
Total da estrutura com lajes treliçadas
R$ 118.620,00
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3.5 DESCRIÇÃO DO SISTEMA MOLDADO IN LOCO
3.5.1 Superestrutura No sistema moldado in loco a superestrutura apresenta-se de forma diferente à do sistema pré-fabricado sendo projetada pela Engest (anexo D) com 24 pilares de seção 20 x 30 e 2 pilares com 20 x 40, sendo que os mesmos foram distribuídos uniformemente propiciando o uso da laje plana com altura de 14 cm. Nas laterais da laje utilizaram-se então vigas de seção (20 x 14) e na caixa da escada vigas com seção (10 x 50). 3.5.2 Concreto Para o estudo da estrutura moldada in loco será utilizado concreto industrializado, que apesar de apresentar valores maiores do que o moldado in loco, quando acrescido da mão-de-obra, torna-se mais vantajoso, além de garantir maior qualidade às peças devido ao controle de qualidade realizado pelas concreteiras. Nos cálculos da Engest o concreto possui um fck 18 MPa e o volume de concreto é dado pela tabela 7.
Tabela 7 – Volume de concreto da estrutura moldada in loco
Discriminação 1º pavto à cobertura Vigas 2 m3 Lajes 58 m3 Pilares 20 m3 Escadas 5 m3 85 m3 Total
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Sabe-se que existe uma diferença entre o volume de concreto calculado pelo projeto e o volume realmente utilizado, pois existem perdas na obra, principalmente do concreto na bomba. Segundo o estudo de caso realizado por Silva (2002) essas perdas são de aproximadamente 9%. Então pode-se considerar para efeitos de cálculos que o volume final de concreto será de 93 m3.
3.5.3 Armadura A tabela 9 indica o peso da armadura utilizada segundo os projetos da Engest (anexo D).
Tabela 9 – Peso do aço utilizado na estrutura moldada in loco Aço
Escada
Vigas
Laje
Pilares
Diâmetro peso (kg) peso (kg) peso (kg) peso (kg) 3,4 65 CA-60 5,0 36 504 429 6,3 123 3 1052 8,0 70 264 CA-50 10,0 987 1447 12,5 96 110 Total 159 1660 1316 2051 Total = 5186
3.5.4 Formas A área total de formas calculada nos projetos da Engest é de 848 m2, e para tanto serão necessários os seguintes materiais: -
170 chapas de compensado resinado fenólico;
-
130 metros lineares de caibro de Cambará;
-
459 metros lineares de caibro de Pinus; 36
-
250 escoras de Eucalipto.
3.5.5 Execução Segundo a Engest o prazo de execução da superestrutura do Edifício Tahiti é de aproximadamente 60 dias.
3.5.6 Custos Os custos foram obtidos através de orçamentos na cidade de Joinville, portanto aplicam-se ao comércio local. Construindo-se a superestrutura do edifício Tahiti, conforme descrito nos itens anteriores desde capítulo, tem-se um valor final de R$ 66.825,00 divididos da seguinte forma: Armadura: R$ 14.648,94 (ver tabela 10)
Tabela 10 – Custos da armadura da estrutura moldada in loco Aço
CA-60 CA-50
Diâmetro 3,4 5,0 6,3 8,0 10,0 12,5
Preço R$ 3,15 3,15 3,10 2,86 2,57 2,57
Escada
Vigas
Laje
Pilares
Total
Total
peso (kg) peso (kg) peso (kg) peso (kg) peso (kg) R$ 65 204,75 65 969 3052,35 36 504 429 1178 3651,8 123 3 1052 334 955,24 70 264 2434 6255,38 987 1447 206 529,42 96 110 Total = 14648,94
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Concreto: R$ 173.00/m3 x 93 m3 = R$ 17.949,00 Formas: -
170 chapas de compensado resinado fenólico x R$ 33,50 = R$ 5695,00;
-
130 metros lineares de caibro de Cambará x R$ 3,85 = R$ 500,50
-
459 metros lineares de caibro de Pinus x R$ 6,55 = R$ 3.006,45
-
250 escoras de Eucalipto x $ 2.00 = R$ 500,00
-
Desmoldante = R$ 855,00 Total: R$ 10.556,95
Mão de obra: Para o presente estudo será utilizado a mão-de-obra terceirizada que para a região de Joinville tem valores médios de R$ 35,00 por metro quadrado R$ 35,00/m2 x 526 m2 = R$ 18.410,00 Projeto estrutural: R$ 10,00/m2 x 526 m2 = R$ 5.260,00 (ENGEST)
Tabela 11 – Custos da estrutura moldada in loco
DESCRIÇÂO
VALOR
Armadura
R$ 14.648,94
Concreto
R$ 17.949,00
Formas
R$ 10.556,95
Mão-de-Obra
R$ 18.410,00
Projetos
R$ 5.260,00
Total da estrutura
R$ 66.825,00
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3.6 ANÁLISE DOS RESULTADOS
O ambiente em que se encontra a obra, como dito anteriormente, é de suma importância na análise dos resultados, pois a escolha de um sistema construtivo leva em conta muitos fatores, que podem baratear ou encarecer o mesmo. A indisponibilidade de material na região pode ser um fator crítico em ambos os sistemas, pois se não houver fábricas por perto o transporte dos elementos pré-fabricados pode encarecer muito o produto final, e o mesmo vale para os sistemas moldados in loco, pois caso não existam distribuidores na região da obra o preço se eleva. Com a mão-de-obra não é diferente, porém no sistema pré-fabricado o problema diminui, já que o número de trabalhadores em obra é bem menor, minimizando ainda os riscos de acidente de trabalho. Fatores climáticos também podem favorecer algum sistema. Regiões com invernos muito rigorosos não permitem o sistema moldado in loco durante esse período, tornando o prazo de execução dos pré-fabricados um fator positivo. A partir dos dados apresentados na seção anterior pode-se comparar o material utilizado em ambos os sistemas. O volume de concreto na estrutura moldado in loco foi 25% menor que o da pré-fabricada e a armadura 43,8% menor. Tais diferenças devem-se ao fator da análise estrutural dos dois sistemas, pois na estrutura pré fabricada existe a necessidade de se considerar situações transitórias correspondentes às fases de desmoldagem, transporte, armazenamento e montagem. Outras razões são as particularidades das ligações entre os elementos pré-moldados que formam a estrutura. Em relação ao prazo de execução, a diferença foi de apenas 19 dias, sendo estimado 41 dias para o pré-fabricado e 60 dias para o moldado in loco. O pré-fabricado caracteriza-
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se por apresentar prazos de execução muito menores, já que não dependem de fatores climáticos e os produtos são padronizados, aumentando significativamente a produtividade. Assim, essa diferença tende a aumentar muito em função do tamanho e da complexidade da obra, tornando-se viável o uso de elementos pré-fabricados para obras grandes e que exigem investimentos altos e com rápido retorno. A exemplo temos os shoppings centers e os supermercados, que apresentam prazos de execução muito longos quando se trata de sistema moldado in loco, não se tornando viável. Assim, em relação ao prazo de execução o sistema pré-fabricado não apresenta vantagens sobre o moldado in loco para o Edifício Tahiti, visto que o retorno financeiro de 13 dias não compensaria o alto investimento. Após serem levantados todos os custos pertinentes à execução da superestrutura do Edifício Tahiti, obteve-se uma diferença de 53% para a estrutura moldada in loco, ou seja, caso fosse feito pela forma moldada in loco o custo final seria 53% menor do que o do sistema pré-fabricado. Se fosse optado pelo sistema de lajes treliçadas essa diferença aumentaria para mais 10%, ficando a estrutura moldada in loco 43 % mais barata que a préfabricada. Com esse estudo de caso, observou-se que o sistema moldado in loco seria o mais vantajoso para o Edifício Tahiti, porém deve-se lembrar que a região é favorável a ambos os sistemas e que a diferença no prazo de execução não alteraria o retorno financeiro, por se tratar de um edifício residencial.
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4 CONCLUSÃO
Por si só, os elementos de concreto pré-fabricados têm um custo maior do que peças similares moldadas in loco. No entanto, vários benefícios indiretos podem fazer o sistema moldado in loco perder para a opção industrializada. Em virtude das necessidades do cliente, pode ser financeiramente interessante investir em construções pré-fabricadas, mais rápidas e precisas. Após esse estudo, observou-se que para um edifício de quatro pavimentos e quatro apartamentos por pavimento na cidade de Joinville não é viável a utilização do sistema préfabricado, sendo ainda mais vantajoso a utilização do sistema moldado in loco.
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REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA
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ANEXOS A – PROJETOS ARQUITETONICOS
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ANEXOS B – PROJETOS PRÉ-FABRICADO
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ANEXOS C – ORÇAMENTO DO PRÉ-FABRICADO
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