DADOS BÁSICOS PARA PROGRAMAÇÃO DE EDIFÍCIOS COM LINHA DE BALANÇO - ESTUDOS DE CASOS

Ricardo Mendes Junior, M. Eng.Professor Assistente do Dep. Construção Civil/UFPR. Doutorando em Eng. Produção, EPS/UFSC.

Rua Cap. Romualdo de Barros, 997 B2/302 CEP 88040-600 Florianópolis. e-mail:mendesjr@cesec.ufpr.br

Luiz Fernando M. Heineck, Ph.D.Prof. Titular do Dep. de Engenharia de Produção e SistemasUFSC/CTC Cx. P. 476 CEP 88.010-970. Florianópolis - SC -

Abstract

This paper presents some fundamental data for construction scheduling with the Line of Balance (LOB) technique. These data was obtained from a sample of ten activity schedulings recently made for buildings under construction. The paper presents a summarized analysis of the results of this survey. The use of the LOB technique for tall buildings presents some peculiar features listed here and reinforced by some data collected on these sample schedulings. Many important characteristics and decisions on the application of LOB are here discussed considering the results obtained. This analysis shows some guidelines resulting in the proposition of three diferent methods for using LOB on tall buildings. Finally all the collected data serves as an important baseline for planners and managers.. The use of LOB may be greatly facilitated by consulting this information which reflects the construction site practice.

key-words: scheduling, buildings, Line of Balance

1 Introdução

A técnica de Linha de Balanço é empregada para programação de atividades repetitivas ao longo de vários postos de trabalho no canteiro de obras. Esta técnica vem sendo aplicada ao problema de programação em conjuntos habitacionais, obras rodoviárias, saneamento e construção de edifícios (LUTZ e HIJAZI, 1993). No caso de edifícios as atividades são repetidas nos diversos pavimentos ou apartamentos do edifício, possibilitando a sua programação seqüencial de forma simples. No Brasil a técnica de Linha de Balanço (LOB) é praticamente desconhecida sendo pouquíssimos os casos de sua aplicação. Esta pesquisa tem por objetivo propor um modelo prático de aplicação da LOB na construção de edifícios altos. Justifica-se sua aplicação pela falta de outros instrumentos em uso de fato na programação e acompanhamento destas obras, pela relativa facilidade na organização das atividades ao longo da programação da obra, pela simplicidade da aplicação da LOB e pela facilidade de se obter informações adicionais da programação tais como as necessidades de recursos materiais e humanos. As técnicas mais conhecidas, como PERT/CPM são de difícil aplicação, devido ao excessivo números de tarefas e pavimentos, de difícil compreensão e visualização pelo pessoal técnico do canteiro e de trabalhosa realimentação. Já a LOB é de fácil elaboração, e interpretação visual (gráfica) muito rápida e simples.

A aplicabilidade da LOB em edifícios altos já foi mostrada em trabalhos de diversos pesquisadores (THABET e BELIVEAU, 1994, e RUSSEL e WANG, 1993). Neste caso algumas características são diferenciadas em relação à metodologia geral da técnica. Este trabalho faz uma análise resumida das informações coletadas em casos reais que demonstram estas características peculiares e também propõem índices que auxiliam a sua aplicação para uma programação operacional prévia da construção. Estas informações foram coletadas da análise de programações de obras realizadas em vários edifícios em execução por mestrandos do cursos de Engenharia de Produção e Engenharia Civil da UFSC nos anos de 1995 e 1996 (MENDES JR e HEINECK, 1997). À luz desta análise novas obras estão sendo investigadas pelos autores, na continuidade da pesquisa, procurando aprimorar as informações aqui apresentadas e propor um modelo prático de aplicação da LOB em edifícios altos.

2 Características da aplicação da LOB em edifícios altos

A aplicação da LOB em edifícios tem algumas características diferenciadas em relação à forma geral da técnica. As unidades repetitivas no edifício podem ser os pavimentos tipo - a mais comum - ou os apartamentos. A diferença mais importante se refere ao cálculo do Ritmo. O Ritmo pode ser definido como o número de unidades (pavimentos) que se deve concluir num dado período (semana ou mês) para que o prazo final de conclusão seja atendido. Inversamente o Ritmo também pode ser apresentado como o tempo (dias ou semanas) para conclusão de cada unidade. O objetivo da técnica LOB é balancear todas as atividades, isto é, se todas forem executadas com o mesmo Ritmo teremos uma programação paralela que não resultará em tempos desperdiçados entre uma atividade e outra ou entre na passagem de uma unidade para outra. Assim sempre que uma equipe passar para a unidade seguinte a programação garante que estará livre para o serviço ser iniciado.

Em função da composição usual de equipes adotada na construção de edifícios, tem-se que na maioria das vezes as atividades serão executadas com uma única equipe. O que implica que o seu Ritmo será igual à sua duração no pavimento tipo, o que é conhecido como Ritmo Natural. E com grandes probabilidades uma atividade terá um Ritmo Natural diferente da suas anteriores e das suas posteriores. Mesmo podendo-se modificar o tamanho da equipe - o que mudará sua duração e o portanto o seu Ritmo -, isto resultará num Ritmo para esta atividade diferente do desejado, o que implicará num posicionamento não paralelo em relação às atividades anteriores e posteriores no momento da programação. Em edifícios altos esta situação é praticamente levada ao extremo.

Como resultado teremos atividades sendo executadas em todos os pavimentos e somente próximo do término da obra os pavimentos vão sendo concluídos. Em termos práticos isto não vem a ser um problema, pois os prazos de execução dos edifícios permitem que se desenvolvam as atividades desta forma e é assim que se vem fazendo a muito tempo. Este trabalho não aborda os aspectos conceituais relativos a esta questão (HEINECK, 1996a), uma vez que apresenta informações obtidas em obras cuja execução não está sendo influenciada pelos conceitos da LOB.

3 Objetivo da pesquisa

Nas diversas etapas de aplicação da LOB várias decisões devem ser tomadas pelo planejador. De modo geral estas decisões envolvem considerações práticas sobre a

atividade, tais como: Nível de detalhamento nas atividades da programação; Tamanho da equipe; Produtividade esperada; Ritmo a ser imposto, no que resulta no número de equipes simultâneas (em apartamentos ou pavimentos diferentes); Posicionamento em relação a outras atividades, traduzido pelo prazo de início da atividade no canteiro em relação a outras atividades; Sentido de execução; Tecnologias de construção empregadas, que influenciam as decisões anteriores.

Com o objetivo de fornecer parâmetros que auxiliem o planejador e o gerente da obra nestas decisões coletamos informações básicas necessárias em várias programações realizadas em obras em execução. Estas programações foram realizadas por mestrandos do cursos de Engenharia de Produção e Engenharia Civil da UFSC nos anos de 1994 a 1996. Todas as programações utilizaram a técnica da LOB, porém não seguiram padrões em relação às principais decisões, seguindo na maioria das vezes as práticas correntes da empresa construtora e informações coletadas na obra. A Tabela 1 apresenta os dados gerais das obras programadas.

Pavimentos Tipo Prazo (dias)Área Num. Apart. Área Total Total Pavimentos

1 379,55 7 1 2656,85 435 277,52 250,00 12 4 3000,00 435 3903 315,60 10 4 3156,00 390 3154 600,30 24 6 14407,20 783 6225 397,90 16 1 6366,40 652,5 471,5

5A 522 2956 682,70 12 6 8192,40 625 4157 375,00 12 8 4500,00 - 5228 458,00 11 2 5038,00 570 4739 320,00 25 1 8000,00 - 520

Tabela 1 - Dados gerais das obras.

4 Aplicação da LOB em edifícios altos

Considerando-se o exposto acima a programação das atividades em edifícios usando a LOB resulta um pouco mais simples. Três metodologias podem ser propostas (MENDES JR e HEINECK, 1997a): 1) agrupar as atividades em Fases Construtivas; 2) programar todas as atividades seqüencialmente; e 3) programar segundo uma rede de atividades iniciando pelo caminho crítico. A primeira metodologia é mais interessante se o nível de detalhamento for alto e o prazo não for muito reduzido, o que permite colocar intervalos de tempo entre várias fases construtivas.

A segunda metodologia pode ser usada com um número menor de atividades, agrupando-as em pacotes de trabalho relacionados. Neste caso a maioria das atividades são programadas seqüencialmente. Algumas poucas são programadas em paralelo, como por exemplo, Colocação de Portas e Esquadrias de Alumínio, e outras programadas separadamente, como as de Revestimento Externo e Acabamentos das Instalações. Nesta metodologia os conflitos entre as atividades (precedências) devem ser resolvidos em cada pavimento a medida que se vai programando.

A terceira metodologia procura integrar a LOB com o PERT/CPM. Herdando conceitos do PERT/CPM uma atenção especial é dada às atividades do caminho crítico, determinado para uma rede no pavimento tipo. No entanto sua aplicabilidade prática em edifícios deve ainda ser melhor demonstrada pois sabe-se que o gargalo na execução

repetida das atividades não está no caminho crítico determinado para uma rede num único pavimento (SUHAIL e NEALE, 1994). Por outro lado esta metodologia permite automatizar a programação das atividades - isto é, a solução dos conflitos de precedências nos pavimentos.

Dos casos analisados 3 programações utilizaram a separação em fases (metodologia 1), outros 4 usaram uma rede PERT/CPM mais complexa no pavimento tipo ou no apartamento (metodologia 3) e as outras 6 usaram a metodologia 2. Das programações destas obras pode-se concluir que a metodologia 2 é de aplicação mais simples. A maioria das programações foram realizadas com o uso da planilha eletrônica Excel for Windows, sendo que numa foi usado o sistema MS-Project e noutra o Time Line.

5 Informações pesquisadas

Na pesquisa realizada foram analisados as seguintes informações das programações de obra:

1. Atividades programadas;

2. Precedências entre as atividades;

3. Quantidades de serviço a executar;

4. Produtividade;

5. Demanda de pessoal por área construída (hh/m2);

6. Demanda por função (hh/m2)

7. Tamanho das equipes;

8. Durações (no pavimento tipo);

9. Número de equipes na atividade;

10. Ritmo Natural de execução (dias/pavimento);

11. Sentido de execução: atividades que são executadas descendo a torre

12. Prazo da obra, Tempo de Base, Tempo de Ritmo e Ritmo teóricos.

13. Cronograma de alocação da mão-de-obra, resultando da programação da LOB.

6 Análise dos dados

Foram identificadas 219 atividades diferentes nas programações. Um estudo da ocorrências destas atividades resultou numa relação com 66 atividades mais usadas propondo um nível de detalhamento mais comum para programação prévia do edifício.

A análise das precedências mostra que pode-se adotar um seqüenciamento simples das atividades, com poucas em paralelo. As atividades paralelas de maior incidência foram: Instalações (hidráulica, elétrica, gás, incêndio e esgoto); Colocação de Azulejos e de Forros; Colocação de Esquadrias de Madeira e Alumínio, Vidros e Passagem da Fiação. A programação das atividades de revestimento externo foi realizada separadamente, utilizando inclusive como unidade de repetição os panos de descida do jaú.

O levantamento das quantidades de serviço destas programações permitiram calcular índices médios dados pela relação entre estas quantidades e a área construída do

pavimento tipo. Os valores obtidos estão próximos dos publicados por outros autores (Ver LOSSO, 1995)

Os índices de produtividade (hh por quantidade de serviço) utilizados foram obtidos em 7 dos casos de tabelas de composição de custos, como a TCPO (Ed. Pini), em 2 casos da própria construtora, e em 1 caso foram utilizados valores médios entre a TCPO e índices coletados com engenheiros e mestres da construtora. A variação obtida nestes índices é bastante grande induzindo que podem haver casos com problemas de definição do serviço a ser executado, como por exemplo a inclusão o do Emboço na atividade Reboco, e a inclusão da Fabricação do jogo de Formas na atividade Colocação das Formas. A investigação de dados do canteiro na continuidade desta pesquisa tem mostrado que os índices praticados são menores (maior produtividade) que os valores apresentados nas tabelas.

Em seguida obtém-se a Demanda de Mão-de-obra, pelo produto da quantidade do serviço pelo índice de produtividade. Pode-se então fixar tanto as durações das atividades quanto o tamanho da equipe. As duas formas foram utilizadas nos diversos casos, sendo a escolha em função da prática corrente na obra. Não tem muito sentido generalizar os valores obtidos para as Durações das atividades e Tamanho das equipes no pavimento tipo, devendo-se analisá-los agrupando as atividades pelas fases de construção, que são bem definidas na construção de edifícios (MENDES JR e HEINECK, 1997). Isto ficou demonstrado pelos valores obtidos dos casos analisados e resumidos na Tabela 4.

Demanda (hh/m2)Função Média obtida Losso (1) Solano (1)Pedreiro 12,76 10,36 5,90Azulejista 0,44Pintor 2,85 0,90Carpinteiro 2,62 4,65 3,90Encanador 2,26 1,10Eletricista 2,19 1,50Armador 1,03 2,45 1,70Marceneiro 0,85 0,95Serralheiro 0,44 0,21Outros (2) 0,31Servente 20,59 12,08 17,40Total 45,90 30,70 32,84

(1) Fonte: LOSSO, 1995.(2) Vidraceiro e colocador de Forro de Gesso e Forração de Pisos.

Tabela 2 - Demanda de mão-de-obra (hh) por m2 de área construída.

Agrupamos os valores de demanda (hh) por metro quadrado de área construída por função e por fase construtiva, obtendo resultados compatíveis com a prática corrente e com dados publicados por outros autores (LOSSO, 1995 e HEINECK, 1996), como mostramos nas Tabelas 2 e 3. A demanda total média somente de profissionais foi calculada em 23,3 hh/m2 (c.v. = 10%), variando entre 20,4 hh/m2 e 27,9 hh/m2. Dois valores foram expurgados desta amostra para uma análise mais detalhada (14,3 hh/m2 e 15,0 hh/m2).

Demanda (hh/m2)Fase Média obtida Heineck (1)Supra-estrutura 7,75 11,00Alvenaria 4,20 4,00Tubulações 2,94 5,00Esquadrias 1,88 2,00Rev. Internos 6,53 6,30Rev. Externos 3,77 2,10Pisos 1,45 2,00Acab. Instalações 1,45Pintura e Limpeza 2,73 6,00Total 32,69 38,40

(1) Fonte: HEINECK, 1996

Tabela 3 - Demanda de mão-de-obra (hh) por m2 nas fases construtivas.

A determinação do Ritmo conforme a metodologia da LOB para o caso de edifícios não tem muita necessidade, servindo como uma referência de valor máximo para o Ritmo Natural das atividades. Mesmo assim devido ao não paralelismo dominante na programação algumas atividades podem até ultrapassar esse máximo sem ocasionar problemas sérios ao prazo de conclusão. A próxima tarefa é a determinação do número de equipes. A maioria das atividades programadas tiveram 1 equipe - 23 das 66 apresentadas aqui, sendo que a média obtida foi igual a 1,4 (c.v. = 51%) e o valor máximo foi igual a 6. Três das programações usaram 1 equipe em todas as atividades, o que aparenta ser uma boa estratégia de trabalho com a LOB, e está sendo investigado na continuidade desta pesquisa.

A definição do número de equipes leva ao cálculo do Ritmo Natural, isto é, o prazo de tempo em que a atividade é concluída nos pavimentos. Este valor do Ritmo é utilizado diretamente para a programação das atividades. Um estudo mais detalhado do Ritmo por fases construtivas foi realizado.

Média C.V. Mínimo MáximoProdutividade (hh/up) 1,01 139% 0,08 9,00Demanda de Pessoal (hh/m2) 0,47 60% 0,01 9,00Tamanho das equipes 3,86 246% 1 24Duração (dias) 5,23 387% 0,06 40,00hh/m2 (do pav. tipo) 21,6 19% 14,30 27,90Número de equipes 1,42 28% 1,00 2,03 Ritmo Natural 4,45 37% 2,37 7,32

Tabela 4 - Valores obtidos da amostra analisada.

Algumas atividades são mais adequadamente executadas descendo a torre do edifício, como as de Revestimento Externo. Porém muitas construtoras tem a prática de executar outras atividades nesse sentido, o que ficou evidenciado em algumas das programações estudadas. Tiveram programação descendo a torre 42 atividades, sendo que 35 das 66 indicadas neste trabalho foram assim executadas em alguma das programações, com a média de incidência de 2,8 programações. Este último número indica que não há unanimidade neste procedimento, excetuando-se os Revestimentos Externos, a Limpeza (em 7 programações) e a Pintura Interna (6 programações). Algumas programações tiveram mais de 15 atividades executadas descendo a torre.

Como já foi indicado a programação da LOB em edifícios altos pode ser realizada sem preocupação com o cálculo do Tempo de Base, Tempo de Ritmo e Ritmo. Porém se efetuarmos estes cálculos teremos resultados interessantes, como a baixa variação nos valores obtidos para o Tempo de Base (124,2 dias) e o Ritmo (23,8 dias/pavimento), como mostra a Tabela 5. Nesta tabela os valores foram calculados de forma padronizada para todas as programações com base em dados reais das obras.

Alguns parâmetros estão sendo investigados que permitam projetar dados básicos para a aplicação da LOB em edifícios e estão mostrados na Tabela 6. Da análise destes parâmetros para a programação com LOB pudemos verificar que o único edifício com mais de 10.000 m2 de área construída nos pavimentos tipo em alguns casos teve resultado bem diferente dos demais. Os valores médios não ficam muitos diferentes com a eliminação deste caso da amostra, justamente por ser apenas um, porém nos levaram a incluir mais edifícios deste porte na continuidade da pesquisa.

Unid. Média C.V. Mínimo MáximoPrazo total dias 545,5 22% 390 783 Prazo dos pavimentos (tipo) dias 430,1 26% 278 622 Soma das durações no pavimento (tipo) dias/pav. 177,4 42% 104,9 366,7 Tempo de base dias/pav. 124,2 15% 98 158 Tempo de ritmo dias 305,9 40% 120,0 524,0 Ritmo dias/pav. 23,8 31% 11,3 35,9

Tabela 5 - Cálculo do Ritmo da Linha de Balanço: valores médios obtidos da amostra.

Média C.V. Mínimo MáximoPrazo Total / Área total dos pavimentos 0,1042 34% 0,0543 0,1637 Prazo dos pavimentos / Área total dos pavimentos 0,082 37% 0,0432 0,1300 Tempo de Base / Prazo total 0,239 28% 0,1252 0,3621 Tempo de Base / Área pav. tipo 0,323 33% 0,1633 0,5000 h.mês 48,4 47% 23,9 99,6Ritmo / Área pav. tipo 0,061 39% 0,0283 0,0964 h.dia / Tempo de Base 8,65 48% 3,91 16,12Tempo de base/num equipes 93,90 32% 58,30 140,00

Tabela 6 - Parâmetros obtidos dos dados da Linha de Balanço para a amostra

7 Conclusões

Este trabalho analisou a programação de atividades com a técnica da Linha de Balanço em vários edifícios em construção (MENDES JR e HEINECK, 1997). Destas programações muitas informações importantes para os planejadores podem ser obtidas. Uma análise destas informações leva a três importantes conclusões. A primeira é que a aplicação da Linha de Balanço em edifícios tem muitas características diferenciadas em relação à forma da técnica. A segunda são diretrizes para a aplicação da técnica, indicadas aqui em três metodologias diferentes. A última são dados relativos às diversas decisões que o planejador deve tomar na programação e que em muitos casos tem relação direta com a prática de obra. O trabalho analisou sucintamente estas decisões e alguns dados obtidos das programações estudadas.

Este trabalho é um primeiro passo de pesquisa em desenvolvimento no Curso de Pós-graduação da Engenharia de Produção da Universidade Federal de Santa Catarina, que tem por objetivo produzir informações visando um modelo prático de aplicação da Linha de Balanço e apoio à tomada de decisões na obra.

8 Bibliografia

1. HEINECK, Luiz Fernando M. (1996). Dados básicos para a programação de edifícios altos por Linha de Balanço. Congresso Técnico-Científico de Engenharia Civil. Florianópolis/SC. Anais, v. 2, pp. 167-173.

2. HEINECK, Luiz Fernando M. (1996a). Estratégias de produção na construção de edifícios. Congresso Técnico-Científico de Engenharia Civil. Florianópolis,/SC. 1996. Anais, v. 2, pp. 93-100.

3. LOSSO, I. R. (1995) Utilização das características geométricas da edificação na elaboração de estimativas preliminares de custo: estudo de caso em uma empresa de construção. Dissertação de mestrado. UFSC/CPGEC. Florianópolis

4. LUTZ, James D.; HIJAZI, Adib (1993). Planning repetitive construction - current practice. Construction Manegement and Economics, N11, p.99-110.

5. MENDES JR, R. e HEINECK, L. F. (1997). Análise de dados básicos para a programação de edifícios altos por Linha de Balanço- Estudos de Casos. Publicação interna. EPS/UFSC. Maio/1997. Florianópolis/SC. Na internet: http://www.cesec.ufpr.br/rmj/

6. MENDES JR, Ricardo (1996). Um modelo integrado para o planejamento de edifícios com Linha de Balanço. 16º Encontro Nacional de Engenharia de Produção, Piracicaba/SP, Anais.

7. MENDES JR. R. e HEINECK, L. F. M. (1997a). Roteiro para programação de obras com Linha de Balanço em edifícios altos. a ser publicado. Na internet: http://www.cesec.ufpr.br/rmj/

8. RUSSEL, A. D. e WANG, W.C.M. (1993). New generation of planning structures. J. of Construction Engineering and Management, ASCE, Vol. 119(2), 196-214.

9. SUHAIL, Saad A. e NEALE, Richard H. (1994), CPM/LOB: New methodology to integrate CPM and line of balance. J. of Construction Engineering and Management, ASCE, Vol. 120(3), 667-684.

10. TCPO 9. Tabelas de Composição de Preços para Orçamentos. Editora PINI. São Paulo.

11. THABET, Walid Y.; BELIVEAU, Yvan J. (1994) HVLS: horizontal and vertical logic scheduling for multistory projects J. of Construction Engineering and Management, ASCE, Vol. 120 (4). pp.875-892.