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CONSTRUÇÃO MODULAR – CONCEITOS

1 INTRODUÇÃO

Progressivamente, os principais setores econômicos vêm se preocupando com as

questões socioambientais que afetam o mundo. Com alto uso de recursos naturais

combinados com elevados índices de desperdício, baixa produtividade, falta de

previsibilidade orçamentária, atrasos, além de um mercado com mão de obra de baixa

qualificação, o setor da construção civil busca cada vez mais otimizar processos e

industrializar a produção num movimento que busca o progresso e a evolução de maneira

sustentável, tanto nas questões ambientais quanto nas questões socioeconômicas.

A construção modular não é um sistema novo, como podemos pensar, já que seus

primeiros registros datam de 1833. Habitações pré-fabricadas também eram populares na

primeira metade do século 20, especialmente durante a época de alta demanda, como os

anos imediatamente após a Segunda Guerra Mundial. Logo depois, no final dos anos 1950,

começou a ser usada para uma ampla gama de projetos, evoluindo nos anos 60 e 70 em

grande escala, principalmente nos Estados Unidos.

A arquitetura modular se destaca pela redução do desperdício através de um processo

construtivo enxuto e eficaz que proporciona diminuição de prazo e potencial redução dos

custos.

Existem algumas diferenças significativas e uma série de considerações que as equipes

de projeto devem entender antes de se comprometer a desenvolver um projeto neste

sistema. Por exemplo, na construção modular, grande parte das decisões devem ser

tomadas muito mais cedo no processo. E porque uma grande quantidade de trabalho é

realizada off site, um nível muito mais alto de coordenação entre as várias partes

envolvidas torna-se crítico, como planejamento e compatibilização de projeto.

Este artigo busca explicar o processo de concepção, fabricação e instalação da

arquitetura e construção modular, permitindo que profissionais da construção civil

tenham uma visão geral do tema e possam ampliar seus horizontes de atuação.

O artigo se estrutura da mesma forma que o processo de concepção de um projeto

modular: inicia-se pela teoria e desenho e finda na execução e prática.

2 TIPOLOGIAS DO MODULAR

Apesar de a construção modular ter como principal característica a pré-fabricação, essa

não é a sua definição por si só, visto que toda construção modular é pré-fabricada, porém

nem toda construção pré-fabricada é modular. Dito isso, é possível definir a construção

modular como um sistema composto de componentes separados que são pré-fabricados

num ambiente controlado, que podem ser justapostos e/ou acoplados formando a

edificação. Nela é possível substituir ou adicionar módulos sem afetar o resto do sistema.

Autor: Felipe Savassi Coautores: Rosane Bevilaqua

Carolina Ponce

Humberto Resende

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Quando implementada de forma eficaz, esta abordagem resulta em uma excelente qualidade da

construção, entregue em um prazo mais curto, com custos mais previsíveis e menos impactos

ambientais — por exemplo, por meio da redução do uso e desperdício de materiais, de acordo com a 1pesquisa realizada por McGraw-Hill .

As possibilidades projetuais dentro da construção modular são inúmeras, uma vez que é possível

combinar diversos materiais, tipologias construtivas e seu caráter de permanência.

n TIPOLOGIAS DE ACORDO COM O MÉTODO CONSTRUTIVO

O método construtivo modular se refere ao modelo de construção e montagem do módulo. Ele define

como os módulos serão montados em fábrica e transportados até o terreno. Suas categorias são:

n construção modular volumétrica, também chamada de 3D;

n construção modular painelizada, também chamada de 2D;

n construção modular paramétrica;

n construção modular híbrida, quando são utilizadas duas ou mais tipologias.

Fonte: Mckinsey & Company - Capital Projects & Infrastructures

Construção modular volumétrica – 3D:

A construção modular volumétrica, ou 3D, é a mais conhecida e difundida. Nesta tipologia os módulos

são construídos volumetricamente, como um prisma retangular, e são acoplados/instalados no

canteiro. O grau de finalização do modular volumétrico é maior, chegando ao canteiro de obra com

percentuais que podem variar de 50% a 95% da edificação finalizada.

Este percentual de finalização dependerá de vários fatores, incluindo o tipo de construção, restrições

do local, localização do projeto, prazo, custo e disponibilidade de mão de obra local. O grau ideal em

que os componentes de um edifício modular serão pré-fabricados — e o nível em que os componentes

serão finalizados - variará de projeto para projeto, mas o objetivo geral da construção modular é

minimizar a quantidade de trabalho que ocorre no canteiro de obras. Quanto mais trabalho puder ser

concluído off site, no ambiente controlado de uma fábrica, maior a eficiência obtida e menor o risco

de fatores como clima e erros devido à má coordenação entre as equipes. Além disso, quanto menos

trabalho no canteiro de obras, menos perturbação para a comunidade circundante ao

empreendimento.

1 McGraw-Hill Construction. Prefabrication and Modularization: Increasing Productivity in the Construction

Industry, SmartMarket Report. New York, 2011.

Fonte: Steel concrete composite systems for modular construction of high-rise buildings, 2019.

Esta é a tipologia mais comumente utilizada no mercado nacional, tendo o aço como seu

principal componente estrutural, embora também possa ser fabricada em madeira e concreto.

O ponto de atenção desta tipologia é o transporte da fábrica para o terreno, visto que o módulo

3D necessita de mais espaço para ser transportado e o terreno tem que ter fácil acesso para

permitir a movimentação dos equipamentos de içamento.

Embora este artigo se concentre principalmente na construção modular volumétrica em aço,

muitos dos princípios também se aplicam a outras tecnologias de fabricação off site, incluindo

a utilização de demais materiais, construção painelizada paramétrica e híbrida.

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Fonte: Design for modular construction: an introduction for architects. AIA

Fonte: Croqui dos Autores

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Case: Zen Mood

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Projeto: ZenMood

Arquitetos: Felipe Savassi e Francisco de Sá

Área: 50 m²

Ano do Projeto: 2019

Tipologia: Residencial

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A Zen Mood busca unir uma estrutura modular e industrializada a um partido arquitetônico de

forma orgânica e fluida. O projeto foi pensado como uma moradia que é ao mesmo tempo

compacta e ampla, em que se busca conciliar um adequado aproveitamento dos espaços sem

que isso prejudique a sensação de conforto e amplitude do usuário. Nesse sentido, buscou-se

mostrar as possibilidades que a construção modular off site oferece, conciliando

industrialização e personalização. Conta com amplas aberturas de vidro e varandas que

funcionam como extensões dos ambientes internos, integrando a edificação com o entorno. O

uso de brises e revestimentos amadeirados evidencia a conexão do projeto com

materialidades naturais.

Construção modular Painelizada - 2D:

Muito utilizada em países como Estados Unidos e Canadá, a tipologia painelizada tem cada

elemento da construção pré-fabricado na indústria, e ela é estruturada em painéis que serão

unidos in loco. Essa tipologia sai menos finalizada da fábrica, pois exige a conexão de todos os

elementos no terreno, mas ainda assim o trabalho dentro do canteiro é reduzido e mais rápido

quando comparado com a construção convencional.

Fonte: Design for modular construction: an introduction for architects. AIA

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Os componentes painelizados podem ser transportados de forma mais compacta do que as unidades

volumétricas, reduzindo potencialmente os custos de transporte, porém exigem montagem adicional

e trabalho de vedação e acabamento no local, cujo custo pode compensar a economia de transporte

obtida.

Fonte: Sustainable Design and Manufacturing 2019. Smart Innovation, Systems and Technologies, vol. 155.

Springer, Singapore.

Fonte: Croqui dos Autores

Construção modular paramétrica:

A construção paramétrica se apropria de certos parâmetros ambientais e externos para a elaboração

de um design específico através de cálculos realizados por software. Aliar este conceito a uma

construção eficaz e ágil tem um potencial gigantesco.

Ferramentas de design paramétrico, quando integradas com ferramentas avançadas, como a

tecnologia BIM, e a precisão das tecnologias de fabricação auxiliadas por computador, podem

fornecer aos arquitetos um controle amplamente expandido das qualidades formais dos

componentes de construção modular.

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Residência modular paramétrica. Fonte: Brasil ao Cubo

Construção modular híbrida:

A adoção de soluções híbridas, utilizando as melhores qualidades de cada sistema construtivo,

desponta como transição saudável entre os métodos tradicionais e a construção

industrializada.

Módulos 3D combinados com painéis – fonte: Steel Construction – BCSA -

https://www.steelconstruction.info/Modular_construction

Aqueles que não estão familiarizados com a construção modular podem erroneamente acreditar

que seja uma estratégia tudo ou nada, mas a maioria dos projetos poderia usar qualquer número

de componentes modulares, empregando uma combinação de construção modular e tradicional

para criar uma abordagem híbrida, que ainda mantém muitos dos benefícios de construção

modular. Por exemplo, um projeto pode se beneficiar da fabricação apenas dos elementos

repetitivos mais padronizados fora do local, enquanto simultaneamente constrói os

componentes arquitetônicos exclusivos, como caixas de elevadores e escadas no local.

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ConcepçãoViabilidade

Projeto1Layout

Projeto2Proj. Arq.

Projeto3Proj. Inst.

AprovaçõesProj. Legais

Licitações Construção

Prazos e etapas em metodologia convencionale Fast Construccion

Exemplo: Agência Bancária

Etapas

Construção Convencional

Fast Construccion

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7

7 7 30 20

136 dias

605

5 25 10

47 dias

Figura 2Reduçãodo Prazo deRetorno do

Investimento

ECONOMIA DE TEMPO

3 VANTAGENS DA CONSTRUÇÃO MODULAR

As vantagens da construção modular podem ser divididas em quatro aspectos centrais, que este

sistema construtivo busca aprimorar: custo, tempo, qualidade e sustentabilidade.

Custos e valor: apesar de no Brasil este sistema construtivo ainda ter um custo por metro quadrado

maior que o da construção convencional, o valor agregado de algumas características natas do

sistema faz com que, em um balanço geral, ele ainda seja competitivo e interessante. Algumas

características:

n previsibilidade orçamentária;

n retorno do Investimento (ROI) mais rápido;

n menor necessidade de intervenção no terreno devido ao peso dos módulos (que chega a ser ⅕

do peso da alvenaria), tendo também como um benefício indireto fundação e movimentação de

terra mais leves, rápidas e baratas.

n menor quantidade de fornecedores e contratos a ser gerenciados, possibilitando mais controle

e facilidade de contratação e gestão.

n economia de tempo e custos pela produção em massa de módulos padronizados, que pode ser

feita conforme a complexidade do programa do projeto, agregando-lhe valor.

Fonte: Artigo publicado pela revista Construção Mercado (Editora Pini), nº 82, em maio de 2008

Ao analisar o custo da construção modular em comparação com a construção convencional, é

importante que todos os custos tangíveis e intangíveis sejam levados em consideração, não apenas o

custo do m². Em geral, a construção modular deve ser entendida como um investimento no ciclo de

vida da edificação. Ainda que os custos iniciais possam, em alguns casos, ser maiores, se a

implantação for feita corretamente, o sistema provará ser uma maneira mais econômica de criar

valor a longo prazo. O ideal é que a decisão de usar a construção modular seja feita com base não em

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uma comparação de custo inicial, mas sim em uma compreensão clara dos benefícios

específicos que o sistema oferece no conjunto da obra. De todo o custo do ciclo de vida de

uma edificação, em torno de 15% corresponde ao investimento inicial em projetos e

fabricação/construção e 85% à operação e à manutenção, sendo o modular mais eficiente que

o convencional.

Tempo: segundo o relatório da McKinsey de 2019, a construção modular off site permite que o

tempo total da obra seja reduzido entre 30% a 50%, se comparado com a construção

convencional. Isso é possível graças a conceitos industriais aplicados à construção civil, tal

como lean construction e design for manufacturing and assembly (DFMA), que permitem que

etapas que normalmente aconteceriam em sequência possam ser executadas

simultaneamente sem perder a qualidade.

Fonte: Design for modular construction: an introduction for architects. AIA

Enquanto os módulos são fabricados, a infraestrutura do terreno é realizada de forma paralela.

Quanto mais trabalho puder ser concluído off site, mais rápida poderá ser a obra. A

produtividade é sensivelmente aumentada em um ambiente controlado, em uma linha de

montagem, assim como acontece na indústria automotiva, possibilitando produção em massa

de módulos padronizados.

Existe uma relação direta entre padronização x escala x velocidade x custo. Quanto maior for a

padronização e a repetibilidade dos módulos de determinado projeto, maior será a velocidade

de fabricação, e o custo cairá pela ampliação da escala de produção. Dessa forma, projetos

como hotéis, hospitais, escolas e habitações multifamiliares caem como uma luva no sistema

modular.

Essa padronização e produção em massa não significa necessariamente uma diminuição na

flexibilidade de design e acabamentos. As equipes de projeto podem trabalhar com os

fabricantes para buscar uma abordagem de customização que capture os benefícios da

produção em massa enquanto permite a variabilidade para se adequar a uma ampla gama de

requisitos do cliente e intenções de projeto.

A construção off site também significa uma equipe mais consistente e um fluxo de trabalho

mais controlado, que estará menos sujeito a interrupções.

² Dados sobre custo de Ciclo de Vida da Edificação: McKinsey and Co., 2019.

Dados sobre eficiência entre construção modular e construção convencional: Kingspan Isoeste

https://downloads.kingspan-isoeste.com.br/estudo-de-casos/Parede-de-Isopainel-e-paredes-de-

concreto-pre-moldado.pdf

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Como a construção modular requer um alto nível de coordenação, planejamento e colaboração entre

as equipes de diferentes profissionais, o trabalho na fábrica propicia um fluxo de obra mais integrado,

o que resulta em maior produtividade e eficiência no processo.

Outra questão sensível é que, como as fábricas possuem capacidade de estocagem e uma relação

mais firme e organizada com a cadeia de suprimentos, atrasos relativos à entrega de insumos são

menos frequentes.

Qualidade: Por ser uma obra realizada até 95% em um ambiente controlado com mão de obra

especializada, um processo fabril padronizado, eficiente, com controles de processos de fabricação

racionalizados, a construção modular atinge níveis de precisão e qualidade singulares. Os módulos

são produzidos sem interferências das intempéries ou de outras condições externas, garantindo

controle de qualidade construtiva superior, quando comparada a outros sistemas que ainda se

utilizam de processos com mão de obra mais intensiva.

Cronograma comparativo

Fonte: Mckinsey & Company - Capital Projects & Infrastructures

Sustentabilidade: entendendo aqui a sustentabilidade como um tripé composto por aspectos

sociais, ambientais e econômicos, a construção modular apresenta características que oferecem

excelente desempenho:

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/gerdau /gerdau /gerdau /GerdauSA@gerdau

www.gerdau.com.brAo utilizar matéria-prima reciclada na confecção deste folder, contribuímos com o desenvolvimento sustentável da sociedade. “Reciclamos sem fim” é uma iniciativa que nos mobiliza e está presente em nosso dia a dia.

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n menor desperdício de materiais;

n redução dos resíduos gerados;

n menos recursos naturais utilizados, como água, cimento, madeira, pedra, brita, etc.

n utilização de materiais reciclados, recicláveis e renováveis;

n possibilidade de reutilização dos módulos tanto para outros usos quanto o mesmo módulo

em locais diferentes - gerando um tempo de vida útil maior do ambiente construído;

n Condições de trabalho mais seguras e salubres;

n qualificação do trabalhador da construção civil;

n edificações mais eficientes que consomem menos energia;

n sistema construtivo seco com pegada de carbono menor.

A construção civil hoje é responsável, sozinha, por até 70% de todo o lixo gerado nos centros

urbanos. A construção off site permite um melhor controle do uso de materiais, resultando em

redução do desperdício e melhor aproveitamento dos insumos em ambiente de fábrica. Uma

quantidade significativa de material excedente e resíduos podem ser coletados e reciclados de

volta ao estoque para uso em outros projetos.

A construção modular geralmente requer menos espaço ao redor do canteiro de obras para

trabalhadores, tráfego de caminhões e armazenamento e processamento de material, além de

prazo de montagem (ou acoplagem) mais curto, resultando em uma menor pegada de carbono e

distúrbios/perturbações para a comunidade vizinha.

3 MARQUES NETO, José da Costa. Gestão dos Resíduos de Construção e Demolição no Brasil. São Carlos:

Rima, 2005. 162 p.