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Ambiente Construído

versão impressa ISSN 1415-8876versão On-line ISSN 1678-8621

Ambient. constr. vol.20 no.4 Porto Alegre out./dez. 2020  Epub 05-Out-2020

https://doi.org/10.1590/s1678-86212020000400465 

Aproveitamento de Resíduos na Construção

Previsão da geração de resíduos na construção civil por meio da modelagem BIM

Prediction of waste generation in construction through BIM modeling

Fabriccio de Almeida Oliveira1 
http://orcid.org/0000-0002-1445-333X

Luiz Maurício Furtado Maués2 
http://orcid.org/0000-0002-1762-8617

Carolina Caldas Neves Rosa3 
http://orcid.org/0000-0003-2501-2086

Débora Gois Santos4 
http://orcid.org/0000-0003-0091-8826

Renato de Melo Seixas5 
http://orcid.org/0000-0003-0349-9516

1Universidade Federal do Pará, Belém- PA- Brasil

2 Universidade Federal do Pará, Belém- PA- Brasil

3 Universidade Federal do Pará, Belém- PA- Brasil

4 Universidade Federal de Sergipe, Aracaju - SE- Brasil

5 Universidade Federal do Pará, Belém- PA- Brasil


Resumo

O crescimento da indústria da construção civil é de grande importância para a manutenção e sustentação da economia brasileira, mas essa indústria utiliza grande quantidade de recursos naturais e consequentemente gera grandes volumes de resíduos de construção civil (RCC). Esforços na minimização de RCC geralmente estão direcionados aos estágios de construção das obras, mas não ao estágio de projetos. Assim, a tecnologia BIM surge como uma importante ferramenta ao possibilitar uma melhor análise e controle da geração de resíduos. Este trabalho propõe um modelo BIM para estimar o RCC e o custo de retirada na fase de projeto, pois nela ainda são inexistentes ações visando estimar o resíduo a ser gerado em uma obra. Para isso, utilizaram-se etapas como a revisão sistemática da literatura, levantamento de índices de perdas e modelagem BIM. Os resultados obtidos revelaram que 10% dos RCC quantificados pertencem à classe B, e 90%, à classe A, sendo a argamassa o material com o maior potencial de desperdício, 56% da estimativa total. A modelagem através de dados estatísticos e indicadores pode contribuir na elaboração do plano de gerenciamento de resíduos de construção civil (PGRCC), aperfeiçoando, dessa forma, o planejamento, com redução do RCC.

Palavras-chave: Resíduos de construção; Modelagem; BIM

Abstract

The construction industry is certainly fundamental to the Brazilian economy, but the high consumption of raw materials involved is cause for environmental concern, especially due to the huge amount of waste it generates. Actions to reduce construction waste (CW) are taken solely in the actual construction stage, not in the design stages. In this scenario, BIM technology can be used to better analyse and control waste generation. This paper presents a BIM model that allows contractors to estimate the volume and disposal cost of CW in the design stage, before any construction activities have been performed. A systematic literature review provided a correct selection of construction material waste factors and BIM modelling methods. Calculations revealed that 10% of CW is class B and 90% is class A. Mortar was found to be the material with the highest waste rate, 56% of the total waste volume estimate. These findings demonstrate that BIM modelling can produce reliable data, which will help contractors to create a Construction Waste Management Plan (CWMP), thus improving CW planning and reduction.

Keywords: Construction waste; Modeling; BIM

Introdução

Nos últimos anos, a sustentabilidade se tornou uma das principais metas para as empresas de construção em todas as fases do ciclo de vida de seus empreendimentos, projeto, construção e uso (ZOU; COUANI, 2012), considerando também a vida útil do projeto, conforme indica a norma de desempenho NBR 15575 (ABNT, 2013). Com esse reconhecimento, os problemas com os resíduos de construção civil (RCC) têm recebido atenção crescente de profissionais e pesquisadores de todo o mundo (LU; YUAN, 2011). No entanto, o volume de RCC ainda cresce continuamente e não é gerenciado de maneira eficaz na maioria dos países (MAH; FUJIWARA; HO, 2016).

Dessa forma, a indústria da construção vem explorando e desenvolvendo abordagens, mesmo que incipientes, para minimizar a geração de resíduos ao longo das etapas do ciclo de vida do projeto, o que inclui projetos de construção sustentável que observem a redução do desperdício já no processo de elaboração.

A quantificação dos diferentes resíduos provenientes de atividades da construção civil é uma ferramenta significativa para promover o gerenciamento de resíduos de forma eficaz. Sendo usada para prever a quantidade aproximada de resíduo que um projeto gerará, antes de ser executado, a quantificação se torna ainda mais importante e se alia ainda mais ao gerenciamento de RCC (LU et al., 2017; WU et al., 2014). Nesse contexto, a quantificação da geração de RCC prova ser um pré-requisito para o controle de resíduos e fornece uma referência para a formulação de políticas adequadas que visem aprimorar a gestão de RCC (KERN; DIAS; KULAKOWSKI, 2015).

Assim, a Lei nº 12.305 (BRASIL, 2010) que aborda a Política Nacional de Resíduos Sólidos, recomenda que o plano de gerenciamento de resíduos da construção civil (PGRCC) deve contemplar, como uma de suas atividades desenvolvidas dentro do canteiro de obras, a caracterização dos resíduos, que para (LIMA; LIMA, 2009), consiste em identificar e quantificar todo resíduo gerado pela obra, objetivando planejar qualitativa e quantitativamente sua redução, reutilização e reciclagem, e se possível que seja realizada ao longo das etapas da obra, onde ao final se obtêm dados estatísticos e indicadores que ajudam no planejamento e na redução dos resíduos nas construções.

Porém, Cheng e Ma (2013) mencionam em suas pesquisas, a falta de ferramentas disponíveis para a estimativa de RCC. Para os autores, as ferramentas e os métodos existentes não são convenientes o suficiente para os contratantes estarem dispostos a utilizar sem gastar muito tempo e esforço, uma vez que informações como volume de material precisam ser medidos ou recuperados manualmente dos documentos disponíveis. Segundo os mesmos autores, a modelagem de informações de construção, no entanto, oferece a oportunidade de preencher essa lacuna.

A modelagem de informação de construção Building Information Modeling (BIM), ou Modelagem da Informação da Construção, é uma das tecnologias de comunicação de dados comumente usada na indústria da construção civil e pode ser sistemática e eficientemente integrada com tecnologias de identificação e aquisição de dados (AL-ASHMORI et al., 2020). De acordo com Eastman et al. (2008), o BIM é uma tecnologia de modelagem e um grupo associado de processos para produção, comunicação e análise do modelo de construção.

Como os modelos BIM contêm uma riqueza de informações, como recursos de materiais e geometria, e podem ser integrados ao cronograma, informações de custos, quantitativos, etc., o BIM fornece planejamento e cronograma aprimorados e ajuda a garantir a chegada no tempo certo de mão de obra, equipamentos e materiais (EASTMAN et al., 2008).

No presente trabalho, a utilização de modelos BIM juntamente com indicadores de RCC surge como um potencial a ser investigado, a fim de entender como, em conjunto, permite estimar a quantidade de resíduos da construção civil, sua classificação por tipo e etapa da obra e o custo de retirada dos RCC. Essa conexão foi explorada no trabalho de Kim et al. (2017), em que realizam a quantificação de RCD por tipo através de um modelo BIM, e no trabalho de Cheng e Ma (2013), que, além de desenvolver um modelo BIM para estimativa e planejamento de resíduos, preveem os requisitos de caminhões de coleta e a taxa de cobrança de descarte dos resíduos.

Assim, a tecnologia BIM permite melhorar a análise e o controle dos projetos, oferecendo suporte aos processos e fases durante todo o ciclo de vida da construção, possibilitando a inclusão de informações como os índices de geração de perdas corretos e facilitando a extração de dados, como o possível potencial de geração de resíduos do projeto.

O objetivo do presente trabalho consiste em propor um modelo para estimar o RCC e o custo de sua retirada na fase de projeto utilizando como apoio a tecnologia BIM. Nessa perspectiva, são apresentadas as etapas necessárias para o desenvolvimento da modelagem BIM, visando integrar informações relacionadas ao quantitativo dos materiais por serviço, indicadores de entulho (resíduos), estimativa por tipo e classe do RCC, conforme a caracterização do RCC proposta pelo plano de gerenciamento de resíduos sólidos (PGRCC).

Sustentabilidade na construção civil

É notório que o desenvolvimento tecnológico e a necessidade de consumo da humanidade acarretam vários problemas ao meio ambiente. Várias pesquisas têm sido realizadas no intuito de apontar soluções para esse problema global. Pesquisadores que atuam na indústria da construção realizam estudos que envolvem a temática da construção sustentável, englobando diversas abordagens. Para exemplificar, algumas dessas pesquisas são na área de certificações ambientais (ASDRUBALI ; D’ALESSANDRO; SCHIAVONI, 2015) e na área de avaliação do ciclo de vida (MEDEIROS; DUARTE; CALLEJAS, 2018; HÄFLIGER et al., 2017), que buscam alternativas para minimizar a geração de resíduos, como na pesquisa de Ossa e García (2016) e no trabalho de Wang et al. (2015), que abordam a redução e o reaproveitamento de resíduos, ou, ainda, que analisam a gestão de resíduos, como na pesquisa de Del Río Merino, Garcia e Azevedo (2010).

Construção sustentável

A mudança climática é hoje reconhecidamente um grande problema enfrentado pela humanidade (HUISINGH et al., 2015). Governos de todo o mundo têm lutado para equilibrar o crescimento econômico com seus efeitos negativos sobre o meio ambiente, tanto nas regiões desenvolvidas quanto nas em desenvolvimento (LEWIS; CONATY, 2012). No entanto, a população mundial está com previsão de atingir 70% do total de pessoas residindo em centros urbanos até 2050 (UNITED..., 2015), processo que requer um volume maior de obras nas cidades para atender à demanda. Portanto, o progresso da economia e da sociedade de uma nação tem relação próxima com a indústria da construção, mas também eleva a quantidade de recursos naturais consumidos por essa indústria. No Brasil, a indústria utiliza cerca de 75% dos recursos naturais, gerando aproximadamente 80 milhões de toneladas de resíduos por ano (CONSELHO..., 2009). Da mesma forma, cerca de 380 milhões de toneladas de materiais e recursos são consumidos anualmente pela indústria da construção no Reino Unido (BUILDING..., 2008). A indústria chinesa gera mais de 100 milhões de toneladas de resíduos por ano, número que inclui aproximadamente 13 milhões de toneladas de materiais não utilizados (LIU et al., 2011).

A quantidade de resíduos gerados nos processos de construção, reforma e demolição é enorme. Os resíduos de construção representaram 26% dos resíduos sólidos nos Estados Unidos em 2007 (UNITED..., 2019) e 48% dos resíduos sólidos na Coreia do Sul em 2013 (MINISTRY..., 2018). Em 2017, no Brasil, foram coletados 45 milhões de toneladas de resíduos de construção e demolição (ASSOCIAÇÃO..., 2017).

Todos os autores supracitados, ao apresentarem resultados expressivos de geração de resíduos da construção, corroboram que ainda hoje existe, lamentavelmente, um descaso sobre a visão de sustentabilidade. Essa conclusão, apresentada pela Comissão Brundtland (BRUNDTLAND, 1987), parece ser ainda bastante atual.

Além disso, Rockstom et al. (2009) concluíram que as atividades humanas atuais transgrediram muitos dos limites planetários. A construção tem impactos específicos por meio de emissões de carbono, alterações climáticas, geração de resíduos, mudança de uso da terra e perda de biodiversidade. Isso coloca uma questão crítica sobre quais são os limites dos sistemas biofísicos da Terra antes que as atividades humanas danifiquem irreversivelmente a biosfera. Portanto, é vital que a indústria de arquitetura, engenharia e construção empreenda esforços para reduzir e gerenciar os RCC de forma mais eficaz (CHENG; MA, 2013).

Em seu relatório, a Comissão Brundtland (1987, p. 1) definiu sustentabilidade como “[...] satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de atender suas próprias necessidades [...]”. Kibert (1994, p. 1), por sua vez, definiu a construção sustentável como “criação e gestão de um ambiente construído saudável, seguindo princípios ecológicos e o uso eficiente de recursos”. A construção sustentável tem sido geralmente descrita como um processo que começa antes da construção em si (nas fases de planejamento e projeto) e continua depois que a equipe de construção deixa o local (HILL; BOWEN, 1997).

Wolstenholme et al. (2009) enfatizaram que a indústria da construção deve ser modernizada com a adoção de práticas de construção eficientes, integradas, inovadoras e sustentáveis. Aumentar a conscientização sobre sustentabilidade no início de um projeto é altamente encorajado para otimizar o potencial de determinar o curso do empreendimento.

Portanto, é necessário que sejam estabelecidos mais esforços em conceitos, princípios e técnicas comuns relativos à construção sustentável, e encorajar empresas e profissionais a tornar suas atividades sustentáveis (OFORI, 1998). Entre os fatores mencionados, o cuidado com a gestão dos resíduos gerados na construção civil ameniza os impactos na natureza e contribui para uma construção mais sustentável.

Gestão de Resíduos de Construção Civil

O aumento da geração dos RCC gerados pela sociedade urbana tem se convertido num problema de difícil solução para as entidades governamentais e municipais. Esses resíduos, segundo Costa (2010), representam aproximadamente 20% a 30% do volume de resíduos sólidos gerados pelas cidades dos países mais desenvolvidos e muitas vezes esse potencial pode chegar a mais de 50% do total de resíduos sólidos produzidos. Nas cidades brasileiras de médio e grande porte, segundo Pinto (1999), os resíduos provenientes de construções representam 40% a 70% da massa total dos resíduos sólidos urbanos. Nesse sentido, Nunes et al. (2007) afirmam que no Brasil não há uma estimativa precisa dos RCC, mas que em grandes cidades, como Rio de Janeiro, São Paulo e Salvador, o volume chega em média a 31% dos resíduos totais gerados na cidade. Apesar de não existir um estudo preciso sobre o volume de RCC no país, esse volume é crescente nos grandes centros urbanos (OLIVEIRA et al., 2007).

Nesse cenário cabe observar que, ao ser instituída a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) (BRASIL, 2010), teve como um de seus objetivos o incentivo ao desenvolvimento de sistemas de gestão ambiental incluindo a não geração, a redução, a reutilização, a reciclagem e o tratamento dos resíduos sólidos, assim como estes devem ser dispostos (provenientes dos rejeitos gerados seja por bens de consumo, de serviços e obras). Para esse fim, a PNRS preconiza realizar ações de gestão integrada de resíduos sólidos, em que busca encontrar soluções para os resíduos sólidos, considerando os cenários político, econômico, ambiental, cultural e social, com foco no desenvolvimento sustentável.

Um fator que contribuiu sensivelmente para intensificar a preocupação sobre gestão eficiente dos RCC nos municípios brasileiros foi a criação da Resolução nº 307, de 5 de julho de 2002, pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONSELHO..., 2002). Segundo essa resolução, a gestão integrada de resíduos sólidos é definida como um conjunto de ações voltadas para a busca de soluções para os resíduos sólidos de forma a considerar as dimensões política, econômica, ambiental, cultural e social, com controle social e sob a premissa do desenvolvimento sustentável.

Por sua vez, e em acordo com a PNRS (BRASIL, 2010, p. 6) regulamenta em seu artigo 9º que, “[...] no gerenciamento de resíduos sólidos, deve ser observada a seguinte ordem de prioridade: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos [...]”.

Em vigor desde janeiro de 2003, a Resolução Conama nº 307 (CONSELHO..., 2002) obriga (quando instituído por lei complementar municipal) que o gerador elabore o PGRCC para cada empreendimento. Posteriormente, em 2010, a publicação da Lei federal nº 12.305 - Política Nacional dos Resíduos Sólidos, em seu artigo 20, veio reforçar a responsabilidade e a obrigatoriedade da elaboração de plano de gerenciamento para as empresas de construção civil, que devem implantá-lo nos canteiros das obras nos termos do regulamento ou de normas estabelecidas pelos órgãos do Sistema Nacional do Meio Ambiente (Sisnama).

Nesse sentido, cabe ressaltar que a adoção de metodologias de gestão dos RCC no canteiro de obra é um meio para conquistar melhores desempenhos em relação ao adequado manejo dos resíduos e sua correta destinação. Esse é um passo inicial para que o resíduo da construção civil deixe de se tornar um agente negativo para a sociedade, para a economia e para o meio ambiente dos centros urbanos.

De acordo com Hobbs, Adams e Blackwell (2011) e Lage et al. (2010), o primeiro passo em qualquer esforço de minimização de resíduos é a capacidade de prever o montante de resíduos que será gerado. A quantificação, a medição e a previsão dos resíduos é uma área de gestão de resíduos que tem recebido a atenção dos pesquisadores ao longo dos anos (ADJEI, 2016), e esses itens são ferramentas cruciais para a tomada de decisões nos âmbitos ambiental e econômico. Tais decisões são tomadas, progressivamente, com base em dados quantitativos bem fundamentados para cada atividade em uma construção (JALALI, 2007). Uma previsão eficiente do volume de resíduos permite não só o controle dos resíduos gerados como também maior eficiência na gestão dos canteiros de obra (SOLÍS-GUZMÁN et al., 2009).‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬

BIM na construção civil

Tecnologias emergentes relacionadas à gestão de informações, como sistemas de código de barras, sistema de posicionamento global (GPS), simulação de sistemas de comércio eletrônico e sistemas de informações geográficas (GIS), estão sendo adotadas para a construção. Mais recentemente, Liu et al. (2011) sugeriram que a tecnologia BIM pode ser usada pela indústria da arquitetura, engenharia e construção e operação (Aeco) como uma plataforma para minimizar o desperdício de construção em seus projetos.

O BIM não é apenas uma inovação tecnológica, mas também uma mudança significativa nos processos globais da indústria da construção civil. Atualmente, está sendo gradualmente usado para atingir várias metas de desempenho de gerenciamento de projeto, construção e instalações (DENG et al., 2019; LAGÜELA et al., 2013; RAZAVI; HAAS, 2010; SHEN; HAO; XUE, 2012). Isso inclui aprimoramento de simulação e análise, coordenação e comunicação para trabalho colaborativo, avaliação e gerenciamento de informações de ciclo de vida e projeto sustentável em todos os estágios que compõem o ciclo de vida do projeto.

O projeto de construção com base em BIM fornece aos profissionais de construção oportunidades para implementar o planejamento e gerenciamento proativos em relação ao uso de materiais de construção e, segundo os autores Cash (2019) e O’Reilly (2017), é particularmente durante os estágios de projeto que a redução da geração de resíduos de construção poderia ser apoiada e aprimorada mediante seu uso.

Liu et al. (2015) avaliam que as abordagens, técnicas e ferramentas para a minimização de resíduos de construção estão, na maioria das vezes, direcionadas aos estágios de construção, e não aos estágios de aquisição e projeto, sendo que estes dois últimos, segundo McKechnie e Brown (2007), oferecem oportunidades substanciais na redução da geração de resíduos. Diante disso, aqueles autores identificaram que a modelagem da informação BIM pode ser usada como um sistema de comunicação colaborativo, com potencial para auxiliar projetistas e stakeholders a minimizarem de forma mais precisa a produção de resíduos de construção em seus projetos.

Won, Cheng e Lee (2016) quantificaram o desperdício de construção ocasionado por erros de projeto que poderiam ser evitados usando um processo de validação de projeto baseado em BIM. Os autores relatam que a validação de projeto baseada em BIM poderia eliminar 4,3% a 15,2% dos resíduos de construção provocados por erros de projeto.

Em resumo, o BIM, na maioria dos casos, é usado para facilitar atividades relacionadas ao projeto, como coordenação e comunicação de projetos, e para fornecer informações quantitativas de um projeto predeterminado como entrada para análise de resíduos de materiais, com o objetivo de reduzir o desperdício na construção.

Método

Abordagem metodológica

A estrutura metodológica utilizada no desenvolvimento desta pesquisa apresenta característica de estudo de caso e está classificada em descritiva em função da necessidade de levantar informações sobre indicadores de perdas de matérias relacionadas ao RCC e métodos de utilização do BIM com a finalidade de estimar a quantidade de resíduos de construção civil.

Em relação a seus procedimentos, a pesquisa caracteriza-se como bibliográfica, de modelagem e simulação, devido à elaboração da revisão sistemática da literatura (RSL) seguindo as diretrizes propostas por Conforto, Amaral e Silva (2011), com o objetivo de buscar evidências na literatura que sirvam de base para o desenvolvimento do tema da pesquisa, e também por propor um modelo parametrizado para quantificar os RCC através de simulações, utilizando-se, para isso, o software Autodesk Revit.

Delineamento da pesquisa

Após a elaboração da RSL, desenvolveu-se o delineamento da pesquisa para ajudar a entender os caminhos percorridos para alcançar o objetivo geral deste trabalho. O delineamento encontra-se dividido em três etapas, cada uma desenvolvida de acordo com os seguintes itens: questionamentos da pesquisa, objetivos específicos, elementos de informações e desenvolvimento da modelagem (Figura 1).

Etapa 1: Seleção dos índices de perdas

Assim, a primeira iniciativa foi identificar índices de perdas de materiais que poderiam ser utilizados na elaboração da modelagem BIM a ser construída para estimar a geração de RCC.

Portanto, para que ocorra essa identificação, foi realizado um levantamento bibliográfico preliminar e posteriormente uma revisão sistemática da literatura (RSL) de artigos que apresentaram índices de perdas de materiais relacionados ao RCC, os quais foram processados para coordenar as informações dos índices de perdas encontrados em nível nacional e internacional.

Após a RSL, índices de perdas de 41 materiais de construção foram encontrados e importados para o Microsoft Office Excel, no qual foram organizados e formatados. Posteriormente, foram calculadas as médias aritméticas dos índices de cada um dos materiais encontrados. Os resultados serviram de base para a criação da modelagem BIM, e a compilação deles está na Tabela 1.

Etapa 2: métodos BIM de estimativa de RCC

Nesta etapa, através da RSL, foram selecionados artigos cujas pesquisas utilizaram métodos BIM para quantificação de RCC. Os artigos selecionados na investigação trazem também especificidades importantes nas pesquisas, tais como suas aplicações, estágios do ciclo de vida do projeto e o software utilizado para o desenvolvimento de seus modelos BIM. Também foi observado que 60% dos artigos levantados utilizam o software Revit como ferramenta para a realização das modelagens, conforme apresentado no Quadro 1.

Após a análise das características de cada um dos métodos levantados, foi definido o método proposto por Kim et al. (2017) para servir de base para o desenvolvimento da modelagem do presente trabalho. Em seguida, são apresentados os resultados sugeridos nesta pesquisa, para adequações do modelo de Kim et al. (2017), com a finalidade de propor um novo formato de modelagem que favoreça o desenvolvimento dessa etapa e, consequentemente, a criação da modelagem BIM.

Figura 1 Delineamento da pesquisa 

Tabela 1 Média dos índices de perdas dos materiais 

MATERIAIS Skoyles (1976) Pinto (1999) Hong Kong Polytechnic (1993) Soibelman (1993) Santos (1995) Enshassi (1996) MacDonald e Smithers (1998) Formoso (1998) Andrade et al. (2001) Espinelli (2005) Jalali (2007) TCPO (2012) MÉDIA UNID.
Concreto usinado 0,0134 0,11 0,129 0,067 0,1318 0,014 0,09 1,76 0,33 0,294 m3/m3
Concreto em infraestrutura 0,08 0,11 0,095 m3/m3
Concreto em superestrutura 0,02 0,11 0,065 m3/m3
Cimento 0,33 0,826 0,8413 0,666 kg/kg
Areia 0,39 0,444 0,4576 0,431 kg/kg
Cal hidratada 1,02 1,020 kg/kg
Aço 0,05 0,26 0,19 0,021 0,085 0,1907 0,077 0,11 0,6 0,16 0,174 kg/kg
Tijolos furados 0,08 0,13 0,11 0,5 0,054 0,032 0,2764 0,13 0,13 0,160 m2/m2
Tijolos à vista 0,12 0,049 0,085 m2/m2
Tijolos estruturais maciços 0,1 0,54 0,255 0,2694 0,291 m2/m2
Tijolos estruturais vazados 0,05 0,050 m2/m2
Blocos leves 0,09 0,090 m2/m2
Blocos de concreto 0,07 0,13 0,11 0,13 0,13 0,114 m2/m2
Telhas (inclusive de cumeeira) 0,1 0,1 0,100 m2/m2
Madeira em geral 0,15 0,475 1 0,138 1,4 0,633 m3/m3
Chapisco interno 0,03 0,1 0,065 m3/m2
Chapisco externo 0,05 0,1 0,075 m3/m2
Argamassa alvenaria 0,05 0,936 0,9125 0,002 0,475 m3/m2
Argamassa paredes 0,05 0,15 0,936 0,002 0,285 m3/m2
Argamassa tetos 0,03 0,030 m3/m2
Argamassa fachada 0,15 0,936 0,001 0,362 m3/m2
Argamassa contrapiso 0,15 0,936 0,001 0,362 m3/m2
Argamassa colante piso 0,865 0,936 0,901 m3/m2
Placas cerâmicas fachada 0,03 0,095 0,15 0,13 0,14 0,109 m2/m2
Placas cerâmicas piso 0,03 0,075 0,15 0,19 0,14 0,117 m2/m2
Placas cerâmicas piso 0,13 0,14 0,135 m2/m2
Revestimento têxtil 0,067 0,14 0,104 m2/m2
Gesso - Paredes 0,001 0,3 0,151 m3/m2
Gesso - Teto 0,001 0,3 0,1 0,134 m3/m2
Painéis de gesso acartonado 0,196 0,196 m3/m2
Eletrodutos 0,15 0,150 m/m
Tubos - PVC 0,03 0,15 0,090 m/m
Tubos - Cobre 0,07 0,070 m/m
Conexões - Cobre 0,03 0,030 unid.
Tintas 0,17 0,170 m2/m2
Fios 0,27 0,270 m/m
Vidros - Chapa 0,09 0,04 0,065 m2/m2
Janelas pré-envidraçadas 0,16 0,160 unid.
Resíduos mistos 0,152 0,152 m3/m3
Embalagem - Papel 0,012 7,3 3,656 kg
Embalagem - Plástico 0,069 5,8 2,935 kg

Nota: *API significa “interface de programação de aplicativos”.

Quadro 1 Pesquisas relacionadas à estimativa de RCC utilizando a modelagem BIM 

Passo 1: escolha do projeto a ser utilizado na modelagem

O projeto de estudo consiste na edificação de um condomínio que se encontra em fase de construção na Região Metropolitana de Belém, PA. A construção iniciou-se no segundo semestre de 2018, com previsão de término no primeiro semestre de 2019, e seu terreno possui 3.442,49 m² de área, sendo 1.137,00 m² de área construída.

O empreendimento foi realizado por uma empresa de pequeno porte (EPP) especializada no ramo de construção civil e reformas em geral, a qual constrói habitações visando à venda por meio do programa Minha Casa, Minha Vida (MCMV).

O residencial é integrado por vinte unidades habitacionais (casas térreas), com parque infantil, área verde, via de acesso e passeios. Cada unidade é formada por um hall de entrada, sala integrada (estar, jantar e cozinha), dois dormitórios, um banheiro social, área de serviço e uma vaga de garagem. A Figura 2 representa o projeto arquitetônico do empreendimento no AutoCAD.

A empresa-alvo deste trabalho foi escolhida em função de ser a única que aceitou participar da pesquisa e repassar as informações necessárias para o desenvolvimento desta.

Passo 2: escolha do software para a realização da modelagem

A escolha do Autodesk Revit para estruturar a modelagem BIM desta pesquisa deu-se principalmente em função de ser gratuito para fins acadêmicos e pelos seguintes fatores:

  1. elevado índice de parametrização de objetos apresentado pelo software;

  2. resultados apresentados no Quadro 1, em que se observou que 60% dos artigos encontrados utilizaram esse software em seus métodos; e

  3. disponibilidade de recursos necessários no que diz respeito a sua funcionalidade para a obtenção de um nível de desenvolvimento 3D BIM.

Fonte: arquivo da construtora-alvo da pesquisa (2019).

Figura 2 Projeto arquitetônico e planta de localização - sem escala 

Passo 3: criação de um sistema integrado de classificação por tipo de RCC

Foi realizada uma avaliação das informações contidas no projeto arquitetônico, e os serviços de execução de superestrutura (vigas e colunas), vedações (paredes e forro), cobertura (telhamento), revestimentos argamassados (parede) e pisos foram selecionados para a realização da estimativa de RCC, alvo desta pesquisa, por serem os maiores geradores de resíduos durante a fase de construção.

Após a avaliação, um sistema integrado de classificação dos RCC por tipo de material, relacionados aos serviços selecionados para a construção da modelagem, foi desenvolvido a partir do modelo de Kim et al. (2017), com adaptações, entre as quais modelar os serviços com índices de perdas mais elevados na realidade brasileira, adotar índices nacionais e, principalmente, modelar na fase de desenvolvimento do projeto, e não na fase de demolição. O sistema desenvolvido envolve os parâmetros das famílias do Revit por serviço, os materiais necessários para cada família e os índices de perdas dos materiais relacionados ao entulho apresentados no resultado da etapa 1 deste trabalho. A criação do sistema integrado teve como propósito auxiliar o desenvolvimento da modelagem BIM na obtenção da estimativa de RCC por tipo de material (Figura 3).

Etapa 3: modelagem BIM, estimativa e custo de retirada de RCC

Nesta etapa, um modelo BIM para quantificar os RCC e prever o custo de sua retirada foi desenvolvido, utilizando-se, para isso, os resultados obtidos nas etapas 1 e 2 deste trabalho, referentes à seleção dos índices de perdas e adequações realizadas no método selecionado através da RSL e seguindo os seguintes passos:

  1. modelagem do projeto adotado em 3D;

  2. levantamento quantitativo de material via software Revit;

  3. estimativa de RCC por tipo de material; e

  4. estimativa de custo de retirada do RCC.

Figura 3 Sistema integrado de classificação por tipo de RCC 

Resultados e discussão

Fluxograma da modelagem BIM

A Figura 4 sintetiza os passos do modelo BIM proposto para alcançar a quantificação do RCC e a previsão do custo de sua retirada. Primeiro, modela-se o projeto 2D em um nível de desenvolvimento BIM que possua precisão em sua representação geométrica. Em seguida, visualizam-se informações em relação aos quantitativos dos materiais que compõem as famílias selecionadas para modelagem. Após, o usuário insere na modelagem de cada família a média dos índices de perdas dos materiais que as compõem, bem como sua classificação, obtendo-se as estimativas do RCC. A previsão do custo da retirada do RCC fica dependente da padronização das estimativas em termos de unidades de medidas e aplicação da taxa de cobrança de mercado para o descarte de resíduos.

Figura 4 Fluxograma da modelagem BIM 

Modelagem BIM: estimativa e custo de retirada de RCC

Passo 1: modelando o projeto adotado em 3D

Para modelar o projeto arquitetônico selecionado neste trabalho, o nível de desenvolvimento 3D ou LOD 300 (Level of Development) foi aplicado, uma vez que, com esse nível, já é possível obter uma representação geométrica precisa para modelagem BIM. De acordo com Kim et al. (2017), valores com maior precisão podem ser obtidos a partir de uma modelagem que envolve maior LOD.

Dessa forma, foram inseridas na modelagem todas as informações geométricas e não geométricas pertencentes às famílias dos serviços definidos, bem como os dados característicos de cada um dos principais materiais de construção contidos no projeto em 2D (AutoCad). As imagens apresentadas na Figura 5 representam o projeto e seus respectivos serviços modelados em 3D por meio do software Revit.

Passo 2: levantamento quantitativo de materiais via software

Após o desenvolvimento do modelo 3D, foram obtidas tabelas na modelagem BIM para cada material que compõe a família dos serviços de superestrutura, vedações, cobertura, revestimento argamassado e pisos, objetivando, assim, levantar as unidades de medida (volume, área, comprimento, peso, etc.) do material que se deseja quantificar. De acordo com Monteiro e Martins (2013), essa etapa é uma das principais no processo de construção, pois é a base para a obtenção de várias outras tarefas. A Figura 6 apresenta como exemplo o resultado do levantamento quantitativo do material (concreto-viga retangular: 0,15x0,40 m) gerado pela modelagem BIM.

Por limitação dos dados, o volume considerado foi apenas o dos materiais, e não o volume aparente (volume superficial real) de RCC, pelo fato de ser uma estimativa para a etapa de projeto. O volume aparente refere-se à situação do resíduo com separação por classe, conforme a Resolução Conama nº 307 (CONSELHO..., 2002).

Figura 5 Corte modelado em 3D 

Figura 6 Superestrutura - Família Viga - Concreto 

Passo 3: estimativa de RCC por tipo de material

O sistema integrado de classificação por tipo de RCC proposto neste trabalho serviu como base para alcançar a estimativa de resíduos. Assim, ao inserir as informações sobre a classificação, conforme a Resolução Conama nº 307 (CONSELHO..., 2002), e os valores médios dos índices de perdas de cada material, a modelagem BIM gerou automaticamente as estimativas de RCC por tipo de material e classe. Estimativas automatizadas, rápidas e precisas também podem ser observadas nos estudos desenvolvidos por Kim et al. (2017) e Cheng e Ma (2013), apesar de voltados para a estimativa de RCC na fase de demolição. Ambos usam estratégias semelhantes às desenvolvidas neste trabalho.

Para possibilitar melhor entendimento sobre o processo de estimativa de RCC, foi apresentado na Figura 6 o resultado da modelagem realizada para o material (concreto-viga retangular: 0,15x0,40 m).

A estimativa de RCC encontrada pela modelagem BIM para uma unidade habitacional com 54,88 m2 de área construída foi de 7,67 m3, 10% dos quais compõem a classe B, e 90%, a classe A. Os resultados também revelaram que a argamassa foi o material com o maior potencial a ser desperdiçado, chegando a 56% em relação à estimativa total de um empreendimento. As estimativas do volume de resíduos gerado pelo modelo estão descritas na Tabela 2.

Passo 4: estimativa de custo de retirada do RCC

Antes de estimar o custo de retirada dos RCC na modelagem BIM, a quantidade de resíduos estimados na modelagem dos materiais como aço (kg), parede (m²) e telhado (m²) foi convertida para metro cúbico, devido à taxa de retirada utilizada pela maioria das empresas no Brasil, que é cobrada em volume. Esse procedimento de aplicação da taxa de cobrança para descarte de resíduos através de um modelo BIM também pode ser observado no trabalho de Cheng et al. (2013). Os resultados da conversão dos materiais podem ser visualizados na Tabela 3.

Após a conversão das unidades de medidas, foi realizada uma pesquisa de mercado em três empresas que trabalham com a coleta de RCC e que se encontram devidamente cadastradas e credenciadas pelos órgãos competentes, objetivando-se conhecer o custo de retirada do resíduo de construção civil, pois, como está sendo calculado o volume potencial de geração de resíduos da obra na fase de projeto, não foi possível definir outros elementos que compõem o custo de disposição devido à indefinição por parte da construtora de como ocorrerá o transporte interno dos resíduos.

Ambas as empresas pesquisadas trabalham com aluguéis de caçambas estacionárias com capacidade para 5 m3 de RCC e cobram uma taxa de R$ 250,00 por retirada, o que equivale a um custo de retirada de R$ 50,00 por metro cúbico. A taxa encontrada foi inserida na modelagem e gerou automaticamente os custos estimados de retirada de RCC de cada material (Figura 7).

O resultado do modelo demonstra (Tabela 4) o valor de R$ 383,68, referente à somatória de todos os custos de retirada dos RCC por tipo gerados na modelagem BIM para uma unidade habitacional. O custo total de retirada para vinte unidades do empreendimento foi de R$ 7.673,60. Esse valor é referente à estimativa total de 153,48 m3 de RCC calculados na modelagem.

Tabela 2 Resumo da estimativa de RCC por tipo de material 

Serviço Classe RCC Família e tipo Comprimento (m) M.N. (kg/m) Peso (kg) Área (m²) Volume (m³) MIE Est. RCC Unid.
Superestrutura A Concreto-viga retangular: 0,15x0,40 m 54,580 0,060 3,270 0,294 0,961
Concreto-coluna retangular: 0,15x0,30 m 32,520 0,045 1,460 0,294 0,429
B Estribo 5 mm CA-60 estribo - coluna 451,520 0,154 69,534 0,174 12,099 kg
Estribo 5 mm CA-60 estribo - viga
Barra de aço 8 mm CA-60 - coluna 356,190 0,395 140,695 0,174 24,481 kg
Barra de aço 8 mm CA-60 - viga
Vedações A Parede de tijolo 9x19x24 cm 66,400 133,220 0,160 21,315
Argamassa/Parede de tijolo 133,220 1,060 0,475 0,504
B Forro Gesso: plano 0,03 - H 2,80 50,830 1,510 0,134 0,202
Cobertura B Viga central madeira 25x12 cm 6,600 0,030 0,200 0,633 0,127
Madeira de lei: 2,5x5 cm ripa madeira 209,820 0,001 0,260 0,633 0,170
Madeira de lei: 6x12 cm viga madeira 52,940 0,007 0,380 0,633 0,241
A Telhado básico: telha colonial 69,390 0,100 6,939
Revestimento A Chapisco 0,005 m externo 51,300 100,190 0,500 0,075 0,038
Chapisco 0,005 m interno 80,570 163,470 0,820 0,065 0,061
Reboco 0,025 m externo 54,590 103,270 2,580 0,362 0,935
Reboco 0,025 m interno 76,550 159,070 3,980 0,285 1,440
Pisos A Argamassa de regularização (2 cm) 48,970 0,980 0,362 0,355
Argamassa para piso (2,5 cm) 48,970 1,220 0,901 1,099
Piso (2 cm) - cerâmica externo 48,970 0,980 0,117 0,115

Tabela 3 Conversão de materiais para metro cúbico 

Família e tipo Est. RCC Unid. Quant. /m² Peso unit. kg Ʃ peso kg ρ kg/m³ Ʃ RCC m³
Estribo 5 mm CA-60 estribo - coluna 12,099 kg 36,580 7.800 0,005
Estribo 5 mm CA-60 estribo - viga
Barra de aço 8 mm CA-60 - coluna 24,481 kg
Barra de aço 8 mm CA-60 - viga
Parede de tijolo 9x19x24 cm 21,32 426,31 3,1 1321,57 1.600 0,83
Telhado básico: telha colonial 6,94 231,48 1,5 347,21 2.000 0,174

Figura 7 Custo de retirada, viga de concreto 

Tabela 4 Resumo da estimativa de custo de retirada de RCC por tipo de material 

Serviço Classe RCC Família e tipo Est. RCC Unid. Quant. /m² Ʃ Peso kg ρ Kg/m³ Ʃ RCC m³ Deposição custo/m³ (R$) Deposição total R$
Superestrutura A Concreto-viga retangular: 0,15x0,40 m 0,961 1,391 50 69,53
Concreto-coluna retangular: 0,15x0,30 m 0,429
B Estribo 5 mm CA-60 estribo - coluna 12,099 kg 36,580 7.800 0,005 50 0,23
Estribo 5mm CA-60 estribo - viga
Barra de aço 8 mm CA-60 - coluna 24,481 kg
Barra de aço 8 mm CA-60 - viga
Vedações A Parede básica: Parede de tijolo 9x19x24 cm 21,315 426,310 1321,570 1.600 0,830 50 41,50
Parede básica: Argamassa/Parede de tijolo 0,504 0,500 50 25,00
B Forro Gesso: plano 0,03 - H 2,80 0,202 0,200 50 10,00
Cobertura B Viga central madeira 25 x 12cm 0,127 0,537 50 26,86
Madeira de lei: 2,5x5 cm ripa madeira 0,170
Madeira de lei: 6x12 cm viga madeira 0,241
A Telhado básico: telha colonial 6,939 231,480 347,210 2.000 0,174 50 8,68
Revestimento A Parede básica: chapisco 0,005 m externo 0,038 2,474 50 123,68
Parede básica: chapisco 0,005 m interno 0,061
Parede básica: reboco 0,025 m externo 0,935
Parede básica: reboco 0,025 m Interno 1,440
Pisos A Piso: argamassa de regularização (2 cm) 0,355 1,454 50 72,70
Piso: argamassa para piso (2,5 cm) 1,099
Piso: Piso (2 cm) - cerâmica externo 0,115 0,110 50 5,50
TOTAIS 7,674 383,68

Por fim, a modelagem BIM proposta para este trabalho possibilitou estimar a quantidade e o custo de retirada dos RCC para os materiais considerados representativos dentro do projeto de estudo.

A viabilidade da aquisição de resultados como os obtidos nesta pesquisa utilizando a ferramenta BIM poderá servir de base às empresas no desenvolvimento de estratégias que visem à minimização da geração de resíduos. Além disso, poderá auxiliá-las na elaboração do PGRCC de um projeto no que se refere à caracterização, ao gerenciamento e à redução dos RCC, de forma a minimizar os impactos ambientais gerados pela indústria da construção civil.

Mercader-Moyano et al. (2017) utilizaram a ferramenta BIM em seus estudos e, apesar de adotarem um método diferenciado para a quantificação dos resíduos gerados na fase de projeto, as percepções registradas estão em consonância com as descritas neste trabalho.

Vale destacar que este trabalho é pioneiro no que se refere à amostragem na fase de projeto voltado à quantificação de resíduos de construção na fase de projetos via modelagem BIM, o que limita a avaliação dos resultados alcançados.

Conclusão

O presente estudo propôs um modelo para estimar o RCC e o custo de retirada de cada um dos RCC identificados por meio da modelagem BIM, ao considerar indicadores de entulho por tipo de material, volume de resíduo estimado, etapa da obra e classificação da Resolução Conama nº 307.

Os dados relacionados aos índices de entulho, levantamento quantitativo e custo de retirada aplicados pelas empresas responsáveis pela coleta dos RCC foram integrados na modelagem BIM para a realização de simulações, gerando estimativas de RCC por tipo de material e custo de retirada. Os resultados obtidos para uma unidade habitacional foram 7,65 m3 de RCC a um custo de retirada de R$ 382,78, e para vinte unidades habitacionais, 153 m3 de RCC a um custo de R$ 7.655,60. Apresentou-se também como resultado para uma habitação que 10% da estimativa de RCC pertence à classe B, e 90%, à classe A, sendo a argamassa o material com maior potencial de desperdício, com 56% em relação à estimativa total do empreendimento.

O modelo proposto atendeu ao objetivo, mas com limitações, uma vez que apresentou desafios a serem superados pela modelagem, tais como a estimativa de RCC neste estudo, que considerou apenas o volume dos materiais, e não o volume aparente (volume superficial real) de RCC. Portanto, o presente estudo apresenta como uma limitação o fato de que não reflete o resíduo que não teve separação por classe, conforme a Resolução Conama nº 307, bem como não pode ser contemplada a fase de demolição, por não considerar o fator de empolamento e a densidade do material.

A modelagem BIM proposta para este trabalho também pode ser aperfeiçoada por meio da utilização de um LOD mais elevado e de um sistema na plataforma Autodesk Revit, o que aprimoraria o uso das informações armazenadas nos modelos digitais de informações de construção e geraria estimativas de resíduos mais automatizadas, rápidas e precisas.

A contribuição técnica do artigo consistiu em simplificar o processo de caracterização do PGRCC, ao criar uma metodologia de modelagem para prever a estimativa de RCC por tipo de material e o custo de sua retirada de um empreendimento residencial quando da concepção do projeto de edificações residenciais unifamiliares. Em termos científicos, o artigo contribuiu com o preenchimento de uma lacuna de conhecimento ao sugerir um modelo baseado em software para possibilitar de modo simplificado, ainda na fase de elaboração de projeto, a estimativa da quantidade de resíduos a ser gerados em uma edificação para a melhoria do processo produtivo com redução de RCC.

Sugere-se para trabalhos futuros aplicar o modelo proposto de acordo com as particularidades e especificidades da edificação, em termos de características e tipos de resíduos sólidos gerados; ampliar a base de dados de índices de entulhos e separar por tipologia de edificações; e aperfeiçoar o modelo, seja utilizando outro software de modelagem BIM, seja adicionando fatores de ajustes à modelagem ao inserir o fator de empolamento e a densidade do material, assim como a forma de avaliação de medidas e da vida útil do projeto.

Agradecimentos

O presente trabalho foi realizado com o apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) - Código de Financiamento 001.

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Recebido: 31 de Janeiro de 2020; Aceito: 15 de Maio de 2020

Fabriccio de Almeida Oliveira - Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil | Universidade Federal do Pará | Rua Augusto Corrêa, 1, Bairro Guamá | Cidade Universitária Prof. José da Silveira Netto | Belém - PA - Brasil | CEP 66075-110 | Tel.: (91) 3201-7254 | E-mail: fabriccio@ufpa.br

Luiz Maurício Furtado Maués - Faculdade de Engenharia Civil | Universidade Federal do Pará | E-mail: maues@ufpa.br

Carolina Caldas Neves Rosa - Universidade Federal do Pará | Rua Augusto Corrêa, 01, Bairro Guamá | E-mail: carolcaldasn30@gmail.com

Débora Gois Santos - Departamento de Engenharia Civil | Universidade Federal de Sergipe | Av. Marechal Rondon, s/n | Jardim Rosa Elze, Campus Universitário Prof. José Aloísio de Campos | Aracaju - SE - Brasil | CEP 49048-010 | Tel.: (79) 3194-6700 | E-mail: deboragois@yahoo.com.br

Renato de Melo Seixas - Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil | Universidade Federal do Pará | E-mail: seixasrenato@hotmail.com

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