PLANEJAMENTO DE OBRAS RODOVIÁRIAS RODOANEL TRECHO SUL LOTE 4

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1 UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI ANDERSON SEBASTIÃO PIRES PLANEJAMENTO DE OBRAS RODOVIÁRIAS RODOANEL TRECHO SUL LOTE 4 SÃO PAULO 2007

2 ANDERSON SEBASTIÃO PIRES PLANEJAMENTO DE OBRAS RODOVIÁRIAS RODOANEL TRECHO SUL LOTE 4 Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Prof. MSc. Célio Daroncho SÃO PAULO 2007

3 1 ANDERSON SEBASTIÃO PIRES PLANEJAMENTO DE OBRAS RODOVIÁRIAS RODOANEL TRECHO SUL LOTE 4 Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi. Trabalho em: de de 2007 Prof. MSc. Eng. Célio Daroncho Prof. MSc. Eng. Nicholas Carbone Comentários:

4 2 Dedico esse trabalho aos Operários da construção, que com sua simplicidade e conhecimento junto aos Engenheiros transformam nossos projetos em realidade, no mundo da construção civil.

5 3 AGRADECIMENTOS Agradeço à família, amigos e colegas de trabalho que participaram dessa longa caminhada e compreenderam a minha ausência durante o curso e me apoiaram nos momentos mais difíceis. Ao meu orientador Prof. MSc. Célio Daroncho pela orientação neste trabalho. E não menos importante aos mestres que com sua persistência e boa vontade me deram condições de preparar este trabalho e me prepararam para o mercado de trabalho.

6 4 RESUMO Diante de um mercado altamente competitivo na construção civil, mais especificamente na construção civil pesada, a execução de rodovias, caracterizada pelo emprego de equipamentos de produção em larga escala, requer um planejamento adequado destes recursos, a fim de gerar um custo-benefício adequado à orçamentos cada vez mais enxutos, evitando-se, desta maneira, ociosidades e desperdícios que onerem o empreendimento. Este trabalho apresenta as técnicas utilizadas para a elaboração do planejamento de obras rodoviárias e suas aplicações. No decorrer do trabalho são demonstradas as principais características do planejamento para execução de rodovias, onde o dimensionamento das atividades que compõe o escopo do empreendimento depende de fatores como: volumes movimentados; prazo de execução, muitas vezes relacionado a critérios de desembolso do cliente; características dos equipamentos que compõem as equipes; distância ideal de trabalho; condições climáticas; além das condições regionais que afetem a jornada de trabalho. O estudo de caso deste trabalho apresenta a execução do planejamento do lote 4 do Rodoanel considerando a linearidade e a repetitividade dos serviços para o dimensionamento de equipamentos e a quantidade de frentes de serviço. Para uma melhor distribuição dos serviços o lote foi dividido em 3 segmentos, possibilitando um estudo minucioso de cada segmento e suas particularidades. Analisando os caminhos críticos, as interferências, as dependências entre uma etapa e outra foi possível elaborar o planejamento proposto. Palavras Chave: Planejamento. Rodovias.

7 5 ABSTRACT In the face of an extremely competitive market at civil construction area, most specifically at heavy constructions, highway execution, characterized by the use of large scale production equipment, needs a proper planning of these resources, for a shorter cost, avoiding wastes that may make the business become expensive. This work presents the techniques used in the planning elaboration in highways works and their applications. During this work, will be show the most important highways work s planning characteristics, where the activities quantities calculation that compose the business depends of many factors: moved volumes; execution period, many times related to the client s disbursement; equipment characteristics that compose the teams; climatic conditions; add to that, there is the regional conditions that may affect the day s work. The case research of this work shows the planning execution of the lot 4 from the Rodoanel, considering the linearity and the service s repetition for the equipment quantities calculation and the quantities of work fronts. For a better work distribution, the lot was divided in 3 parts, to make enable a detailed study of each part and their peculiarity. Analyzing the critic ways, the interventions, the subordinations between one stage and another, was possible to make the proposed planning. key words: Planning. Highway

8 6 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Perfil longitudinal da demonstrando os patamares de execução...18 Figura 2 Ilustração de OAE (à esquerda), e obra de arte corrente...18 Figura 3 Diagrama do MPL...28 Figura 4 Tipos de ligações entre as atividades...30 Figura 5 Alternativa de programação de uma obra repetitiva...31 Figura 6 Ilustração da implantação do Rodoanel Mario Covas...32 Figura 7 Cronograma físico preliminar....36

9 7 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Volumes de Terraplenagem...34 Tabela 2 Tipos de pavimento e participação do volume total...34 Tabela 3 Descrição dos Lotes do Rodoanel Trecho Sul...35

10 8 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS CPM Método do Caminho Crítico DERSA Desenvolvimento Rodoviário S.A. MPL Método de Programação Linear OAC Obra de Arte Corrente OAE Obra de Arte Especial PDM Método do Diagrama de Precedências PI Passagem Inferior

11 9 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivo Específico MÉTODO DE TRABALHO JUSTIFICATIVA CARACTERÍSTICAS DAS OBRAS RODOVIÁRIAS Obras de Desenvolvimento Linear A linearidade das Obras Rodoviárias A repetitividade dos Serviços por Trechos Obras de arte Equipamentos Custo dos Equipamentos A importância do Nivelamento do Uso dos Equipamentos Fator Climático PLANEJAMENTO DE OBRAS RODOVIÁRIAS Técnicas de Programação de Obras Técnicas de Planejamento de Rodovias Método de Linha de Balanço Método de Programação Linear Método do Gráfico de Barras...28

12 Método de Rede CPM ESTUDO DE CASO RODOANEL MÁRIO COVAS LOTE Dados da Obra Prazo da obra Implantação da Obra Planejamento da Obra Distribuição dos serviços Acessos e plano viário de serviços Dimensionamento de equipamentos e frentes de serviço Serviços preliminares Desmatamento e Terraplenagem Drenagem e obras de arte correntes Pavimentação Obras de arte especiais Sinalização e elementos de segurança CONCLUSÃO...48 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...50 ANEXOS...51 ANEXO A Fluxograma das equipes de desmatamento e terraplenagem...52 ANEXO B Fluxograma das equipes de pavimentação flexível...53 ANEXO C Fluxograma das equipes de pavimentação rígida...54 ANEXO D Quadro de identificação e características de OAE...55 ANEXO E Cronograma físico tipo: Tempo x Caminho...56

13 11 1 INTRODUÇÃO As rodovias constituem um dos principais elos de ligação de infra-estrutura para o desenvolvimento dos países. No Brasil, considerando suas dimensões continentais e pelo uso intenso do transporte por rodovias, as mesmas se tornam extremamente importantes para a economia do país. O atual estado da malha rodoviária brasileira, juntamente com o crescimento constante da frota de veículos, exige investimentos emergenciais nesta infraestrutura. Os investimentos nesta infra-estrutura são realizados com recursos do poder público e da participação da iniciativa privada utilizando os recursos do sistema de concessão. A concorrência do mercado exige das empresas de construção um minucioso estudo e planejamento da obra. O planejamento das obras rodoviárias se torna extremamente importante nessa concorrência entre empresas de construção, o estudo e planejamento da obra contribui para a obtenção do menor custo da rodovia reduzindo os riscos de engenharia, traçando prazos mais curtos de execução e um melhor aproveitamento do uso de equipamentos, fortemente presentes em todas as etapas de construção e manutenção de obras rodoviárias.

14 12 2 OBJETIVOS Este estudo visa demonstrar como foi realizado o planejamento do Rodoanel Lote 4 e tem os seguintes objetivos: 2.1 Objetivo Geral Demonstrar a importância e os resultados do planejamento em uma obra de rodovia com todos os segmentos de construção, desmatamento, terraplenagem, drenagem, pavimentação, obras de arte especiais e sinalização. 2.2 Objetivo Específico Analisar o funcionamento do Planejamento em construção de rodovias, demonstrando as contribuições para a melhoria da qualidade do processo de construção, analisando as obras de rodovias com suas características, enfatizando a linearidade dos serviços e considerando a repetitividade dos serviços para o dimensionamento de equipes de trabalho e dimensionamento de equipamentos, visando o atendimento pleno das necessidades do projeto e a estruturação adequada da obra.

15 13 3 MÉTODO DE TRABALHO O presente estudo se baseia em referências bibliográficas, em análises de leis e normas relacionadas ao tema, publicações técnicas, pesquisas em sites, notas pessoais de treinamentos e rotinas de trabalho, entrevistas com funcionários da Construtora Camargo Corrêa, relatórios técnicos de planejamento da obra, visitas técnicas, e ao estudo de caso apresentado.

16 14 4 JUSTIFICATIVA Nas construções de rodovias, assim como em outras obras, o planejamento adequado é a base prioritária para uma execução com baixo custo, menor impacto ambiental e redução no tempo de execução. As obras rodoviárias sejam elas concessões ou rodovias estaduais ou federais, são licitadas e o baixo custo estabelecido pelos órgãos para a execução, obrigam as empreiteiras a elaborar um planejamento estratégico minucioso para cada trecho da obra. O planejamento visa reduzir os prazos e os custos diretos e indiretos da obra, utilizando todos os recursos disponíveis para executar serviços em diversas frentes, reduzindo o tempo de execução e a ociosidade dos equipamentos. O planejamento permite analisar a antecipação de tarefas e a execução de tarefas paralelas, prevê a demanda de recursos, ações e todas as demais variáveis durante a execução do projeto.

17 15 5 CARACTERÍSTICAS DAS OBRAS RODOVIÁRIAS As obras de rodovias são planejadas de forma detalhada, analisando suas características, considerando as interferências de cada trecho da rodovia, sua linearidade e repetitividade. 5.1 Obras de Desenvolvimento Linear Para INSFRÁN (2001) em geral são consideradas obras de desenvolvimento linear, aquelas que possuem atividades que se repetem, com uma mesma seqüência, em diferentes trechos ou setores em que estas obras são subdivididas. Nesses trechos, as atividades são executadas de forma consecutiva pelas mesmas equipes. Entre as obras que possuem estas características estão às estradas, os túneis, as linhas de tubulações, os conjuntos habitacionais, e os edifícios com múltiplos pavimentos tipos, entre outras. Para VORSTER e BAFNA (1992) apud INSFRÁN, (2001) as obras denominadas lineares podem ser divididas em duas categorias: as que são lineares devido à repetição uniforme de uma rede unitária por toda a obra; e as que são caracterizadas por operações repetitivas em uma única obra, que são lineares devido à geometria das mesmas, porém as repetições ocorrem através de ciclos diferentes conforme sejam os volumes de serviços em cada trecho ou setor. As obras da primeira categoria possuem ciclos iguais e estão constituídas por um conjunto de unidades, trechos ou setores com o mesmo padrão, que são representadas por redes típicas, que se repetem durante toda a obra. As atividades similares, que integram as unidades ou setores, são executadas por equipes constantes, possuem quantidades de trabalho equivalentes, e conseqüentemente tem durações ou se repetem através de ciclos iguais. Como exemplo desta categoria pode citar-se, os conjuntos habitacionais com unidades de uma mesma tipologia, e os pavimentos tipo dos edifícios de múltiplos pavimentos (VORSTER e BAFNA, 1992 apud INSFRÁN, 2001).

18 16 As obras que fazem parte da segunda classificação podem ser consideradas como sendo de ciclos diferentes em função das quantidades de trabalho diferenciadas nas atividades similares, alem de possuírem algumas atividades não repetitivas, nos diversos trechos ou setores, motivos pelos quais não podem ser caracterizadas pela repetição uniforme de uma rede unitária em cada unidade ou setor (VORSTER e BAFNA, 1992 apud INSFRÁN, 2001). Um exemplo desta segunda categoria são as estradas, que em cada trecho ou setor possuem algumas atividades repetitivas com durações diferenciadas, em função às quantidades variáveis de trabalho nos mesmos, e por possuir em diversos locais, atividades não repetitivas, como os bueiros, por exemplo, que não fazem parte de uma mesma rede unitária, e que podem ou não depender das atividades repetitivas, e vice versa, para sua execução. Freqüentemente a execução da limpeza da faixa de domínio e o movimento de solo, são atividades repetitivas com durações diferenciadas. A primeira por causa da variação no material a ser removido, e a segunda, face aos diferentes volumes de corte e aterro a cada seção (VORSTER e BAFNA, 1992 apud INSFRÁN, 2001). Essa classificação de obras lineares é importante para poder escolher as técnicas mais adequadas para o planejamento das mesmas. 5.2 A linearidade das Obras Rodoviárias Para VORSTER e BAFNA (1992) apud INSFRÁN, (2001), as obras de rodovias são caracterizadas por terem operações repetitivas e são lineares, em função ao layout geométrico das mesmas, onde as atividades que a compõem se desenvolvem avançando de maneira contínua e seqüencial ao longo da mesma. Neste tipo de obras, se podem distinguir dois tipos de atividades: As do primeiro tipo são as atividades que se estendem de um extremo a outro da obra, razão pela qual podem ser denominadas atividades contínuas. No segundo tipo, estão as atividades que se desenvolvem em setores localizados da obra, podendo denominar-se como atividades isoladas. Quase sempre as contínuas constituemse nas principais atividades da obra, considerando que determinam o ritmo e

19 17 prazo da mesma e que usualmente utilizam mais recursos do que as isoladas. Podem existir casos em que as atividades contínuas são relegadas a um segundo plano, em função à quantidade e magnitude das obras de arte que a obra possa ter, mas são exceções. Neste caso, as obras isoladas terão seu planejamento específico sendo consideradas para a programação da rodovia, como uma atividade não repetitiva que se insere junto às atividades contínuas (VORSTER e BAFNA, 1992 apud INSFRÁN, 2001). As principais atividades contínuas, que normalmente estão presentes em todas as obras de rodovias são: a limpeza da faixa de domínio, o movimento de solo ou terraplenagem, a sub-base, a base, e o revestimento. Entre estas, se destaca a atividade de terraplenagem, que na maioria dos casos, é a que dita o ritmo da obra, pelo fato de movimentar grandes volumes de solo, e especialmente, por sofrer mais a influência dos fatores climáticos. Constituem-se atividades isoladas, as obras-dearte e as de drenagem, que são construídas em um ou em vários trechos. Entre as usuais podemos citar os diferentes tipos de bueiros, pontes, muros de arrimo, drenos, e outras. Também serão consideradas como isoladas outras atividades que tem seu desenvolvimento em locais específicos da obra, como, por exemplo, a remoção de solos brejosos e rochas (VORSTER e BAFNA, 1992 apud INSFRÁN, 2001). 5.3 A repetitividade dos Serviços por Trechos Segundo ISFRÁN (2001) as atividades que compõem as obras de rodovias são executadas por "pistas" ou frentes de serviço, e a extensão destas geralmente é função do número e tipo de equipamentos que compõem as equipes, da distância ideal para trabalho dos mesmos, das condições do tempo, das características de trabalho do pessoal de campo, dos volumes a movimentar e das condições do local. Estas atividades, em geral vão sendo executadas em vários patamares, correspondendo ao maior avanço na execução às atividades situadas nas primeiras camadas da estrada, conforme ilustrado na Figura 1. O que possibilita dispor de trechos prontos para a execução das atividades situadas nas camadas superiores, de maneira a manter a continuidade do trabalho de todas as equipes (INSFRÁN, 2001).

20 18 Figura 1 Perfil longitudinal da demonstrando os patamares de execução. (INSFRÁN, 2001) As obras de estradas, sendo de natureza linear, de uma maneira geral são executadas através de frentes de serviço, primeiro, iniciando-se em uma extremidade da obra e avançando em direção à outra, onde entre as atividades seqüenciais são mantidos trechos ou frentes de serviços, que dependem de alguns condicionantes como: o espaço necessário para manobras de equipamentos entre a execução de uma pista e outra, o tempo de cura da imprimação de uma pista de base, antes da execução do revestimento, entre outros (INSFRÁN, 2001). 5.4 Obras de arte Para FRAENKEL (1980) são denominadas tradicionalmente obras-de-arte as estruturas como os bueiros, pontes, viadutos, túneis, muros de arrimo, entre outras, que se intercalam nos trechos de uma rodovia. Essas obras se subdividem em: obras-de-arte correntes e em obras-de-arte especiais. Figura 2 Ilustração de OAE (à esquerda), e obra de arte corrente, (autor desconhecido).

21 19 As obras-de-arte correntes são aquelas que obedecem a um projeto padronizado, que possuem características semelhantes e que se repetem em diversos pontos ao longo de uma rodovia. Fazem parte destas, os muros de arrimo, os bueiros, dissipadores e pequenos pontilhões (FRAENKEL, 1980). As obras-de-arte especiais, menos freqüentes, em função de suas proporções e características peculiares, requerem um projeto específico para cada caso, impossibilitando preestabelecer soluções tipo, motivos pelos quais exigem também um planejamento apropriado para cada caso em particular, podem ser citados como exemplos, as pontes, os viadutos e túneis (FRAENKEL, 1980). 5.5 Equipamentos Assim como em outras obras de construção pesada, nas obras de rodovias se utilizam de forma intensiva os equipamentos, em função dos grandes volumes de materiais envolvidos, e que necessitam ser escavados, carregados, transportados, descarregados, homogeneizados, e compactados, demandando grandes, pesados e custosos equipamentos (INSFRÁN, 2001). Pela necessidade de movimentar grandes volumes de materiais durante a construção de estradas, os equipamentos constituem componentes de vital importância para a realização deste tipo de empreendimento (INSFRÁN, 2001). A maioria das atividades que fazem parte da construção de uma estrada requer à utilização conjunta de vários equipamentos, que realizam funções que se complementam na execução dos diversos trabalhos (INSFRÁN, 2001). A escolha da quantidade e tipo de equipamentos a utilizar é função do trabalho a ser executado, do tempo disponível para realizá-lo e das condições de trabalho na frente de serviço. O dimensionamento é baseado na produtividade com que os equipamentos irão operar e dos volumes de serviços. Destacando-se as diferenças entre as produtividades indicadas pelos fabricantes (produtividades de pico ou teóricas, definidas para situações ideais de trabalho) e as produtividades normais, baseadas nas situações reais em que os equipamentos irão trabalhar. Para o

22 20 dimensionamento das equipes, utilizam-se estas últimas, servindo as produtividades pico como referencias a serem consultadas (INSFRÁN, 2001). Em função das várias operações que compõem as atividades da obra, ao grande número de equipamentos utilizados, e aos custos elevados que envolvem o emprego dos mesmos, torna-se imprescindível um acompanhamento detalhado de sua utilização. Sendo este, realizado mediante o registro das horas de trabalho de cada máquina em cada tarefa que executa, ressaltando o nível de eficiência do equipamento frente às dificuldades de operação oferecidas pelo local da frente, de maneira a possibilitar determinar as produtividades reais e os custos das atividades, entre outros (ISFRÁN, 2001) Custo dos Equipamentos Por representarem um componente significativo no custo das obras rodoviárias, é necessário comentar sobre a composição dos custos dos equipamentos. Segundo DAY e BENJAMIN (1991) apud INSFRÁN, (2001), os custos destes equipamentos, em geral, são subdivididos em custos de operação e em custos de propriedade. Estes custos por sua vez, estão compostos da seguinte forma: Custos de operação: custo da mão-de-obra, custo do combustível, custo dos lubrificantes, custo de reparações e ajustes menores, e os custos de consertos e reposição de pneus. Custos de propriedade: juros, impostos, seguro, garagem, reparações maiores e revisões, e depreciação. Como pode ser observado, são diversos os componentes do custo dessas máquinas, motivo pelo qual é necessário um controle individual de cada um dos equipamentos, especialmente levando em consideração o valor elevado que possuem (DAY e BENJAMIN, 1991 apud INSFRÁN, 2001) A importância do Nivelamento do Uso dos Equipamentos Na construção de rodovias são utilizados equipamentos de grande porte, que possuem um custo elevado de operação e exigem investimentos elevados para sua

23 21 aquisição ou reposição. O nivelamento da utilização dos mesmos é de vital importância para manter uma demanda constante durante a construção da obra, de forma a evitar que fiquem ociosos em certos períodos e sobrecarregados em outros, induzindo algumas vezes à sensação de excesso ou de carência de equipamentos na obra (ISFRÁN, 2001). O uso dos equipamentos em torno de um patamar constante ao longo da obra contribui para um melhor aproveitamento da capacidade de produção dos mesmos, diminuindo possíveis quebras, tendo em vista a possibilidade de se trabalhar com um programa de manutenção dos mesmos. Este programa de manutenção irá ajudar na previsão de utilização de peças desgastáveis lubrificantes, combustíveis e outros, facilitando o trabalho de logística (ISFRÁN, 2001). Segundo ISFRÁN, (2001) há de se ressaltar que uma vez o equipamento na obra, dificilmente o mesmo vai ficar parado, devido à tendência do pessoal de campo em produzir mais, em função de incentivos para atingir as metas de produção, em geral vinculados a uma remuneração complementar. Este aumento de produção, mediante a inclusão de mais equipamentos nas equipes, provoca um desbalanceamento na composição das mesmas, o que geralmente acarreta uma queda da produtividade dos conjuntos, implicando em aumentos desnecessários nos custos de execução. Por outro lado, o fato de ficarem parados acarreta custos desnecessários para o empreendimento e para a empresa. No primeiro caso por motivos como: o custo da mão-de-obra de operação e o custo de manutenção do equipamento. No segundo caso a empresa poderia estar utilizando o equipamento em outra obra, ao invés de realizar a locação de outro semelhante, que irá onerar desnecessariamente o novo empreendimento, ou efetuar uma compra, fazendo um investimento desnecessário nesse momento. Vale indicar que, mesmo sem a utilização do equipamento, os custos da hora improdutiva do equipamento como, custos de propriedade e juros continuam (ISFRÁN, 2001). A forma de utilização dos equipamentos tem relação direta com a utilização da mão de obra de operação dos mesmos. Uma demanda constante pelos equipamentos corresponderá a uma demanda similar de mão-de-obra, evitando a necessidade de

24 22 contratações e demissões em diversos períodos, onerando a construção (ISFRÁN, 2001). Resumidamente, pode-se afirmar que a falta de nivelamento no uso dos equipamentos acarreta uma utilização inadequada dos mesmos que se reflete na queda da produtividade das equipes, num aumento no custo do empreendimento e conseqüentemente na redução da margem de resultados da empresa (ISFRÁN, 2001). 5.6 Fator Climático As obras de construção de rodovias são extremamente afetadas pelas condições climáticas. Nas regiões de clima tropical, as estações chuvosas representam um fator extremamente negativo na produtividade dos equipamentos, e no ritmo de desenvolvimento da obra, que se reflete no custo dos serviços executados (ISFRÁN, 2001). Chuvas com precipitação maior que cinco milímetros são prejudiciais aos trabalhos de campo, especialmente para a atividade de terraplenagem. No Estado de São Paulo, devido a estas precipitações, o número de dias trabalháveis no verão pode sofrer uma redução de aproximadamente 50%, sendo que no inverno, a média de paralisações gira em torno de 15% (RICARDO e CATALANI, 1990). É uma prática comum nas obras manter um registro detalhado das precipitações de chuvas. São anotadas as medições feitas com pluviômetros, assim como também os dias não trabalhados pela excessiva umidade do solo. Dependendo da quantidade de chuva e do tipo de solo da região, os dias de paralisações por excesso de umidade podem ter grande influência no prazo da obra (RICARDO e CATALANI, 1990). Além dos dias de paralisações por causa das precipitações, existem os danos causados pelas mesmas, como a erosão de taludes nos casos de solos arenosos, o que muitas vezes implica na necessidade de uma nova execução daquele trecho, em função à perda de estabilidade (RICARDO e CATALANI, 1990).

25 23 Quando se tem solo mais argiloso o inconveniente esta na necessidade de trabalhar-se mais o material, ventilando-o para que perca a umidade em excesso. Em Função ao citado anteriormente, torna-se necessário levar em consideração na programação da obra os possíveis dias de paralisações, visando tornar esta programação a mais representativa possível. O ideal é que se façam simulações para avaliar a influência do fator climático criando diferentes calendários, com dias trabalháveis ou não, a que a obra estará submetida, gerando diferentes alternativas para análise (RICARDO e CATALANI, 1990).

26 24 6 PLANEJAMENTO DE OBRAS RODOVIÁRIAS Para a execução do planejamento de obras rodoviárias, é necessário fazer o uso de algumas técnicas ainda pouco divulgadas e estudadas, a partir dessas técnicas que podem analisar melhor os tipos de dificuldades nos trechos, assim como sua linearidade. A seguir a descrição dessas técnicas e de métodos de planejamento e programação de obras rodoviárias. 6.1 Técnicas de Programação de Obras Métodos de programação linear é a expressão utilizada de uma maneira genérica para denominar as técnicas disponíveis para a programação de obras com características repetitivas. Entre estas se destacam: a técnica conhecida como linha de balanço, e a técnica denominada método de programação linear (ISFRÁN, 2001). Para VORSTER e BAFNA (1992) apud INSFRÁN, (2001) as técnicas para programação de obras lineares devem ser categorizadas em função do tipo de obra repetitiva para a qual são mais apropriadas, e entendem que a técnica denominada método de programação linear é mais adequada para programar obras de natureza geométrica linear, mas, sem serem caracterizadas pela uniforme repetição de uma rede unitária, sendo a técnica linha de balanço mais adequada para obras caracterizadas pela repetitiva execução de uma rede unitária. MATTILA e ABRAHAM (1998) apud INSFRÁN, (2001), assim como HARRIS e IOANNOU (1998) apud INSFRÁN, (2001), também comentam sobre as diferenças entre as obras lineares e sobre os métodos de programação para as mesmas. Essa diferenciação entre as técnicas é fundamental, pelo fato de que alguns autores sugerem a aplicação de uma determinada técnica de forma generalizada para a programação de obras lineares, sem levar em consideração as particularidades destas obras. Um exemplo comum disto é a sugestão do uso da técnica da linha de balanço para a programação de estradas, sem considerar que

27 25 mesmo as mais simples destas, apresentam atividades com ciclos variáveis em cada trecho, alem de atividades discretas ao longo da obra (HARRIS e IOANNOU 1998 apud INSFRÁN, 2001). Destaca-se a existência de uma grande quantidade de publicações sobre técnicas com diversas denominações, voltadas para a programação de obras repetitivas, especialmente para as de ciclo uniforme. HARRIS e IOANNOU (1998) apud INSFRÁN, (2001) fizeram uma relação desses métodos e comentam que os mesmos foram desenvolvidos para objetivos específicos, sendo similares por utilizar na programação das obras, gráficos de unidades repetitivas em função do tempo, e que a fragmentação dos mesmos pode ter sido o motivo da limitada aceitação por parte dos profissionais. Especificamente para o planejamento de estradas, as publicações são bem mais limitadas. Provavelmente, o precursor nesse sentido tenha sido JOHNSTON (1981) apud INSFRÁN, (2001), ao fazer uma descrição detalhada do Método de Programação Linear e das possibilidades do seu uso, alguns anos depois, CHRZANOWSKI e JOHNSTON (1986) apud INSFRÁN, (2001), divulgam uma aplicação prática do método de programação linear na construção de uma estrada, realizando uma comparação entre a programação feita por esse método e outra pelo CPM, sugerindo a utilização conjunta destas duas técnicas. Mesmo em publicações recentes, específicas para a área de gerenciamento da construção, é raro encontrar uma seção voltada para o planejamento de estradas, seja esta pelo Método de Programação Linear ou pela Linha de Balanço. Nos últimos anos, alguns pesquisadores têm voltado de novo seu interesse para os métodos de planejamento de construções lineares. HARMELINK e ROWINGS (1998) apud INSFRÁN, (2001), descrevem um método desenvolvido para a determinação do caminho crítico no Método de Programação Linear. MATTILA e ABRAHAM (1998) apud INSFRÁN, (2001), apresentam um método para nivelar o uso de recursos de uma obra típica de rodovias, cujo planejamento foi realizado com método de programação linear. HARRIS e IOANNOU (1998) apud INSFRÁN, (2001), também

28 26 descrevem uma técnica para a determinação das atividades criticas de uma programação linear. 6.2 Técnicas de Planejamento de Rodovias Entre as técnicas mais conhecidas e possíveis de serem utilizadas para o planejamento de obras rodoviárias encontram-se a linha de balanço, as baseadas em redes e o gráfico de barras. O método de programação linear é outra técnica, bastante semelhante à Linha de Balanço, que tem sido indicada na literatura, especialmente nos últimos anos, como a mais adequada para sua utilização no planejamento de obras de rodovias (INSFRÁN, 2001) Método de Linha de Balanço Segundo JONHSTON (1981) apud INSFRÁN, (2001), na técnica da linha de balanço são utilizados três diagramas, sendo estes o diagrama de produção, o diagrama de avanço e o diagrama objetivo. O diagrama de produção, que indica como são relacionadas às atividades para a realização de uma única unidade, dentre as várias a serem produzidas. Esse diagrama se baseia numa programação por rede, na qual são mostradas as atividades que serão acompanhadas (JONHSTON, 1981 apud INSFRÁN, 2001). O diagrama de avanço, mostra para uma data particular, a relação entre a execução programada e a executada, sendo necessária uma constante atualização de modo a poder avaliar o avanço das atividades. No eixo horizontal são representadas as atividades, e no vertical o volume de produção. Segundo SILVA (1993), ao conjunto de retas horizontais que estabelecem o confronto entre o previsto e o realizado se denomina Linha de Balanceamento. O diagrama objetivo é utilizado para representar as unidades de produção ao longo do tempo. A representação pode ser de unidades programadas, ou executadas ou ambas. Esse diagrama é conhecido também como tempo-espaço. Nele, geralmente o tempo é representado no eixo horizontal e as unidades de produção

29 27 no eixo vertical. Desse modo à obra, ou as atividades que fazem parte da mesma são representadas por linhas oblíquas, onde a inclinação das mesmas representa a taxa de produção ou a velocidade com que as atividades serão executadas (JONHSTON, 1981 apud INSFRÁN, 2001). JONHSTON (1981) apud INSFRÁN, (2001) declara que qualquer diferença entre o método de programação linear e o da linha de balanço pode ser somente uma questão de ênfase. O método de programação linear enfatiza um diagrama similar ao diagrama objetivo para propósito de planejamento, enquanto a linha de balanço faz maior ênfase na linha de balanço do diagrama de avanço Método de Programação Linear Este método, segundo CHRZANOWSKI; JOHNSTON (1986) apud INSFRÁN, (2001), utiliza um gráfico de dois eixos (tempo e distância) para a representação das atividades por meio de linhas. Estas linhas não necessariamente precisam ter uma inclinação constante, e representam a velocidade (ou ritmo) de produção das atividades. A designação dos eixos fica a critério do planejador, podendo ser utilizada a abscissa para a representação do tempo ou dos trechos (distância). O método de programação linear (MPL) possui alternativas para representação de atividades, como as que requerem de um tempo significativo no mesmo setor da obra para sua execução, como o movimento de solo na construção de estradas, que pode ser representado no diagrama por uma área ou faixa de largura variável conforme a necessidade. Uma outra forma de indicar atividades é mediante a utilização de duas linhas paralelas, que mostram o início e o término do intervalo, adequadas para atividades com ciclos constantes, como são a sub-base e a base em obras rodoviárias. Essas formas de representações podem ser observadas na Figura 2 (JONHSTON, 1981 apud INSFRÁN, 2001).

30 28 Figura 3 Diagrama do MPL (Pires, 2007). Para JOHNSTON (1981) apud INSFRÁN, (2001) algumas atividades como as obrasde-arte podem ser melhor programadas com a técnica de redes, e indicadas no diagrama MPL sua localização e a duração da mesma utilizando uma linha ou barra, com uma nota de referência ao CPM. Cabe destacar que nos últimos anos à técnica MPL vêem sendo motivo de novos estudos, e indicada para o planejamento de obras rodoviárias Método do Gráfico de Barras O método do gráfico de barras é bastante conhecido e utilizado, mas com grandes limitações em relação às outras técnicas, pelo fato de não ser adequado para modelagem e simulação. Consiste basicamente em representar graficamente as atividades de um empreendimento em função do tempo (INSFRÁN, 2001). A programação das atividades é realizada mediante a representação gráfica das mesmas, em formato de barras, nos períodos de tempo previstos para a execução das atividades. Uma vez iniciada a obra, o estado atualizado de cada atividade vai sendo registrado utilizando barras paralelas às da programação (INSFRÁN, 2001). É muito utilizado para a apresentação de resultados obtidos através de outras técnicas, pois permite visualizar as durações das atividades através do tempo, com relativa facilidade (INSFRÁN, 2001).

31 Método de Rede CPM A técnica de rede CPM é caracterizada pela representação de uma barra como uma rede de atividades, e que podem ser igualmente bem aplicadas em todo tipo de obras, sejam estas simples ou complexas, pequenas ou grandes (INSFRÁN, 2001). O método de caminho crítico é uma técnica de programação baseada em redes, onde a duração do empreendimento é determinada pelo caminho crítico das atividades. Sendo o mesmo mais indicado para aplicação em empreendimentos em que as durações das atividades e custos possam ser razoavelmente estimados (NAAMAN, 1974 apud INSFRÁN, 2001). As técnicas de redes são mais sofisticadas, integrando tempo, recursos e custos, contando com uma gama de aplicativos que possibilitam a geração, manipulação e análise de modelos baseados em redes. A disponibilidade de aplicativos permite a realização de simulações sobre a execução de um empreendimento de maneira a obter expectativas sobre prazos, custos e utilização de recursos (NAAMAN, 1974 apud INSFRÁN, 2001). São duas as convenções utilizadas, freqüentemente, para o desenho de redes: O diagrama de flechas (ADM - Arrow Diagram Method), conhecida também como rede de eventos, foi a primeira forma de representação da rede, tomando-se amplamente conhecida. As atividades são representadas por segmentos ou setas e as interligações são feitas por nós, que representam os eventos. Esse tipo de representação utiliza atividades fictícias ou fantasmas, que não consomem tempo nem recursos, para garantir a lógica da rede (NAAMAN, 1974 apud INSFRÁN, 2001). O diagrama de precedências (PDM - Precedence Diagram Method). Neste método, as atividades são representadas geralmente por retângulos e as relações de dependências por segmentos orientados (ou setas), também denominados de conectores (NAAMAN, 1974 apud INSFRÁN, 2001).

32 30 A rede de precedências tem a opção de utilização de esperas ou atrasos associados às ligações, podendo estas ser positivas ou negativas, que possibilitam uma melhor representação da lógica do processo (NAAMAN, 1974 apud INSFRÁN, 2001). Neste trabalho será utilizada a representação da rede pelo diagrama de precedências (PDM) que permite quatro formas de ligações entre as atividades esquematizadas na Figura 3, juntamente com suas respectivas representações equivalentes no diagrama de Gantt (NAAMAN, 1974 apud INSFRÁN, 2001). Figura 4 Tipos de ligações entre as atividades (INSFRÁN, 2001) Destaca-se a programação simplificada de obras repetitivas utilizando a representação ADM, que proporciona o mesmo resultado da programação com a linha de balanço. Essa forma de programação é conhecida como "Grafo com esperas" e é utilizado para representar processos onde as tarefas se desenvolvem de forma contínua, sem interrupções. Um exemplo de utilização do "Grafo" é demonstrado na Figura 4, a qual é uma adaptação do apresentado por ASSUMPÇÃO (1996) para a programação das atividades contínuas de uma obra de edifício.

33 Figura 5 Alternativa de programação de uma obra repetitiva (INSFRÁN, 2001). 31

34 32 7 ESTUDO DE CASO RODOANEL MÁRIO COVAS LOTE 4 O estudo de caso do Lote 4 do Rodoanel Trecho Sul é um exemplo de planejamento de obras rodoviárias utilizados pelas grandes construtoras. O estudo demonstra as premissas consideradas para o dimensionamento de equipes de trabalho, dimensionamento de equipamentos, frentes de trabalho e o prazo de execução para as etapas da obra. Figura 6 Ilustração da implantação do Rodoanel Mario Covas (Camargo Corrêa, 2005). 7.1 Dados da Obra Apontado como a principal solução para diminuir os congestionamentos na Região Metropolitana de São Paulo, o Rodoanel Mário Covas é considerado um empreendimento nacional, uma vez que facilitará o fluxo de cargas que seguem para os países integrantes do MERCOSUL e para o Porto de Santos e, também, os deslocamentos de cargas entre o norte e sul do país, reduzindo o custo Brasil.

35 33 O projeto contempla dispositivos e medidas operacionais visando à redução de conseqüências de acidentes com cargas perigosas, controlando e impedindo a contaminação ambiental. Incorporará os mais recentes avanços tecnológicos, tais como monitoramento através de câmeras de TV, informações ao usuário através de painéis de mensagens variáveis, o que permitirá interagir e atender, imediatamente, as ocorrências e apoiar os usuários em qualquer tipo de situação. O Rodoanel Mário Covas será uma via expressa com cerca de 170 km de extensão e duas pistas de 3 a 4 faixas de rolamento por sentido localizado a uma distância variável de 20 a 40 km do centro de São Paulo, contornando toda sua Região Metropolitana. Serão interligadas por ele, com acessos restritos, as 10 rodovias que convergem à metrópole (Bandeirantes, Anhangüera, Castello Branco, Raposo Tavares, Régis Bittencourt, Imigrantes, Anchieta, Ayrton Senna, Dutra e Fernão Dias) facilitando o tráfego de passagem por São Paulo. Também estão previstos acessos a algumas vias metropolitanas importantes como as avenidas Raimundo Pereira de Magalhães e dos Autonomistas em Osasco (Trecho Oeste), Papa João XXIII em Mauá (Trecho Sul), Inajar de Souza (Trecho Norte) e a SP-66 (Trecho Leste). O DERSA define o início do Trecho Sul na Rodovia Régis Bittencourt (continuação do Trecho Oeste), passando pelas rodovias Imigrantes e Anchieta, até chegar à Avenida Papa João XXIII, no município de Mauá. A área de influência do empreendimento abrange os municípios de São Paulo, Embu, Itapecerica da Serra, Embu-Guaçu, São Bernardo do Campo, Santo André, Ribeirão Pires e Mauá. A construção deste Trecho facilitará também o acesso ao Porto de Santos. A construção do Trecho Sul se faz absolutamente necessária em vista, entre outros fatores, dos constantes engarrafamentos na Avenida dos Bandeirantes ocasionados pelo tráfego de passagem de caminhões e carretas. Entre as dificuldades que serão enfrentadas para construir o novo trecho estão à topografia muito acidentada, os setores urbanos consolidados ou em vias de consolidação, as áreas de proteção ambiental e as áreas de proteção aos

36 34 mananciais. Os principais volumes de serviços a serem executados estão descritos na Tabela 1. Tabela 1 - Volumes de Terraplenagem. (Camargo Corrêa, 2006) Terraplenagem Serviço Unidade Quantidade em milhões Corte m3 32,70 Aterro m3 24,30 Solo Mole m3 2,50 Bota-for a m3 5,70 Empréstimo m3 1,50 Com relação ao total da obra, os tipos de pavimentos e suas porcentagens estão descritos na Tabela 2. Tabela 2 Tipos de pavimento e participação do volume total. (Camargo Corrêa, 2006) Pavimento rígido 44% pavimento semi-rígido 29% Pavimento flexível 10% Pavimento sobre OAE 17%

37 35 O Trecho Sul terá cerca de 62 km de extensão e sua construção será dividida em 5 Lotes: Tabela 3 Descrição dos Lotes do Rodoanel Trecho Sul. (Camargo Corrêa, 2006). Lote Trecho Extensão 1 Mauá / Anchieta 12,46 km 2 Anchieta / Imigrantes 6,90 km 3 Imigrantes / Billings 5,76 km 4 Billings / Guarapiranga 17,76 km 5 Guarapiranga / Régis Bittencourt 18,58 km Prazo da obra O prazo para execução da obra do lote 4 do rodoanel é de 36 meses. Devido à obra contemplar grandes volumes de terraplenagem e de obras de arte especiais, para a conclusão dos serviços dentro do prazo é necessário mobilizar um número grande de equipamentos para atender os prazos de cada etapa conforme cronograma físico apresentado na Figura 5.

38 Figura 7 Cronograma físico preliminar (Camargo Corrêa, 2006). 36

39 Implantação da Obra A implantação da obra foi planejada para iniciar frentes de trabalho estratégicas, quatro frentes de trabalho de desmatamento acontecem simultaneamente, proporcionando a abertura de frentes de trabalho subseqüentes. O canteiro de obras central foi implantado em localização estratégica para abrigar toda a infra-estrutura da obra e oferecer suporte aos canteiros secundários e de apoio técnico-operacional distribuídos ao longo do trecho da rodovia. 7.2 Planejamento da Obra O planejamento da obra do Lote 4 do Trecho Sul do Rodoanel foi elaborado tomando por base as seguintes premissas: (i) prazo da obra; (ii) acessos e plano viário de serviço; (iii) distribuição dos serviços ao longo do Lote; (iv) processos construtivos; (v) informações gerais do empreendimento do Edital; (vi) visita ao local da obra; (vii) critérios de desembolso do cliente. O planejamento foi associado também aos processos construtivos, sobretudo em 3 enfoques: (i) basicamente o Lote está dividido ao seu longo nos tipos predominantes de pavimento rígido e flexível; (ii) no eixo do Rodoanel, grande sucessão de aterros, cortes e OAE onde, ao longo do Lote serão antecipados os cortes próximos as OAE para permitir a fabricação das vigas da superestrutura das mesmas nos platôs de terraplenagem; (iii) uma grande obra de arte composta por 2 pontes de 800 m com vãos de 100 m, todos eles executados no método construtivo de balanço sucessivo e não deixando de destacar as 2 PI em viga lançada: Estrada do Itaim (km 9,0) e a ponte sobre a Represa Guarapiranga (km 17,30) Distribuição dos serviços O Lote 4 apresenta uma situação particular de distribuição dos serviços, permitindo sua divisão em 3 segmentos característicos:

40 38 1º segmento: situado no início do Lote, envolvendo basicamente cortes, aterros e pavimentos do tipo flexível e rígido até a Estaca final da ponte sobre a Represa Billings que é composta por 2 consideráveis pontes de 800 m. 2º segmento: concentrando os serviços ao longo do eixo do Rodoanel entre a ponte sobre o córrego, km 7,5 da obra até a ponte sobre Represa Billings, km 2,0, envolverá grandes volumes de cortes, aterros, pavimento flexível e consideráveis OAE, num total de 4, com 2 tipos de métodos construtivos como viga lançada e caixão perdido; 3º segmento: concentram-se os serviços ao longo do eixo do Rodoanel entre a estaca final da ponte sobre o Córrego até a Estaca final da ponte sobre a Represa Guarapiranga, km 17,71, onde as características são muito parecidas com o 2º Segmento, tanto na terraplenagem, como nas OAE, com os mesmos tipos construtivos e 2 tipos de pavimento, rígido e flexível Acessos e plano viário de serviços Os acessos da obra foram um ponto de dificuldade na execução do planejamento, os difíceis acessos em suas extremidades exigiram planejar melhorias dos acessos tais como: Definir, autorizar e executar melhorias de traçado; Correções do greide das pistas existentes; Revestimento das pistas existentes; Abertura de novos acessos e caminhos de serviço. As melhorias nos caminhos de serviço são necessárias para suportar o alto tráfego de caminhões carregados e equipamentos de grande porte para execução da obra. 7.3 Dimensionamento de equipamentos e frentes de serviço O dimensionamento dos equipamentos foi elaborado seguindo as seguintes premissas: Duração estipulada para cada etapa; Dependência entre as etapas;

41 39 Produtividade dos equipamentos; Condições da praça do trabalho. O grupo de equipamentos utilizado em cada etapa/fase da obra é dimensionado a partir do planejamento preliminar onde são estipulados os prazos e pode-se identificar o período crítico de trabalho e a dependência de uma etapa para a outra (ABRAM, 2001) Os equipamentos para os serviços de terraplenagem foram dimensionados considerando os prazos para liberação de frentes de serviço para outras etapas e paralelamente atender a produção das frentes dependentes de solo. Para atingir as metas de produção, foram levantadas as produtividades históricas dos equipamentos em frentes de serviço com características semelhantes, cruzando esses dados com os volumes levantados nos trechos do rodoanel, foi possível dimensionar os equipamentos necessários para alcançar as metas estipuladas no cronograma físico. Cada frente de trabalho possui um equipamento principal e os secundários que trabalham em função da produtividade do principal auxiliando-o na execução dos serviços. Os equipamentos utilizados nas obras de arte especiais foram determinados a partir dos métodos executivos estudados para cada obra, analisando o custo e o tempo de execução para cada solução. Ao final do dimensionamento, foram montadas as composições de cada serviço e cruzando as informações das composições unitárias de cada serviço com o cronograma físico obteve-se a quantidade de equipamentos em cada frente de serviço Serviços preliminares Os serviços preliminares foram divididos em 2 partes. A 1 a parte foi constituída apenas pela construção de canteiros de apoio, os canteiros de apoio técnicos e o canteiro central, a 2 a parte foi constituída de caminhos de serviço, novos acessos e melhorias nos caminhos existentes.

42 40 Para a construção dos canteiros foram levantados todos os pontos estratégicos para a montagem de canteiros de apoio para estoques de materiais, construção de refeitórios provisórios, pátios de formas e armação secundários, além de escritório para apoio técnico-operacional. O canteiro central foi planejado para abrigar a administração do consórcio, áreas de desenvolvimento técnico-operacional da obra, laboratórios, escritórios de empresas terceirizadas, alojamentos para mão-de-obra operacional, refeitório central, pátios de forma e armação, almoxarifado central, ambulatório médico, oficina de equipamentos e garagem de equipamentos, estrategicamente posicionados no canteiro central em função de sua localização na metade do trecho do lote 4. Para a execução do canteiro, planejou-se iniciar os trabalhos de limpeza do terreno e a regularização do local de implantação, antes do início dos serviços, essa etapa foi antecipada estrategicamente visando o cumprimento do prazo de execução de construção do canteiro. A 2 a parte dos serviços preliminares foi planejada considerando a necessidade de tráfego de cada segmento da obra e a prioridade de execução. Um levantamento detalhado das condições dos caminhos de serviço, das áreas liberadas e que havia necessidade de solicitar liberação para abertura de novos caminhos de acesso foi realizado. O levantamento apontou a necessidade de trabalhos de recuperação de grande parte dos acessos e caminhos de serviço, além de corrigir os traçados e greides dos acessos. Para a execução dos trabalhos de melhoria das vias de acessos e manutenção durante a obra foi dimensionada uma equipe de conservação de caminhos de serviço que durante toda a obra realizará a manutenção e abertura de novos caminhos de serviço quando se fizer necessário, essa conservação incluirá a irrigação periódica para evitar a geração de poeira em níveis inaceitáveis. A equipe de equipamentos para abertura de caminhos de serviço e manutenção será composta por trator de esteiras, pá-carregadeira de pneus, retroescavadeira de

43 41 pneus, caminhões basculantes, motoniveladora, rolo compactador, trator agrícola com grade de discos e caminhão irrigadeira Desmatamento e Terraplenagem Devido ao grande volume de movimentação de solo e o curto prazo para execução da obra, foram consideradas 4 equipes de desmatamento e terraplenagem divididas nos 3 segmentos da obra. A 1 a equipe caminhando do início do 1 o segmento no km 0, até a ponte sobre a represa Billings. A 2 a equipe parte do final da ponte sobre a represa Billings e segue no sentido do estaqueamento até o km 10 da obra, ultrapassando pouco mais da metade desta. Neste ponto retorna a equipe 1, que executará os trabalhos do inicio do km 10 até o km 11, finalizando os trabalhos desta equipe na obra. A 3 a e 4 a equipes executam o trecho compreendido entre o km 11 e o km 17,70, iniciando seu trabalho nas extremidades do trecho restante e encontram-se no km 13 finalizando os trabalhos de desmatamentos e terraplanagem da obra. As equipes foram dimensionadas a partir das premissas do planejamento, visando liberar os platôs das extremidades das obras de arte especiais para iniciar o trabalho de fabricação das vigas pré-moldadas, o trafego de equipamentos para a execução das obras de arte e executar os trabalhos de movimento de terra evitando os períodos de críticos de precipitação de chuvas. O planejamento prevê a execução dos serviços de desmatamento por moto-serra e trator de esteiras, que faz o tombamento das árvores, arbustos, remoção de pedra solta e outros. Para remoção, o material será depositado em leiras e carregado com carregadeira de pneus, para remoção com caminhões basculantes. Os serviços de terraplenagem são executados por escavadeiras de esteiras, motoniveladoras, tratores de esteira, perfuratrizes, pá-carregadeira de pneus, retro-escavadeiras, caminhões basculante e caminhão irrigadeira. No ANEXO A, pode ser observado o fluxograma de trabalho destas equipes.