Artigo

^{Autoras: Marina Naomi Furukawa e Karoline Arguelho da Silva}

^{DOI: 10.22167/2675-6528-2025029
E&S 2025, 6: e2025029}

No cenário científico de resolução de problemas de engenharia, métodos teóricos e experimentais são complementares. Os estudos dessa natureza destinam-se à investigação de temas complexos para os quais ainda não existem teorias adequadas que os solucionem^[1]. Historicamente, pesquisas na área estrutural são uma valiosa ferramenta de elevado rigor científico, que abre caminho para desvendar problemas situados na fronteira do conhecimento sobre mecânica das estruturas e resistência dos materiais^[2].

Sob a ótica do Project Management Institute (PMI), programas experimentais caracterizam-se como projetos, uma vez que constituem um conjunto finito e exclusivo de atividades realizadas para atingir um objetivo específico, executadas sob restrições de prazo, orçamento e recursos humanos^[3]. Normalmente, seguem um ciclo de vida preditivo, pois o escopo é conhecido e o valor é entregue ao término^[4].

Em contraste com a relevância das análises experimentais para o cenário científico, Gilbert et al.^[5] relatam a escassez de diretrizes para planejar e executar experimentos em engenharia de estruturas. Essa negligência decorre, em parte, do Efeito Dunning-Kruger^[6], que leva pesquisadores a subestimar a complexidade de gerenciar o projeto e a desconsiderar práticas elementares de planejamento, o que compromete custo, prazo e qualidade.

Essas lacunas manifestam-se no Laboratório de Estruturas (LE), que presta serviços a empresas e apoia discentes. Atualmente, exige-se apenas um plano de ensaio, documento análogo ao Termo de Abertura de Projeto (TAP)^[7]. A ausência de padronização resulta em retrabalhos e comunicação ineficaz, o que revela fragilidades no sistema de entrega de valor.

Outro ponto crítico é a falta de uma Estrutura Analítica do Projeto (EAP). A decomposição hierárquica recomendada pelo PMBOK® orienta o monitoramento integrado de escopo, tempo e custo^[8]. Na ausência dessa ferramenta, gestores e partes interessadas perdem referência de responsabilidades, marcos e critérios de aceitação.

Diante do exposto, este estudo visa propor um novo plano de ensaio revisado para a prestação de serviços pelo LE e o desenvolvimento de uma EAP padrão para experimentos em engenharia de estruturas. O plano proposto implementa a ferramenta Project Model Canvas (PMC) na recepção e gestão dos projetos pelo LE. O PMC é uma metodologia robusta, justificada por sua capacidade de facilitar o planejamento e a comunicação interna, sem a necessidade de documentos onerosos e burocráticos^[9]. Além disso, sua aplicação reduz os impactos negativos associados ao modelo atual de gestão do LE.

Ademais, o desenvolvimento de uma EAP padrão possui a finalidade de orientar os gestores do projeto, com diretrizes para o cenário de poucas especificações disponíveis e assegurar a participação efetiva das partes envolvidas no gerenciamento e no sucesso do programa experimental.

A presente pesquisa foca em investigar problemas da gestão atual da organização, por meio de um estudo de caso no laboratório de estruturas de uma universidade pública localizada em São Carlos–SP, denominado LE neste trabalho. O corpo técnico do LE é composto por cinco profissionais, um coordenador e um professor diretor do laboratório.

O recebimento e a análise dos planos de ensaio dos programas experimentais solicitados por empresas privadas ou acadêmicos ficam a cargo do coordenador e do professor diretor. Ressalta-se que a responsabilidade da equipe do laboratório é essencialmente operacional e a gestão do projeto ao longo de todo o seu ciclo de vida é responsabilidade do coordenador do LE ou do pesquisador responsável pelo experimento.  

Ciente das problemáticas do atual modelo de plano de ensaio, o documento proposto neste trabalho segue as premissas do PMC. O plano foi validado pela coordenação do LE e aplicado às prestações de serviço solicitadas no período entre fevereiro e setembro de 2024. Com o intuito de estabelecer diretrizes para a gestão dos programas experimentais, o método adotado segue as orientações do Guia PMBOK^®[7] para o desenvolvimento de uma EAP.

Serão analisados de forma sistêmica os problemas enfrentados no desenvolvimento de programas experimentais de pesquisas na área de engenharia de estruturas e, com base nisso, definido o paralelo com as estratégias e boas práticas de gestão de projetos propostas pelo Guia PMBOK®^[7]. Nesse sentido, os itens subsequentes descrevem as diretrizes das metodologias aplicadas ao desenvolvimento do presente estudo, bem como detalhes pertinentes sobre o cenário de programas experimentais em engenharia de estruturas.

Project Model Canvas (PMC)

O PMC demonstrou ser uma ferramenta altamente adequada para a elaboração de um plano de ensaio revisado, pois seu princípio é organizar os principais elementos do projeto em uma estrutura visual simples. Segundo Finocchio Jr.^[10], a metodologia segue uma lógica que conecta objetivos, necessidades, métodos e resultados esperados, o que facilita o entendimento do projeto e guia o planejamento subsequente de escopo e execução.

Segundo Sousa Neto^[11], o PMC, de forma análoga ao plano de ensaio do LE, reflete os aspectos essenciais de um TAP, conforme definido no Guia PMBOK®^[7]. Em outras palavras, a metodologia Canvas está intrinsecamente alinhada às melhorias necessárias no atual plano, pois transforma os requisitos iniciais de um projeto em elementos pragmáticos, visuais e gerenciáveis^[10].

O PMC, aplicado como plano de ensaio, assume o papel de uma ferramenta que organiza a lógica do programa experimental e serve como base para o planejamento do seu escopo. Além disso, apresenta as informações preliminares necessárias para atuar como guia, sobre o qual um pequeno grupo de stakeholders analisa a viabilidade e a lógica do projeto. A Figura 1 faz o paralelo entre os envolvidos no programa experimental do LE e o grupo de stakeholders definidos por Finocchio Jr.^[10] para a construção do projeto.

Nesse contexto, o plano de ensaio no formato do PMC é estruturado com base em questões-chave: Por quê? O quê? Quem? Como? Quando? Quanto? Seguir essa sequência de perguntas assegura a comunicação eficaz apenas das informações relevantes para esta etapa do projeto^[11].

O Quadro 1 ilustra o quadro do plano de ensaio no formato PMC e detalha as informações pertinentes ao programa experimental para cada uma das questões-chave da metodologia. É importante destacar que as informações solicitadas no preenchimento foram definidas em discussões internas com a equipe do LE para apresentar uma proposta capaz de solucionar os problemas existentes no modelo atual.

_{Quadro 1. Questões-chave do plano de ensaio no modelo PMC}

Por quê?	O quê?	Quem?	Como?	Quando e quanto?
Qual a mudança da situação atual que o programa experimental pretende solucionar? Qual o valor agregado dos resultados obtidos experimentalmente? Exemplos de valor agregado: dados para uma calibração numérica, dados para um relatório técnico ou tabela de dim. estrutural, ou investigação do comportamento mecânico da peça	Esboço do modelo experimental. Lista dos resultados que serão obtidos experimentalmente através de equipamentos de medição ou atuadores. Faz-se pertinente também listar restrições e desejáveis desses resultados. Exemplos: precisão dos dados de calibração dos atuadores, e/ou número de repetições por modelo	Partes interessadas (stakeholders), i.e., todas as pessoas envolvidas no programa experimental e que produzem algo ao projeto com suas respectivas responsabilidades	Lista de premissas, exemplo: esquema estático esperado, previsões dos modos de colapso, número de modos de carregamento ao ensaio. Divisão dos grupos de entregas, i.e., fluxogramas de etapas de ensaio. Lista das limitações relevantes do programa experimental, seja por monitoramento de comportamentos indesejáveis em ensaio ou qualquer outra fonte imposta	Lista dos riscos do programa experimental a serem gerenciados na etapa de ensaios pilotos. Datas limites a serem atendidas. Órgão que está financiando o programa experimental e estimativa dos custos do projeto

A implementação da metodologia PMC segue as etapas de concepção do documento propostas por Finocchio Jr.^[10] As fases são: (i) conceber, na qual as questões-chave detalhadas no Quadro 1 são respondidas; (ii) integrar, assegura a consolidação das informações estabelecidas sobre o programa experimental; (iii) resolver, dedicada à análise dos entraves encontrados no preenchimento do PMC; (iv) comunicar/compartilhar, utiliza o plano de ensaio para desenvolver o gerenciamento do projeto em suas etapas subsequentes.

Por consequência da proposição de um novo plano de ensaio no modelo PMC, nota-se que este trabalho também estabelece a relação entre o gerenciamento de programas experimentais em engenharia de estruturas e as estratégias e diretrizes de gestão de projetos do Guia PMBOK®^[7].

Estrutura Analítica de Projeto (EAP)

Compreendida como uma decomposição do projeto em partes menores e gerenciáveis, a EAP orientada a entregas é ponto crucial da metodologia de gerenciamento do escopo^[12]. Nesse sentido, Norman et al.^[8] indicam requisitos mínimos que caracterizam sua aplicação eficiente, os quais serviram de base para o desenvolvimento do modelo padrão adotado neste trabalho.

Segundo os autores, uma EAP deve possuir como características: (i) orientação a entregas; (ii) decomposição hierárquica de tarefas, de modo que cada nível inclua 100% do respectivo nível superior; (iii) inclusão do escopo total do projeto, o qual abrange entregas internas, externas e provisórias; (iv) utilização de substantivos e adjetivos para descrição; (v) emprego de um esquema de codificação que represente a hierarquia do projeto; e (vi) pacotes de trabalho que apoiam a definição de um cronograma com atividades e marcos relevantes. Tais elementos compõem os princípios da EAP padrão desenvolvida.

Programas experimentais na área de engenharia de estruturas, de forma geral, apresentam as características de um projeto preditivo, devido à previsibilidade de entregas e prazos. Nesse sentido, a EAP padrão desenvolvida neste estudo segue as premissas do agrupamento orientado para métodos, diretriz que estrutura os resultados do projeto com base em um processo de entrega similar ao tradicional “waterfall”. Essa abordagem facilita a compreensão dos produtos e a comunicação interna entre as partes envolvidas^[8].

Compreendidas as características principais que definem a EAP padrão para programas experimentais em engenharia de estruturas, outro ponto relevante são os níveis abordados no modelo desenvolvido neste estudo. O documento visa servir de guia para os diferentes programas experimentais da área de estruturas, sem detalhar o nível de pacotes de trabalho. Em outras palavras, a proposta procura abranger o escopo mínimo que um programa experimental precisa prever ao longo do ciclo de vida do projeto.

O desenvolvimento da EAP padrão seguiu as boas práticas do Guia PMBOK®^[7]. Nesse sentido, a estrutura resultou de três processos sequenciais, resumidos em: (i) planejar o gerenciamento do escopo do projeto; (ii) documentar as necessidades das partes interessadas (stakeholders); e (iii) definir o escopo do projeto. Por fim, o modelo desenvolvido será aplicado ao programa experimental de Furukawa e Malite^[13] e a outras duas prestações de serviços do LE ocorridas entre fevereiro e setembro de 2024.

O plano de ensaio desenvolvido neste trabalho, baseado no Project Model Canvas (PMC), é apresentado na Figura 2. Semelhante ao modelo de Finocchio Jr^[10], ele organiza as questões-chave do Quadro 1 em fatores essenciais do projeto.

Para elucidar os fatores-chave elencados no Quadro 2 apresenta o paralelo entre os elementos da metodologia de Finocchio Jr.^[10] e os do PMC proposto neste estudo. Além disso, o PMC inclui o campo “Particularidades e questionamentos”, destinado a observações adicionais não contempladas pelos fatores-chave, mas consideradas relevantes pelo gestor do plano de ensaio.

_{Quadro 2. Paralelo entre os fatores-chave}

Elementos	Fatores-chave
PMC Finocchio Jr.[10]	PMC Plano de ensaio
Justificativas	Objetivo do experimento
Objetivo SMART	Grupos de ensaio
	Objetivo do experimento
Benefícios futuros	Uso dos dados experimentais
Produto	Esboço do modelo de ensaio
Requisitos	Dados experimentais
	Equipamento de medição e precisão
	Atuadores e calibração
	Pórtico de reação e dimensões
Stakeholders	Equipe externa
Equipe	Equipe interna do LE
	Orientador
Premissas	Esquema estático
Grupos de entregas	Fluxograma do ensaio
Restrições	Ensaio de caracterização
	Restrições normativas
	Efeitos parasitas
Riscos	Ensaio piloto (tipo e quantos)
Linha do tempo	Prazo da bolsa/programa
	Datas limites
Custos	Tipo de verba/orçamento

É importante destacar que as informações solicitadas no preenchimento do plano de ensaio no formato PMC (Figura 2) atendem de forma satisfatória às demandas da coordenação do LE, sem sobrecarregar o gerente do projeto (Figura 1) com questões inacessíveis na fase inicial do programa experimental. O modelo anterior não apresentava essa acessibilidade, o que resultava em atrasos pela ausência de informações requeridas e em falhas de comunicação entre os stakeholders.

A validação do plano de ensaio ocorreu por meio de uma reunião para apresentação da proposta ao corpo técnico e ao coordenador do laboratório, seguida da aplicação do plano a ensaios que serão detalhados em sequência. Em todas as etapas, os envolvidos deram feedback, o que permitiu aprimorar o documento até a definição do modelo final apresentado neste trabalho.

Seguindo as etapas da metodologia Canvas, ou seja, (i) conceber, (ii) integrar, (iii) resolver e (iv) comunicar/compartilhar, este trabalho validou a eficácia do plano de ensaio proposto em quatro programas experimentais solicitados como serviço ao LE. Nesse contexto, a Figura 3 ilustra um exemplo de aplicação do plano para o programa experimental denominado ‘SteelDeck’. Em seguida, serão apresentados os resultados da etapa “comunicar/compartilhar”, utilizados para desenvolver a EAP do programa.

Por fim, a Figura 4 resume os benefícios do novo modelo de plano proposto. A análise comparativa entre o cenário antigo e o atual evidencia como a ferramenta PMC contribuiu para solucionar os principais problemas enfrentados na gestão dos programas experimentais no LE.

Após o plano de ensaio, o próximo desafio é planejar o escopo do projeto. Nesse âmbito, a EAP padrão proposta é apresentada na Quadro 3, estruturada em níveis codificados em números para representar a hierarquia do escopo do projeto.

^{Quadro 3. Estrutura Analítica do Projeto (EAP) padrão para programas experimentais de engenharia de estruturas}

Na Figura 5, a EAP hierarquizada do Quadro 3 é apresentada de forma gráfica em formato de organograma. A representação visual da estrutura proposta permite uma compreensão rápida e didática do escopo mínimo necessário para o planejamento do projeto. Consequentemente, as diretrizes detalhadas na Quadro 3 e ilustradas na Figura 5 configuram uma solução consistente para o cenário de negligência identificado pelo Efeito Dunning-Kruger em programas experimentais da engenharia de estruturas.

Conforme o Quadro 3 e a Figura 5, a definição dos níveis abordados pela EAP padrão foi estruturada para garantir que o escopo mínimo necessário ao gerenciamento eficaz do projeto seja contemplado. Essa proposta não se aprofunda no nível de pacotes de trabalho, pois seu objetivo é servir como um documento genérico, aplicável a diferentes programas experimentais na área de estruturas.

No entanto, os elementos dos níveis inferiores fornecem detalhes e orientações suficientes para apoiar a definição do escopo e embasar o gerenciamento do projeto, além de contemplar o detalhamento dos pacotes de trabalho relevantes e a elaboração do cronograma do programa experimental.

Antes da estrutura proposta, não existiam documentos que auxiliassem o planejamento do escopo dos programas experimentais realizados no LE. Para elucidar os benefícios obtidos com esse documento inédito e validar a aplicabilidade da EAP padrão, o estudo apresenta no Quadro 4 a aplicação da proposta ao programa experimental de Furukawa e Malite^[13].

_{Quadro 4. Aplicação da EAP padrão ao estudo de Furukawa e Malite^[13]}

Conforme o paralelo estabelecido no Quadro 4, observa-se que a descrição do escopo proposto pela EAP padrão da Quadro 3 oferece ferramentas para mitigar falhas recorrentes em diversos aspectos: (i) monitoramento e garantia da qualidade da execução do escopo de entregas; (ii) mapeamento das necessidades de recursos financeiros, materiais e de mão de obra; (iii) identificação e antecipação de riscos; e (iv) gerenciamento de mudanças ao longo do projeto. Além disso, essa estrutura serve como instrumento para identificar os stakeholders do programa experimental, ao se tornar um documento essencial para assegurar comunicação eficaz no gerenciamento do projeto.

Nota-se pelo Quadro 4 que a EAP padrão proposta cumpre seu propósito ao fornecer diretrizes claras para a definição do escopo de um programa experimental na área de engenharia de estruturas. Além de orientar as entregas necessárias, o modelo apresentado no Quadro 3 adapta-se às particularidades de cada programa experimental.

No item ‘1.5 Pré-experimentos’ (Quadro 4), observa-se que alguns níveis podem não se aplicar a determinados programas e ressalta-se a importância do gestor para ajustar o documento conforme o ciclo de vida do projeto.

O Guia PMBOK^[7] recomenda que as atividades, tarefas e marcos do cronograma de um projeto de caráter preditivo, como os programas experimentais, sejam derivados da EAP do projeto. Nesse contexto, com base no desenvolvimento realizado por Furukawa e Malite^[13] (Quadro 4), observa-se que o modelo padrão define de maneira satisfatória as diretrizes necessárias para a elaboração dos pacotes de trabalho e, consequentemente, do cronograma do programa experimental.

Por fim, de forma análoga aos resultados apresentados no Quadro 4 e com o intuito de dar sequência à validação da metodologia proposta, a Quadro 5 apresenta a aplicação da EAP padrão (Quadro 3) ao programa experimental denominado ‘SteelDeck’, solicitado como serviço ao LE por uma empresa do setor privado de engenharia de estruturas.

Destaca-se que a EAP apresentada no Quadro 5 foi concebida após o plano de ensaio nos moldes PMC da Figura 2, como parte da etapa de “comunicar/compartilhar” da metodologia de Finocchio Jr.^[10].

_{Quadro 5. Aplicação da EAP padrão ao experimento SteelDeck}

1    EAP padrão	EAP SteelDeck
1.1 Materiais	Materiais
1.1.1 Elaboração de materiais e amostras	Concreto
	Fôrma de madeirite
	Desmoldante
	Fôrma metálica MD75
1.1.2 Ensaios de caracterização	Controle tecnológico do concreto
	Ensaio de tração no aço
1.2 Modelo de ensaio	Modelo de ensaio
1.2.1 Investigações iniciais	Investigações iniciais
1.2.1.1 Comportamento mecânico	Faixas de modos de falha do arranjo
	Influência das mossas
1.2.1.2 Propósito e resultados	Tabela de dimensionamento do produto
1.2.1.3 Limitações e informações necessárias	Relatório das especificações normativas
1.2.2 Equipamentos de medição	Equipamentos de medição
1.2.2.1 Posicionamento	Posicionamento transdutores
	Posicionamento do atuador
1.2.2.2 Calibração	Calibração transdutores
	Calibração do atuador
1.2.3 Atuadores	Servo-hidráulico
1.2.4 Condições de contorno	Condições de contorno
1.2.4.1 Aparato experimental	Aparato experimental
	Viga de transferência
	Apoios
1.2.4.2 Arranjo estrutural (1)	(1) itens não aplicáveis
1.2.5 Estrutura de reação	Pórtico de reação
1.2.6 Esquema de forças e deslocamentos	Esquema de forças e deslocamentos
1.2.7 Documentação	Documentação
1.2.7.1 Vista em planta	Vista em planta
1.2.7.2 Vistas em corte	Vistas em corte
1.2.7.3 Perspectiva 3D	Perspectiva 3D
1.2.8 Aparatos experimentais especiais (1)	(1) itens não aplicáveis
1.2.8.1Dimensionamento (1)
1.2.8.2 Projeto (1)
1.2.8.3 Confecção (1)
1. 3 Procedimento de ensaio	Procedimento de ensaio
1.3.1 Escorvamento do ensaio	Escorvamento do ensaio
1.3.2 Processo de carregamento	Processo de carregamento
1.3.2. Incrementos de carga	Incrementos de carga
1.3.2.2 Taxa de aquisição do sistema	Taxa de aquisição do sistema
1.3.3 Critério de parada do ensaio	Critério de parada do ensaio
1.3.4 Grupos de amostras	Grupos de amostras
1.3.4.1 Tabela de grupos	Tabela de grupos
1.5 Pré-experimentos	Pré-experimentos
1.5.1 Modelo numérico	Modelo numérico
1.5.1.1 Previsão dos deslocamentos, deformações e forças	Previsão dos deslocamentos, deformações e forças
1.5.1.2 Revisão do aparato experimental	Revisão do aparato experimental
1.5.1.3 Revisão da locação dos equipamentos de medição	Revisão da locação dos equipamentos de medição
1.5.2 Preparação de amostras para ensaio	Preparação de amostras para ensaio
1.5.2.1 Superfície	Superfície
1.5.2.2 Codificação	Codificação
1.6 Ensaio	Ensaio
1.6.1 Ensaio piloto	Ensaio piloto
1.6.2 Ensaios oficiais	Ensaios oficiais
1.6.3 Relatório de resultados preliminares	Relatório de resultados preliminares

Os programas experimentais em engenharia de estruturas, enquadrados como projetos de natureza preditiva, possuem elevado valor científico e tecnológico. Este estudo propôs aprimoramentos em duas etapas críticas do ciclo de vida desses programas no contexto do LE, por meio da implementação do PMC como novo modelo de plano de ensaio e da elaboração de uma EAP padrão.

A aplicação do PMC evidenciou ganhos significativos na clareza, na padronização das informações e na comunicação entre as partes interessadas, além de favorecer a identificação e mitigação de riscos. Por sua vez, a EAP padrão permitiu definir um escopo mínimo adaptável, ao orientar gestores e pesquisadores sobre as entregas essenciais e reduzir erros, retrabalhos e lacunas de planejamento.

Como limitação, observa-se que a adoção das ferramentas propostas requer esforço adicional para adaptá-las a diferentes realidades institucionais, bem como alinhamento com o nível de maturidade em gestão de projetos de cada organização. Essa necessidade pode demandar ajustes de escopo, detalhamento ou formato dos documentos, a fim de assegurar sua plena aplicabilidade e efetividade em contextos diversos.

Para investigações futuras, recomenda-se ampliar a aplicação das metodologias apresentadas em outros laboratórios e áreas da engenharia, a fim de avaliar sua eficácia em diferentes cenários operacionais e níveis de complexidade. Sugere-se, ainda, desenvolver e aplicar indicadores de desempenho quantitativos que permitam mensurar de forma objetiva o impacto das melhorias propostas na gestão e na execução de programas experimentais, o que fortalece a base empírica para sua disseminação e consolidação como boas práticas no campo da gestão de projetos.

REFERÊNCIAS

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COMO CITAR

Furukawa, M.N.; Silva, K.A. Gestão de experimentos em laboratórios de estruturas: implementação de ferramentas de gestão de projetos. Revista E&S. 6: e2025029.

SOBRE AS AUTORES

Marina Naomi Furukawa – Doutoranda em Engenharia. Especialista em Gestão de Projetos. Rua Profa. Nicoleta Stela Germano, 60, Apto 71, Jardim Paraiso, 13561-090, São Carlos, São Paulo, Brasil.

Karoline Arguelho da Silva – Professora Temporária do Departamento de Engenharia de Produção da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Avenida Prof. Luciano Gualberto, 380, Butantã, 05508-010, São Paulo/SP, Brasil.