Materiais usados ​​em casas pré-fabricadas

Casas pré-fabricadas (casas pré-fabricadas) são casas especializadas onde os componentes são construídos fora do local em seções padrão para serem montados e acabados no local. Como alternativa às técnicas tradicionais de construção, este método serve como um método de construção mais rápido com menos desperdício e uma pegada ambiental menos negativa. As casas pré-fabricadas podem ser referidas de várias maneiras, incluindo casas pré-fabricadas, casas modulares e casas modulares.

A indústria de construção de Hong Kong, por exemplo, gera resíduos de até 40% do total de aterros, e a construção pré-fabricada como alternativa está projetada para reduzir esses resíduos em quase 85%. É também um meio de construção mais rápido, como evidenciado por uma construtora chinesa, que erigiu uma estrutura de 57 andares em 19 dias em 2015 usando este método [1].

Devido à natureza dos requisitos para casas pré-fabricadas, os materiais utilizados precisam atender a determinados critérios, como durabilidade e leveza. No entanto, nem todos os elementos de um edifício precisam ser considerados para a pré-fabricação. Somente componentes específicos que compõem a maior parte da construção e dos acessórios internos de um edifício podem ser pré-fabricados, como paredes, pisos, telhados, armários e estantes.

Neste artigo, você aprenderá sobre:

• O que são casas pré-fabricadas
• Materiais usados ​​em casas pré-fabricadas
• Tendências futuras de casas pré-fabricadas

O que são casas pré-fabricadas?

Casas pré-fabricadas são casas cujos componentes foram construídos fora do local antes da montagem/instalação em seu local final. A fabricação desses componentes é feita em ambiente controlado; na maioria das vezes, uma fábrica. Os princípios por trás das casas pré-fabricadas são [2]:

1. Industrialização e produção em massa

As casas pré-fabricadas podem ser produzidas em massa, pois os componentes podem ser construídos relativamente mais rápido do que a construção no local. Isso representaria uma mudança no foco e na infraestrutura da construção da produção de matérias-primas, como cimento, areia e vigas I, para a produção de componentes modulares, como painéis pré-moldados e madeira compensada.

2. Velocidade e acessibilidade

As casas pré-fabricadas são mais baratas do que as casas normais devido à quantidade de tempo e esforço economizados em comparação com a construção tradicional. O tempo consumido é mais frequentemente concentrado na fabricação dos componentes do que na montagem.

3. Customização e Sustentabilidade

O projeto de casas pré-fabricadas precisa que os componentes se encaixem de uma maneira que permita um grau razoável de personalização. Além disso, os processos empregados na construção e montagem precisam ter o menor impacto ambiental possível.

Em poucas palavras, as vantagens das casas pré-fabricadas incluem:

• custos gerais relativamente mais baixos
• controle de qualidade mais fácil
• construção mais rápida e segura
• menos desperdício e recuperação de valor por meio de desmantelamento em vez de demolição

As desvantagens concentram-se em sua resistência e estabilidade reduzidas, o que é uma grande preocupação em casos de desastres naturais e até mesmo durante o transporte dos segmentos pré-fabricados do local de fabricação para o local de instalação [3].

Materiais usados ​​em casas pré-fabricadas

Vários materiais são usados ​​em casas pré-fabricadas, como concreto, madeira e metais [4]. Aqui, examinamos alguns desses materiais e sua eficácia de uso.

Concreto

O uso do concreto como material de construção já está bem documentado. No entanto, seu uso para casas pré-fabricadas assume uma dimensão diferente, pois outras considerações estão envolvidas. É possível obter estruturas robustas com perfis muito intrincados através do uso de moldes. Painéis de concreto pré-fabricado também podem ser usados ​​em construções maiores de vários andares que podem constituir os blocos de construção. Os próprios materiais podem ser formulados para atender a determinados requisitos, como leveza (existem formulações de concreto que podem flutuar na água) e resistência a flutuações de temperatura. Aditivos como o óxido de grafeno podem ser adicionados ao concreto para torná-lo um material mais sustentável.

Madeira

A madeira é outro material comumente usado em casas pré-fabricadas. Pode ser utilizado como está, na forma de “madeira pesada”, que se refere a estruturas de colunas e vigas, ou na forma de “madeira em massa”, que se refere ao seu uso como sistemas de painéis (uma combinação de madeira e outros materiais). A resistência ao fogo da madeira costuma ser motivo de preocupação, mas os sistemas de madeira podem ser projetados para ter boa resistência ao fogo devido ao carvão ablativo que se forma durante a exposição ao fogo. O bambu é um material de construção comum que também pode ser adaptado para uso em casas pré-fabricadas. A madeira também pode ser transformada em compósitos com boas propriedades materiais, mesmo comparáveis ​​aos aços. Exemplos de tais materiais de madeira incluem madeira laminada cruzada (CLT), madeira laminada colada (GLULAM) e madeira laminada veneer (LVL). Eles são essencialmente várias seções de folhas de madeira coladas de tal forma que não há linhas de grãos contínuas para iniciação ou propagação de falhas/trincas.

Aço

O aço é um material de construção comum usado como estruturas de suporte (vigas e colunas em I), pisos e paredes para edifícios modulares. Pode ser usado em conjunto com materiais ou como a maior parte dos materiais de construção, como na adaptação de contêineres. Pesquisas sugerem que estruturas de habitação de aço podem ser construídas até dez andares ou até mais.

As vantagens do aço são sua relação peso/resistência relativamente baixa, facilidade de transporte e reciclabilidade. Em contraste, suas desvantagens incluem isolamento deficiente, desempenho acústico abaixo da média e o fato de que o uso de aço para essa finalidade potencialmente o tira do ciclo de reciclagem.

Copo

O vidro é um material altamente personalizável para várias funções de construção. Vários tipos de vidro são usados ​​na construção, incluindo vidro temperado, vidro laminado, vidro reforçado por calor e vidro de arame. O vidro pode trazer propriedades úteis, como alta resistência, isolamento, resistência química e resistência ao fogo. O vidro também tem uma qualidade estética única e é totalmente reciclável, tema comum nas casas pré-fabricadas.

Materiais reciclados e recuperados

Os materiais recicláveis ​​incluem alguns dos materiais de construção tradicionais, como concreto, gesso cartonado e aço. Eles também incluem outros materiais, como isolamento de celulose, telhas de teto, plásticos, cerâmica ou porcelanato e isolamento de fibra de vidro. Todos esses materiais podem ser usados ​​para construir casas pré-fabricadas.

O desafio de usar esses materiais é que alguns deles não têm um suprimento constante e não podem ser confiáveis ​​para uso consistente. Alguns desses materiais também podem ser tóxicos ou prejudiciais para os moradores a longo prazo e, portanto, devem ser cuidadosamente estudados para se adequarem ao propósito.

Contribuição das casas pré-fabricadas para a sustentabilidade

A pré-fabricação modular provou ser um processo de muitos benefícios sustentáveis ​​em comparação com as abordagens convencionais. Além dos aspectos óbvios como redução de resíduos e menor consumo de energia no local, vários fatores desempenham seu papel na sustentabilidade das casas pré-fabricadas, principalmente na fase de construção. Seu desempenho sustentável tem sido evidente quando se trata de lidar com questões de resíduos de construção, opções estéticas, desorganização do local, consumo de água e geração de poluição.

Para avaliar adequadamente a sustentabilidade da construção pré-fabricada – e da construção em geral – todas as fases de construção, operação e manutenção de um edifício ao longo de seu ciclo de vida devem ser consideradas.

Um estudo de 2019 sobre o desempenho sustentável de edifícios modulares pré-fabricados extraiu 16 indicadores nas dimensões econômica, social e ambiental para comparar com o desempenho de edifícios convencionais. Os resultados mostraram que a construção pré-fabricada teve um impacto significativamente menor no meio ambiente, especialmente em termos de emissões, energia e consumo de água. A construção pré-fabricada também apresentou vantagens econômicas, pois reduziu a quantidade de aço, concreto e cofragem usados ​​na construção tradicional em 60%, 56% e 77%, respectivamente [5].

Como a manufatura aditiva pode ajudar a construir casas pré-fabricadas

A manufatura aditiva (MA) tem sido considerada principalmente uma tecnologia limitada a pequenos produtos que são difíceis de escalar para projetos maiores. As tecnologias mais recentes estão fazendo avanços não apenas no uso da AM para projetos em larga escala, mas também na construção.

O grande desafio, no entanto, é formular um material que tenha propriedades adequadas para impressão 3D e que resulte em uma construção robusta o suficiente. Materiais à base de cimento, polímeros e metais são alguns dos materiais que podem ser modificados para manufatura aditiva.

A construção por meio de manufatura aditiva pode reduzir significativamente os custos de construção, pois gera menos resíduos e é menos trabalhosa. Alguns edifícios icônicos já foram construídos usando a tecnologia AM, incluindo um prédio de escritórios em Dubai, uma ponte em Amsterdã e um prédio de hotel em Manila, entre muitos outros [6].


Dubai, Emirados Árabes Unidos – 15 de junho de 2018:O primeiro edifício impresso em 3D totalmente funcional do mundo em relva verde

Tendências futuras de casas pré-fabricadas

Embora toda a ideia de edifícios pré-fabricados ainda seja bastante nova, existem novas possibilidades interessantes na indústria. Em termos de materiais utilizados, mais materiais estão sendo considerados, como fibras de carbono para fazer estruturas fibrosas e plásticos especiais usados ​​para impressão 3D de grandes estruturas. Em termos de execução, estão sendo desenvolvidas tecnologias robóticas que podem reduzir a entrada humana ao mínimo e concluir a construção fora do local por meio de dados de programas de computador como o Building Information Modeling (BIM) [2].