Casas Pré-fabricadas: Construção Mais Rápida, Menos Resíduos e Pegada Ambiental Reduzida

Casas pré-fabricadas são habitações especializadas onde os componentes são construídos fora do local em seções padronizadas para serem montados e finalizados no local. Como alternativa às técnicas de construção tradicionais, isso serve como um método de construção mais rápido com menos resíduos e uma pegada ambiental menos negativa. Casas pré-fabricadas podem ser referidas de várias maneiras, incluindo casas pré-fabricadas, casas modulares e lares modulares.

A indústria da construção de Hong Kong, por exemplo, gera resíduos de até 40% do total de entradas em aterros sanitários, e a construção pré-fabricada como alternativa está projetada para reduzir esse desperdício em quase 85%. Também é um meio de construção mais rápido, como evidenciado por uma empresa de construção chinesa, que ergueu 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 certos critérios, como durabilidade e leveza. No entanto, nem todos os elementos de um edifício precisam ser considerados para pré-fabricação. Apenas componentes específicos que constituem a maior parte da construção de um edifício e acabamentos internos podem ser pré-fabricados, como paredes, pisos, telhados, armários e unidades de prateleiras.

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 sua localização final. A fabricação desses componentes é feita em um ambiente controlado; na maioria das vezes, uma fábrica. Os princípios impulsionadores por trás das casas pré-fabricadas são [2]:

1. Industrialização e produção em massa

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 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 compensados.

2. Velocidade e Acessibilidade

Casas pré-fabricadas são mais baratas do que casas regulares 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 deles.

3. Personalização e Sustentabilidade

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

Em resumo, 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 via desmontagem em vez de demolição

As desvantagens centram-se em sua resistência e estabilidade reduzidas, o que é uma séria 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 é bem documentado. No entanto, seu uso para casas pré-fabricadas assume uma dimensão diferente, pois outras considerações estão envolvidas. É possível atingir estruturas robustas com perfis muito intrincados através do uso de moldes. Painéis de concreto pré-moldado também podem ser usados em construções maiores de múltiplos andares que podem constituir os blocos de construção. Os próprios materiais podem ser formulados para atender a certos requisitos, como leveza (existem formulações de concreto que podem flutuar na água) e resistência a flutuações de temperatura. Aditivos como 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 usada como está, na forma de "madeira pesada", que se refere a estruturas de colunas e vigas, ou na forma de "madeira maciça", que se refere ao seu uso como sistemas de painéis (uma combinação de madeira e outros materiais). A resistência ao fogo da madeira é frequentemente uma preocupação, mas 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 pode ser adaptado para uso em casas pré-fabricadas, também. A madeira também pode ser transformada em compósitos que têm boas propriedades de material, até comparáveis aos aços. Exemplos de tais materiais de madeira incluem madeira laminada cruzada (CLT), madeira laminada colada (GLULAM) e madeira laminada de folheado (LVL). Todos são essencialmente várias seções de folhas de madeira coladas de forma que não há linhas de grão contínuas para iniciação ou propagação de falhas/trincas.

Aço

O aço é um material de construção comum usado como estruturas de suporte (vigas I e colunas), 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 de transporte. Pesquisas sugerem que estruturas de habitação de aço podem ser construídas com até dez andares ou mais.

Vantagens do aço são sua relação peso-resistência relativamente baixa, facilidade de transporte e reciclabilidade. Em contrapartida, seus pontos fracos incluem isolamento ruim, desempenho acústico inferior e o fato de que usar aço para esse propósito potencialmente o tira do ciclo de reciclagem.

Vidro

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 termicamente e vidro com 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, um tema comum das casas pré-fabricadas.

Materiais reciclados e recuperados

Materiais recicláveis incluem alguns dos materiais de construção tradicionais, como concreto, drywall de gesso e aço. Eles também incluem outros materiais, como isolamento de celulose, forros de teto, plásticos, azulejos de cerâmica ou porcelana 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 fornecimento estável e não podem ser confiados para uso consistente. Alguns desses materiais também podem ser tóxicos ou prejudiciais aos residentes a longo prazo e, portanto, devem ser cuidadosamente estudados se serviriam ao propósito.

Contribuição das casas pré-fabricadas para a sustentabilidade

A pré-fabricação modular tem se mostrado um processo com muitos benefícios sustentáveis em comparação com abordagens convencionais. Além dos aspectos óbvios como redução de resíduos e menor consumo de energia no local, inúmeros fatores desempenham seus papéis na sustentabilidade das casas pré-fabricadas, particularmente na fase de construção. Seu desempenho sustentável tem sido evidente no tratamento de questões de resíduos de construção, opções estéticas, perturbação 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 desempenhos de construção convencionais. Os resultados mostraram que a construção pré-fabricada teve impacto significativamente menor no meio ambiente, especialmente em termos de emissões, energia e consumo de água. A construção pré-fabricada também exibiu vantagens econômicas, pois reduziu a quantidade de aço, concreto e fôrmas usadas na construção tradicional em 60%, 56% e 77%, respectivamente [5].

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

A manufatura aditiva (AM) tem sido considerada principalmente uma tecnologia limitada a pequenos produtos que são difíceis de escalar para designs maiores. Novas tecnologias estão fazendo avanços não apenas no uso de AM para design em grande escala, mas também no uso para construção.

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

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

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

Tendências futuras de casas pré-fabricadas

Embora toda a ideia de edifícios pré-fabricados ainda seja bastante nova, existem possibilidades emocionantes na indústria. Em termos de materiais usados, 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, tecnologias robóticas estão sendo desenvolvidas que podem reduzir a intervenção humana ao mínimo e completar a construção fora do local via dados de programas de computador como Modelagem de Informação da Construção (BIM) [2].