Dimensionamento de estruturas modulares em aço
FOTO LEYLA M/ UNSPLASH
A construção modular tem vindo a ser amplamente adotada em diversas tipologias de edifícios, tais como habitações multifamiliares, escolas, hotéis e hospitais, beneficiando de configurações espaciais padronizadas e repetitivas. Embora não seja uma metodologia recente — tendo sido utilizada extensivamente em países como os Estados Unidos, Japão, Suécia e Reino Unido —, este sistema tem registado um aumento de popularidade em países como a Austrália, Alemanha, Países Baixos, China e Hong Kong. Este crescimento deve-se ao seu maior potencial de industrialização, que se traduz num maior rigor construtivo e controlo de qualidade, rapidez de montagem em estaleiro e numa maior otimização no uso dos materiais. Do ponto de vista da sustentabilidade, a construção modular minimiza os resíduos enviados para aterro, reduz os custos e a pegada carbónica associada à operação logística e diminui os níveis de ruído e disrupção na envolvente da obra, além de baixar a ocorrência de acidentes de trabalho em comparação com os métodos tradicionais.
Em termos simples, o sistema construtivo baseia-se na utilização de unidades modulares fabricadas em ambiente industrial, designadas de componentes offsite, que são posteriormente transportadas para o local de implantação do edifício, onde são colocadas sobre fundações previamente preparadas para formar estruturas permanentes, residenciais ou comerciais.
No caso da construção modular em aço, o sistema distingue-se pela sua elevada flexibilidade arquitetónica, capacidade para vencer grandes vãos e reduzido peso. Estas características permitem a conceção de soluções arrojadas do ponto de vista arquitetónico, ao mesmo tempo que a facilidade de ligação entre componentes acelera significativamente o processo de montagem e reduz os custos associados. De forma a constituir um sistema construtivo completo, é comum integrar nestes módulos metálicos lajes pré-fabricadas em betão, mistas ou em CLT e paredes de compartimentação, garantindo assim os níveis necessários de isolamento acústico e térmico.
Contudo, apesar desta crescente aceitação global, a maioria das aplicações de construção modular em aço permanece ainda limitada a zonas de baixa sismicidade. Esta limitação deve-se ao pouco conhecimento sobre o seu desempenho sísmico uma vez que se trata de um sistema estrutural sem enquadramento regulamentar.
Componentes e terminologia
Conforme referido anteriormente, as unidades modulares estruturais constituem a base fundamental deste sistema, sendo os principais componentes de suporte de carga do edifício. Dependendo do nível de industrialização pretendido, estas unidades podem apresentar-se como componentes individuais unidimensionais, sistemas de painéis bidimensionais ou, na sua forma mais evoluída, sistemas volumétricos tridimensionais. Esta última opção é particularmente valorizada pela sua eficiência, uma vez que permite que cerca de 95 % do edifício seja produzido em ambiente de fábrica, restando para o local da obra apenas as tarefas de transporte e montagem final.
No que respeita à forma como as cargas verticais são transferidas, os módulos de aço classificam-se habitualmente em três tipologias: os módulos de suporte contínuo, que distribuem o peso através das suas paredes laterais; os módulos apoiados nos cantos, baseados num sistema de viga-pilar que permite maior versatilidade em altura; e os módulos sem função portante, que dependem inteiramente de uma estrutura de suporte externa, por exemplo metálica ou de betão armado.
Na construção modular, as ligações desempenham o papel principal na definição do sistema. A terminologia técnica distingue-as de acordo com a sua localização e função: as ligações intramodulares unem os perfis dentro da própria unidade, enquanto as ligações intermodulares são as responsáveis por garantir que o edifício se comporte como um bloco coeso, unindo módulos adjacentes. Complementarmente, surgem as ligações módulo-fundação, que assumem a responsabilidade de fixar toda a estrutura ao solo e garantir a transmissão de cargas à fundação. Para além do rigor estrutural, todas estas ligações têm de responder a desafios práticos de estanquidade e isolamento acústico. (...)
Em coautoria com Rita Peres, Investigadora, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Professor Associado da FEUP
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