VIITORUL ESTE PREFABRICAT: CASE PE STRUCTURĂ TIMBERFRAME FABRICATE ÎN HALĂ

Un sistem structural foarte versatil, dedicat caselor eficiente energetic, rezistente, durabile și prietenoase cu mediul

Introducere

Avansul tehnologic din ultimii 50 ani a avut, are și va avea în continuarea un impact semnificativ în aproape toate industriile, fie că vorbim de produse sau servicii fizice și tehnologice. Industria construcțiilor nu a rămas urmă și a înregistrat progrese din foarte multe puncte de vedere: materiale de construcție performante, sisteme constructive mai eficiente, softuri de proiectare avansate, echipamente și instalații cu consum redus de energie...și nu în ultimul rând, utilaje tehnologice care înlocuiesc munca omului în procesul de construcție al unei clădiri.

În acest articol abordăm pe scurt ce înseamnă construcția unei locuințe prin prefabricarea elementelor de construcție, cu precădere sistemul structural timberframe.

Casă pe structură timberframe proiectată 3D în cadwork

Despre prefabricare

După cum îi spune și numele, este sistemul constructiv prin care mare parte din elementele de construcție ale unei clădiri sunt realizate în altă locație decât cea a clădirii (off-site) în general o hală de producție, fiind ulterior transportate și asamblate pe șantier (on-site), după un plan bine pus la punct. Practic mare parte din procese se mută în hală, unde crește productivitatea și calitatea construcției, scad costurile și riscurile.

Conform acestui raport, prin prefabricare:

• timpul de execuție se reduce cu 65%;

• costurile scad cu 45% (consum materiale, logistică, manoperă, cheltuieli neprevăzute etc)

• rezultă cu 75% mai puține defecte;

De ce? Pentru că într-o hală de producție, mediul interior este controlat și se poate lucra indiferent de sezon, personalul calificat și redus ca număr operează niște utilaje care fac mare parte din munca grea, controlul calității este asigurat prin faptul că sunt urmate niște procese și proceduri bine puse la punct și costurile aferente se reduc prin repetiție și optimizare. Mai mult decât atât, se reduce de asemenea consumul de material prin limitarea deșeurilor de fabricare (în special materialul lemnos) lucru care se întâmplă în special datorită proiectării corelate cu producția în softuri specializate.

Structura unui perete din lemn pe bancul de lucru

Astfel, multe procese care în mod normal s-ar face pe șantier de către mai multe echipe concomitent, sunt direct influențate de condițiile meteo, nivelul de pregătire al personalului de construcție și de organizarea pe șantier, evenimentele neprevăzute care sunt mult mai probabile pe șantier decât într-o hală.

Conform Offsite Construction Hub, există 3 tipuri de tehnici de construcție modulară prin prefabricare:

• Construcții Volumetrice Modulare: module compacte pe structură de lemn sau metal ce au incluse izolația termică, instalații, finisaje sau chiar mobilier - cu 50-60% mai eficient decât metodele convenționale de construcție. Un exemplu ar fi casa modulara naturală NIDUS Home.
  

• Construcții Hibride: elemente volumetrice și panouri prefabricate - cu 30-40% mai eficient decât metodele convenționale de construcție;
  

• Panouri prefabricate: din diferite materiale structurale (CLT, Timberframe, Light Steel Frames etc) - cu 20-30% mai eficient decât metodele convenționale de construcție, în funcție de gradul de echipare al panourilor.

Casă prefabricată în sistem timberframe

Sistemul structural timberframe (tradus din engleză ”cadru din lemn”) este o soluție relativ simplă de construcție și constă în mai multe cadre din lemn de diferite dimensiuni și grosimi, cu rol portant, care alcătuiesc structura casei. Există mai multe variante constructive:

1. Structura simplă: cadrele/panourile prefabricate din lemn care alcătuiesc pereții casei se transportă pe șantier, fiind ulterior placate, izolate și finisate. Necesită mai multă muncă pe șantier și în general nu este nevoie de macara pentru a fi puse pe poziție.

Casă pe structură timberframe simplă, placată pe exterior cu OSB. Fabricată în România și asamblată în Franța

2. Structură placată și izolată: panourile care alcătuiesc casa pleacă din fabrică izolate și placate pe una sau ambele fețe împreună cu membranele și foliile aferente (ex. barieră vapori la interior) și pot include și traseele de cabluri cu dozele din pereți. Este nevoie de macara pentru manipulare și necesită mai puțină muncă pe șantier.

Structura prefabricată placată pe exterior cu OSB și izolată cu spumă poliuretanică cu celulă închisă

3. Structură completă: care poate include finisajul exterior (fațadă din lemn), ferestrele montate în panouri, traseele de cabluri, țevi și tubulaturi dacă este cazul și chiar finisajul interior, în funcție de soluția aleasă. În acest scenariu, este nevoie de multă atenție la transport și montaj, însă marele avantaj este că munca pe șantier se rezumă aproape la un simplu joc de lego la scară mare.

Casă din panouri prefabricate izolate și cu tâmplărie montată din fabrică.

Pe lângă structura pereților, în componența unei case mai sunt incluse și planșeele între nivele și acoperișul, care poate fi șarpantă simplă sau mansardă. Și în cazul acestor elemente structurale există soluții prefabricate optimizate.

• Planșeele posi-strut sau planșeele zăbrelite din lemn cu conectori multicui sunt o soluție foarte eficientă din mai multe puncte de vedere: sunt ușoare în comparație cu o placă de beton dar rigide și rezistente la încărcări (precum o șapă), permit trecerea instalațiilor prin ele, se produc foarte rapid (200 ml/h) și sunt ușor de montat. Iar dacă se respectă detaliile de execuție și se montează corect, nu vor exista probleme în utilizare (ex. scârțâitul podelei).

Planșeu peste parter din grinzi posi-strut fixate pe structură în câteva ore

• Fermele prefabricate cu conectori multicui sunt și ele o soluție eficientă și optimizată pentru șarpante și mansarde. Spre deosebirea de dulgheria clasică cu popi și căpriori în care toate procesele se fac pe șantier de către niște meșteri, fermele prefabricate din lemn se fac în hală mult mai eficient: lemnul se debitează automat sau manual iar conectorii multicui se aplică prin presare automatizată. Montajul fermelor se poate face cu macara sau fără, în funcție de specificațiile proiectului. Fermele pot înlocui de asemenea placa peste ultimul nivel și astfel se optimizează anumite costuri din proiect. Tehnologia de prefabricare cu conectori multicui MiTek este foarte versatilă și astfel se pot obține suprafețe și forme deosebite, mult mai rapid și eficient decât în dulgheria clasică.

Mansardă din ferme prefabricate cu conectori MiTek. 4 zile fabricare și 3 zile montaj

Când vorbim de prefabricare, un aspect foarte de important pentru un proiect reușit este corelarea proiectării cu producția și ulterior cu montajul. Acest lucru se face prin softuri specializate de proiectare care optimizează cantitatea de lemn folosit, având în vedere în același timp condițiile de transport (dimensiunea elementelor structurale) și cele de montaj. De aceea, este recomandat ca încă din faza de proiectare să fie luate în calcul soluțiile constructive prefabricate.

Lemn vs Zidărie

Comparativ cu sistemul clasic din zidărie, o casă prefabricată pe structură de lemn se deosebește în primul rând prin timpul mult mai redus de execuție. Din experiența noastră, în funcție de nivelul de echipare (structură la roșu, semi finisat sau la cheie), o casă pe structură timberframe necesită aproximativ o lună pentru a fi construită și procesul se împarte în 2 etape: producția în hală și montajul pe șantier. Ca o regulă generală, timpul de fabricare este invers proporțional cu cel de asamblare. Cu cât casa este livrată mai la gata din fabrică (structură timberframe completă), cu atât durează mai puțin montajul.

Casă timberframe la nivel semi-finisat asamblată în Franța. 16 zile fabricare, 6 zile montaj

În sistemul clasic de zidărie, o casă obișnuită din zidărie are un timp de execuție de 1-3 luni și poate crește în funcție de perioada construcției, disponibilitatea forței de muncă (care e o problemă în prezent), planificarea bugetului și cheltuielile neprevăzute care pot ajunge și la 30% din valoarea clădirii. La o casă de lemn, costurile sunt previzibile și stabilite dinainte, fără surprize pe parcurs. Dacă ne raportăm strict la materiale, o casă de lemn nu este mai ieftină decât una clasică din zidărie. dar dacă punem la socoteală timpul de execuție mult mai mare și manopera aferentă pentru zidărie, costurile totale ajung la același nivel, ba chiar devine mai ieftină o casă din lemn.

Desigur, acest subiect ar putea fi dezbătut într-o carte, dar am scris mai pe larg în acest articol.

Construcțiile se mută în hală

Mai mult ca niciodată, tehnologia ne permite acum să eficientizăm fiecare proces din construcția unei case și astfel să răspundem cererii tot mai mari de locuințe. Tot mai multe țări din Europa se confruntă cu o criză de locuințe iar metodele clasice de construcție sunt ineficiente în a răspunde la această problemă, să nu mai punem la socoteală lipsa acută de forță de muncă din acest sector. Din acest motiv, viitorul construcțiilor se mută în hală și tot mai multe companii la nivel global investesc în tehnologii de prefabricare pentru a construi nu doar simple case, ci și blocuri de locuințe sau clădiri comerciale.