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O revestimento de vinil esvoaça. O revestimento próximo ao telhado se desprende. Então, os 12 ventiladores gigantescos dispostos ao longo da Parede de Vento de 4,2 metros de altura aceleram em uníssono, forçando o ar através do laboratório em velocidades de rodovia. A casa pré-fabricada começa tremendo sobre seus suportes. Um rugido preenche as instalações de teste.
Os engenheiros continuam aumentando a velocidade dos ventiladores.
Centenas de sensores de pressão estão espalhados pela estrutura, mas algumas das descobertas dos pesquisadores neste laboratório da Universidade Internacional da Flórida podem ser vistas a olho nu. Conforme o vento empurra as paredes e o telhado, uma janela se estilhaça. A casa se tensiona contra as cintas e âncoras de aço que a sustentam.
Elas começam a se romper
Os três últimos se rompem em uníssono. Toda a estrutura inclina-se para trás e, em seguida, tomba.
Dois blocos de concreto de sustentação permanecem no local após uma casa pré-fabricada tombar durante um teste de resistência ao vento na Universidade Internacional da Flórida, em 13 de maio. Reshma Kirpalani
Elaina Sutley posa para um retrato dentro de uma casa pré-fabricada em 12 de maio. Sutley e sua equipe usaram ventos com força de furacão para testar a resistência de casas pré-fabricadas em condições climáticas extremas e identificar maneiras de tornar as moradias populares mais seguras. Reshma Kirpalani
Sutley, engenheira estrutural da Universidade do Kansas, levou casas pré-fabricadas, antes chamadas de casas móveis, para Miami com o objetivo de destruí-las. Alterando a forma como cada uma delas é instalada e submetendo-as a ventos cada vez mais fortes — até 253 km/h, com chuva torrencial — ela e seus colegas conseguem identificar os pontos de fragilidade das estruturas e determinar se mudanças relativamente simples poderiam ajudá-las a resistir a furacões e tornados mais intensos.
A resposta é importante muito além do laboratório. Mais de 20 milhões de americanos vivem em 6,7 milhões de casas pré-fabricadas, um tipo de moradia desproporcionalmente exposto a ventos extremos e outros riscos climáticos. Muitas foram construídas antes de 1994, quando a destruição generalizada causada pelo furacão Andrew levou o governo federal a reforçar seus padrões de resistência ao vento para essas estruturas. Mas os requisitos para fixá-las variam dependendo de onde são instaladas, um sistema que os experimentos de Sutley estão agora colocando à prova.
Para entender o que ela está observando enquanto a casa começa a se mover, no entanto, é preciso olhar embaixo dela.
Elaina Sutley prepara uma casa pré-fabricada para testes no Wall of Wind da Florida International University em 11 de maio. Reshma Kirpalani
Sutley aprendeu o que ventos extremos podem fazer aos edifícios muito antes de começar a destruí-los deliberadamente.
Quinze anos atrás, ela era estudante de mestrado em engenharia estrutural em Tuscaloosa, Alabama. Estava no segundo andar de um prédio de apartamentos de três andares quando uma devastadora série de tornados atingiu a região, com ventos que se acredita terem ultrapassado os 305 km/h. Ela se escondeu no banheiro enquanto as paredes ao seu redor se deformavam e se contorciam.
Quando Sutley saiu depois, a paisagem era desorientadoramente desconhecida. Ela podia ver um hospital próximo que não estava visível antes. A casa de um amigo, que antes bloqueava a vista, havia desaparecido. Os tornados feriram milhares de pessoas, mataram centenas em todo o estado e causaram um prejuízo estimado em US$ 4,2 bilhões.
Para Sutley, a destruição expôs algo perturbador sobre o projeto dos engenheiros do edifício.
Não projetamos edifícios para resistir a tornados”, ela percebeu.
Ilustração de como uma casa pré-fabricada é ancorada ao solo. A casa repousa sobre pilares de concreto, vistos de frente e de lado. Travessas diagonais ligam a estrutura da casa a âncoras enterradas no solo, e travessas verticais ligam a estrutura da parede às mesmas âncoras.
Sutley, agora professora de engenharia civil, ambiental e arquitetônica na Universidade do Kansas, dedicou sua pesquisa a desastres naturais e a como proteger as pessoas mais vulneráveis a eles. Em maio, esse trabalho a levou, juntamente com uma equipe de pesquisadores, à Muralha de Vento com três casas pré-fabricadas.
Essas casas representam uma ameaça singular
Projetadas para serem transportáveis e acessíveis, elas são normalmente instaladas acima do solo sobre pilares, em vez das fundações de concreto comuns em casas construídas no local. Sua capacidade de resistir a ventos extremos, portanto, depende não apenas da estrutura em si, mas também dos suportes, cintas e ancoragens que a fixam.
Quando analisamos o país como um todo, vemos que as casas pré-fabricadas estão mais expostas a certos riscos climáticos do que outros tipos de moradia”, disse Andrew Rumbach, pesquisador sênior do Urban Institute, que estuda os impactos de desastres naturais, mudanças climáticas e catástrofes nas comunidades dos EUA.
Aproximadamente 5 milhões dessas casas estão em áreas propensas aos piores efeitos de desastres climáticos, de acordo com um estudo co-autoria de Rumbach. Uma análise de onde 1 milhão de novas casas pré-fabricadas foram instaladas na última década constatou que mais da metade foi para os estados do Golfo do México. Ao contrário das casas convencionais, que são regulamentadas por códigos de construção locais, as estruturas de casas pré-fabricadas são regidas por um único código federal de construção e segurança administrado pelo Departamento de Habitação e Desenvolvimento Urbano (HUD).
Esse sistema federal também torna os experimentos de Sutley potencialmente importantes: as mudanças provocadas por sua pesquisa poderiam tornar as casas pré-fabricadas em todo o país mais resilientes.
A primeira questão é se as regras destinadas a mantê-los em terra são suficientemente rigorosas.
Elaina Sutley recolhe detritos que foram arremessados de uma casa pré-fabricada durante testes na Parede de Vento da Universidade Internacional da Flórida, em 12 de maio.
Muitas das normas que regem as casas convencionais — resistência estrutural, segurança contra incêndio, sistemas elétricos e hidráulicos — têm equivalentes no código federal para casas pré-fabricadas. Dado que são projetadas para serem transportadas até um local, também estão sujeitas a requisitos que regulamentam como são sustentadas e fixadas no local, incluindo normas para pilares, ancoragem e sistemas de amarração. Essas normas variam, em parte, de acordo com as condições de vento que a estrutura pode enfrentar.
O Departamento de Habitação e Desenvolvimento Urbano (HUD) divide o país em três regiões com base na velocidade do vento que uma casa pode atingir. A maior parte dos EUA está na Zona de Vento 1, onde as casas pré-fabricadas devem ser capazes de suportar ventos de até 112 km/h (70 mph), enquanto as zonas 2 e 3, mais rigorosas, abrangem áreas propensas a furacões ao longo das costas do Golfo do México e do Atlântico. Sutley queria determinar se as casas pré-fabricadas em geral seriam mais seguras se seguissem os padrões mais rígidos.
O experimento é simples.: Testam-se diferentes casas sob diferentes configurações de instalação. Cada sistema é testado até a falha, o que significa danificar a estrutura de forma irreparável ou derrubá-la. Os pesquisadores continuam aumentando a velocidade do vento até que uma dessas situações ocorra.
A equipe de Sutley variou uma série de condições, incluindo o padrão de instalação, a velocidade do vento e o ângulo de incidência. Eles também alteraram a elevação da casa, seus suportes e rodapés, e verificaram se havia alguma abertura que permitisse a entrada de vento na estrutura.
Uma diferença fundamental nas normas reside na forma como as construções são ancoradas para resistir às forças que tentam deslizá-las, levantá-las ou tombá-las. Todas as casas pré-fabricadas exigem ancoragens embutidas no solo, semelhantes a estacas de barraca, para fixar as amarras diagonais, que conectam a casa às ancoragens como cabos de sustentação. Elas impedem que a estrutura deslize ou se levante. Travas chamadas ancoragens longitudinais percorrem o comprimento da casa para evitar que ela tombe nesse eixo. Já as amarras verticais não são exigidas na Zona de Vento 1. Essas cintas adicionais conectam a estrutura diretamente às ancoragens abaixo, ajudando a resistir à força ascendente.
Os resultados preliminares sugerem que a diferença é relevante.
Doze turbinas capazes de gerar ventos com força de furacão, instaladas na Wall of Wind da Florida International University, ajudam pesquisadores a estudar os efeitos de eventos climáticos extremos. Reshma Kirpalani
Embora Sutley e sua equipe ainda estejam analisando as centenas de medições de pressão e outros dados coletados durante os testes, eles descobriram que os projetos para Zona de Vento 1 são inadequados. Sutley acredita que a pesquisa demonstrará que o uso de sistemas de retenção para Zona de Vento 3 pode reduzir o risco de falhas. Essa melhoria, segundo ela, poderia ser relativamente barata, incluindo a exigência de ancoragens verticais em todas as instalações residenciais no país.
Para Regina Blanchard, que ajudou a equipe de Sutley a preparar as casas para os testes, o foco na ancoragem reflete mudanças que ela observou ao longo de três décadas no ramo. Blanchard, proprietária da Blanchard’s Mobile Home Removals and Transport em Hollywood, Flórida, disse que antes as amarras verticais envolviam toda a casa. Hoje em dia, quando usadas, elas são conectadas a abas fixadas na parte inferior da casa.
Blanchard disse: "E isso é horrível porque toda a torção e tensão de um levantamento em uma casa recaem sobre essas âncoras e nessas paredes laterais." Isso as torna propensas a quebrar.
Em outro teste, Sutley colaborou com a Clayton Homes, uma das maiores construtoras de casas pré-fabricadas e modulares do país, para testar uma alternativa às cintas de amarração: escoras ou reforços metálicos. Ao contrário das cintas, que só funcionam quando tensionadas, as escoras são rígidas e podem resistir a forças de tração ou compressão contra a casa. Sistemas como esses podem oferecer uma solução mais barata do que a construção de uma fundação permanente, principalmente em reformas de casas já existentes.
A parte externa de uma casa pré-fabricada é castigada por ventos com força de furacão, mas seu sistema de ancoragem permanece intacto durante testes na Parede de Vento da Universidade Internacional da Flórida, em 12 de maio. Reshma Kirpalani
Para Sutley, a colaboração com construtoras é promissora por si só. O setor ocasionalmente revisa suas práticas de construção e instalação e frequentemente recomenda alterações nos padrões federais por meio do Comitê de Consenso de Habitação Industrializada. Isso significa que o que acontecer com algumas casas em frente à Parede de Vento poderá, eventualmente, ter repercussões muito além do laboratório.
Além do custo de compra, que varia de US$ 80.000 a US$ 120.000, os compradores devem arcar com custos de instalação que, segundo estimativas de Blanchard, podem chegar a US$ 40.000 a US$ 50.000, incluindo instalações elétricas, hidráulicas e de climatização.
Rumbach disse que essa é uma preocupação que ouve com frequência no setor da construção civil: proteger moradias populares pode torná-las menos acessíveis. Mas o custo inicial, argumenta ele, é apenas parte do quadro financeiro. "Quando uma casa pré-fabricada não tem um bom desempenho em uma onda de calor ou é vulnerável a inundações, isso custa muito mais caro para o proprietário", afirmou.
Esses custos se acumulam
A FEMA estima que somente os ventos de furacões contribuem para uma média de US$ 29 bilhões em perdas anualmente.
Segundo Rumbach, há uma vantagem em atualizar o código HUD: todo o setor precisa segui-lo, e mudanças em larga escala geralmente reduzem os custos. Ele cita a Clayton Homes, que já está indo além das exigências federais em algumas áreas para tornar as casas mais eficientes em termos energéticos e resilientes às mudanças climáticas. "Eles estão mostrando que é possível fazer isso, implementar essas mudanças, sem aumentar drasticamente o custo [por unidade].".
A equipe de pesquisa realiza a limpeza após os testes realizados na Parede de Vento da Universidade Internacional da Flórida, em 12 de maio. Reshma Kirpalani
O Departamento de Habitação e Desenvolvimento Urbano (HUD) planeja analisar as conclusões de Sutley para determinar se e como as sugestões de sua equipe poderão ser adotadas. A agência está "comprometida em usar pesquisa e inovação para tornar as casas pré-fabricadas mais seguras, resilientes e acessíveis", disse um porta-voz.
As melhorias que Sutley está estudando são modestas em comparação com as forças que devem resistir: uma ligação diferente, uma conexão mais forte, uma estrutura metálica que transfere a carga para o solo. Mas essas mudanças relativamente pequenas poderiam ter consequências enormes se fossem amplamente adotadas.
Será que essas mudanças poderiam salvar vidas? Sutley fez uma pausa ao ser questionada, respirando fundo. Sua equipe não tem controle sobre se suas descobertas levarão a mudanças no código do HUD. Mas, se as mudanças fossem adotadas, ela disse: "Acredito piamente que elas poderiam salvar vidas."
Por ora, as casas cumpriram sua função. Na Muralha do Vento, cada fracasso deixa instruções sobre como a próxima poderá permanecer de pé.
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