On estime qu'il manque actuellement six à sept millions de logements au Brésil. Des logements dont le besoin est urgent. L'extension du programme de logement "Minha Casa, Minha Vida" (Ma maison, ma vie) de l'actuel gouvernement brésilien vise à subventionner le logement pour les Brésiliens à faibles revenus, en particulier dans les zones urbaines centrales. L'objectif est de construire deux millions de nouveaux logements sociaux d'ici 2026.
"Avec Ecoparque Bairros Integrados, nous avons la vision de créer un nouveau Brésil, avec des logements abordables pour des millions de personnes", décrit Francisco Simeão, directeur général du promoteur et développeur immobilier brésilien Ecoparque. "Il s'agit en fait de bien plus que de simples logements. Nous créons des zones urbaines agréables à vivre, entourées de parcs verts, de forêts et d'eau. Des jardins d'enfants, des écoles primaires et secondaires, des commerces et des installations de loisirs attrayants, un approvisionnement énergétique durable via l'énergie solaire et l'approvisionnement local en eau offrent les conditions optimales pour le lancement d'une nouvelle ère de l'industrie de la construction au Brésil".
L'industrie de la construction brésilienne entre dans une nouvelle ère
Le premier projet urbain de ce type dans l'ouest de l'État du Paraná est en cours de réalisation à Cascavel. L'emplacement a été délibérément choisi. À seulement 10 minutes du centre-ville, le nouveau quartier Ecoparque Cascavel est accessible par l'autoroute BR-277 ou par l'aéroport régional ouest, situé à seulement 2 kilomètres. Sur une surface de près d'un million de mètres carrés, dont plus de 50 % d'espaces verts, un total de 4 600 appartements seront construits dans des immeubles d'habitation de 15 étages, qui n'occuperont que 3 % de la surface totale. "Il s'agira d'immeubles d'habitation exclusifs, avec des appartements de deux et trois pièces, ainsi que des suites de 96 à 160 mètres carrés, dotés d'un équipement de qualité et prêts à être occupés", décrit Silvana Fagundes, directrice technique chez Ecoparque. "Une qualité de vie élevée pour les habitants est notre maxime", poursuit Fagundes. "Pour cela, nous proposons une architecture moderne et une atmosphère de bien-être particulière. Les différents quartiers sont reliés par des espaces libres écologiques et de nombreux espaces verts, ce qui crée un espace pour une cohabitation particulière et une intégration sociale". En outre, afin de réaliser le rêve d'accéder à la propriété de manière abordable et simple, les logements sont financés par la Caixa Econômica Federal dans le cadre du programme de logement Minha Casa, Minha Vida.
Pour pouvoir réaliser à l'avenir de tels méga-projets de construction, il faut également emprunter de nouvelles voies dans le système de construction. "En Europe, la construction préfabriquée est très répandue et occupe désormais une place de leader. La préproduction industrielle de murs et de plafonds se caractérise non seulement par de très bonnes valeurs d'efficacité énergétique, mais garantit en même temps des normes de construction constamment élevées et, par rapport aux systèmes de construction conventionnels, des coûts de construction plus faibles pour des délais de construction nettement plus courts", explique Wesley Gomes, directeur de Vollert do Brasil. "Au Brésil, le pourcentage de ce type de construction pour les bâtiments d'habitation est toutefois encore très faible actuellement. Les raisons en sont certainement multiples, mais la conscience de cette nouvelle forme de construction augmente actuellement. Ecoparque est certainement un pionnier dans le secteur de la construction au Brésil. Les paroles sont maintenant suivies d'actes".
Une phase de planification intensive fait avancer le projet
Ecoparque s'est intéressé de près au système de construction, a examiné et analysé des projets de construction dans le monde entier et a consulté de manière approfondie les plus grands experts et ingénieurs en construction du Brésil et d'Europe. Ecoparque Bairros Integrados est une vision durable. À moyen terme, de nombreux quartiers devraient voir le jour dans tout le pays, comme c'est le cas actuellement à Cascavel. "Des immeubles d'habitation individuels comme celui de Cascavel, avec 15 à 20 étages, doivent être achevés en moins de 180 jours pour être économiquement viables à long terme", explique Ivan Barbosa, directeur de la construction chez Ecoparque. "Et ce, en utilisant le moins possible de ressources en béton et en acier". Un facteur de réussite décisif à cet égard est la préproduction industrielle locale des éléments de construction avec un standard de qualité élevé et constant, indépendamment du vent et des intempéries et des éventuels défauts de construction sur le chantier.
"Lorsque Ecoparque nous a approchés en mai 2021, nous avons été immédiatement séduits par la vision d'un système de construction pour le Brésil de demain", explique Wesley Gomes. "Nous sommes l'un des principaux spécialistes mondiaux des installations dans l'industrie du béton préfabriqué, mais nous disposons également, grâce à nos ingénieurs civils expérimentés en Allemagne et au Brésil, d'un vaste savoir-faire dans le développement et la mise en œuvre de systèmes de construction chez nos clients, toujours adaptés aux conditions locales sur place".
"Le projet urbain Ecoparque Cascavel est le premier projet pilote au Brésil. Par le biais de partenariats solides et d'un système de franchise, de tels projets d'urbanisme devraient peu à peu voir le jour dans tout le pays", poursuit Silvana Fagundes d'Ecoparque. "Pour ce faire, nous avons développé en collaboration avec Vollert un système de construction évolutif et durable. En collaboration avec les ingénieurs en bâtiment d'Ecoparque, des modèles 3D de bâtiments d'habitation et d'éléments de construction ont été conçus, adaptés aux normes de construction et aux directives brésiliennes et discutés de manière intensive. "Le fait que les murs et les plafonds soient produits localement et à proximité immédiate du nouveau quartier de Cascavel était décisif pour obtenir un concept viable". Des modèles BIM des futurs bâtiments d'habitation ont été créés, des calculs de rentabilité et de retour sur investissement détaillés ont été calculés et différents concepts techniques de production ont été discutés, en pesant à chaque fois les avantages et les inconvénients. Fin 2021, le projet a été percé et la décision finale a été prise en faveur de Vollert en tant que fournisseur de technologies et d'installations. "Dès le début, l'alchimie a fonctionné", décrit Wesley Gomes de Vollert.
La plus grande usine d'éléments préfabriqués en béton d'Amérique voit le jour
Ecoparque Bairros Integrados travaille avec un système de construction révolutionnaire pour le Brésil, composé de prédalles et de doubles murs, ainsi que d'éléments en béton massif pour les murs intérieurs. "Les éléments de construction des appartements sont livrés préfabriqués par l'usine de construction, y compris les escaliers et les salles de bains, et sont assemblés sur le chantier comme des briques de Lego, ce qui accélère considérablement le processus de construction", explique Guilherme Zandona, directeur d'usine chez Ecoparque. "De plus, nous travaillons de manière durable en réduisant les rebuts de matériaux et en utilisant le béton et l'acier avec une efficacité maximale des ressources, ce qui permet au final de réduire considérablement l'empreinte CO2 ".
Des objectifs ambitieux ont été fixés pour le premier projet d'urbanisme Ecoparque Cascavel. Ainsi, les premiers logements devraient être livrés aux nouveaux propriétaires dès 2025. La première usine de préfabrication de béton, pièce maîtresse du nouveau concept de construction, a été construite directement à proximité du nouveau quartier. "Le concept complet de l'usine est hautement robotisé et ne fonctionne qu'avec les dernières technologies de machines et des processus efficaces. En collaboration avec les chefs de projet d'Ecoarque, nous avons développé et présenté un concept d'installation clé en main, conçu en fonction des capacités de production prévues pour la réalisation du projet de construction d'Ecoparque à Cascavel dans les délais impartis", explique Philippe Marrié, chef de projet responsable de la distribution chez Vollert en Allemagne. Selon le concept de logement, il sera possible à l'avenir de produire sur place jusqu'à 3 900 logements par an. Toutes les données importantes concernant les murs et les plafonds à produire sont directement intégrées dans les processus techniques de production ainsi que dans la planification préalable du déroulement des chantiers. De plus, les détails de construction BIM sont accessibles à tout moment sur une plateforme de données numériques pour les architectes, les staticiens ou les ingénieurs électriciens.
La dimension de l'installation pose de nouveaux jalons en Amérique
"Les dimensions de la nouvelle usine de préfabrication de béton de Casvacel, avec ses 200.000 m² de surface au sol, sont gigantesques et constituent certainement une première dans l'industrie du bâtiment au Brésil", a déclaré Philippe Marrié. Des processus entièrement automatisés garantissent qu'avec des capacités de production annuelles de plus de 1.000.000 m² de surfaces de murs et de plafonds, elle est aujourd'hui la plus grande usine d'éléments préfabriqués en béton du Brésil, et probablement de toute l'Amérique. Une attention particulière est accordée aux processus de bétonnage, de compactage et de durcissement ainsi qu'au processus de coffrage entièrement automatisé. "Avec la ligne SMART SET, nous proposons à cet effet une robotique de pointe pilotée par CAD/CAM", explique Antonios Fischer, chef de projet responsable chez Vollert. Le système robotisé de coffrage SMART SET est un robot multifonction de la dernière génération qui allie une technique innovante à une vitesse de déplacement et une accélération élevées. Sur la ligne de robots SMART SET chez Ecoparque, les profilés de coffrage sont positionnés par CAD/CAM en fonction du type de mur ou de dalle concerné et, si nécessaire, les contours pour les pièces de montage et les composants d'armature sont pré-tracés. Un robot de magasinage SMART STORE se charge du stockage intermédiaire des profilés de calage nettoyés dans les magasins de stockage ou du déstockage sur la ligne d'alimentation pour le prochain processus de coffrage.
Les treillis métalliques basés sur la CAO ainsi que les poutres en treillis sont préparés par une solution d'armature de mbk. Cela se fait à l'aide de machines à souder hautement automatisées avec des temps de changement d'équipement réduits au maximum. Les éléments encastrés tels que les prises ou les cadres de fenêtre ainsi que le complément d'armature sont posés manuellement. Un distributeur de béton SMART CAST entièrement automatique et guidé par un pont assure des temps de cycle de béton optimaux et un dosage exact du béton", explique Antonios Fischer. L'épandage du béton s'effectue à l'aide d'une construction de type rouleau à picots/poussoir. Le volume d'extraction et la vitesse des cylindres à picots peuvent être réglés de manière optimale en fonction des différentes consistances de béton, avec une régulation de la fréquence. Les vannes plates à commande hydraulique évitent la zone partielle dans laquelle le béton ne doit pas être déversé. Le réglage de la largeur de la trappe permet d'adapter de manière optimale la largeur de sortie aux différents types de béton et aux différentes consistances (béton normal, béton léger, etc.).
Le compactage du béton à basse fréquence avec la station de vibration VArio COMPACT permet d'obtenir à la fois une très bonne surface de la face visible des prédalles et un compactage efficace de la face supérieure des prémurs et des murs massifs. En fonction du poids, une synchronisation différente des balourds est effectuée, ce qui permet un mouvement de vibration circulaire optimal avec un faible niveau de bruit. En outre, si nécessaire, une station vibrante à haute fréquence se charge du compactage du béton pour la coque porteuse plus fortement armée du double mur ainsi que des murs massifs. Dans ce cas, l'énergie vibratoire des vibrateurs extérieurs est transmise à la surface des palettes via les supports à rouleaux. Un transstockeur VArio STORE guidé par le plafond prend en charge de manière entièrement automatique le stockage et le déstockage des éléments de plafond et de mur fraîchement bétonnés dans la chambre de durcissement entièrement isolée et chauffée. La chambre de durcissement VArio CURE se compose de quatre tours de rayonnage revêtues, chacune avec 15 compartiments pour palettes.
Pour une surface de béton apparent encore plus esthétique, les murs massifs fraîchement bétonnés se déplacent vers la zone de finition. Une talocheuse-lisseuse SMART SMOOTH de type pont se déplace dans le sens longitudinal et transversal et assure une surface lisse de coffrage. Cette opération est assurée par une tête de lissage à entraînement électrique avec réglage des pales et vitesses de rotation variables. Dans la fabrication de doubles parois, un appareil de retournement de palettes VArio TURN stationnaire assure un processus de retournement semi-automatique simple et des opérations particulièrement ergonomiques.
"Tout a été conçu de manière très efficace et économique", poursuit Antonios Fischer de Vollert. "Il en va de même pour la technique de chargement pour le transport des éléments préfabriqués en béton sur le chantier". Pour ce faire, les éléments de mur sont d'abord placés verticalement via une station de basculement VArio TILT. "Pour ne pas créer ici un goulot d'étranglement où des murs isolés provoqueraient un refoulement, nous avons installé deux stations de basculement dans différentes nefs du hall. En fonction de la charge, l'une d'entre elles peut être approchée", explique Antonios Fischer.
Concept d'usine intelligente avec le système de contrôle ITWO MES
Pour gérer tous les processus de manière optimale et économique, Ecoparque mise sur un concept moderne d'industrie 4.0 : "Comme dans une usine numérique, les machines communiquent entre elles de manière intelligente via des flux de données numériques. Nous recevons d'abord les données architecturales des bâtiments d'habitation sous forme virtuelle dans des modèles BIM constructifs en 3D à partir du logiciel système Allplan de Nemetschek, avant de produire en série à l'aide d'une robotique CFAO innovante et d'une automatisation poussée. Dans ce contexte, l'échange et le transfert optimaux d'informations pertinentes concernant les dessins, les stocks de matériaux, les stocks et la logistique revêtent une grande importance", explique Guilherme Zandona d'Ecoparque. Le système de production intelligent ITWO MES du spécialiste de l'automatisation RIB SAA Software Engineering est utilisé à cet effet. Dans une Smart Factory comme ici à Cascavel, tous les processus et toutes les machines sont commandés et surveillés de manière entièrement numérique.
Expansion nationale à tout le Brésil
"Aujourd'hui déjà, trois mois après les premiers murs et plafonds produits, nous constatons la grande qualité de construction que nous allons obtenir avec le nouveau système de construction dans le projet d'urbanisme de Cascavel", résume Ivan Barbosa d'Ecoparque. Après l'attribution de la commande, les ingénieurs de construction de Vollert ont continué à être entièrement impliqués dans le déroulement du projet. Un transfert de technologie et de connaissances complet et permanent a eu lieu avec Ecoparque. Une équipe supplémentaire de Vollert était en permanence sur place pour superviser la phase de montage et de mise en service. De plus, un expert expérimenté accompagne la surveillance de la production et l'assurance qualité après le démarrage de la production directement sur place à Cascavel. "Ces thèmes ont certainement joué un rôle décisif dans le fait que nous ayons misé sur le bon partenaire technologique en choisissant Vollert", résume Silvana Fagundes d'Ecoparque.
Ecoparque Bairros Integrados est un modèle et un exemple de développement urbain holistique et durable qui intègre les aspects environnementaux, sociaux et économiques afin de créer une ville vivable et respectueuse de l'environnement. Après le succès du projet pilote à Cascavel, l'expansion à d'autres régions du Brésil est maintenant à l'ordre du jour. "Nous avons créé un plan directeur sur la manière de concevoir un logement durable et abordable pour des millions de Brésiliens. Nous allons maintenant poursuivre cette vision de manière intensive", déclare le directeur général Francisco Simeão.
