Na floresta: A ascensão dos edifícios altos sustentáveis

Prédios altos representam um desafio único para a sustentabilidade porque oferecem impactos ambientais positivos e negativos. Impactos positivos incluem a redução da expansão urbana, a promoção de transporte alternativo e a permissão do uso eficiente de energia em escala distrital. Mas esses benefícios vêm ao custo de emitir mais dióxido de carbono para produzir os materiais necessários e construir o edifício.

Arranha-céu regenerativo da Haptic e Ramboll (Foto: Forbes Massie Studio)

A pegada de carbono incorporada de um edifício alto é significativamente maior do que a de edifícios baixos em uma base por metro quadrado. Isso ocorre porque a estrutura geralmente é responsável pela maior parte da pegada de carbono incorporada de um edifício, e edifícios altos exigem mais estrutura para suportar sua altura.

Edifícios altos geralmente são construídos com aço ou concreto, mas e se houvesse uma alternativa que pudesse aumentar o impacto positivo dos arranha-céus?

A empresa de arquitetura e engenharia Skidmore, Owings & Merrill e pesquisadores da Universidade Estadual do Oregon lançaram recentemente um projeto de pesquisa que investiga as características de desempenho de um sistema de piso estrutural híbrido de madeira e concreto que pode oferecer ao setor uma alternativa tradicional de construção com placa plana.

Arranha-céus, custos baixos

O objetivo do projeto de pesquisa era estudar sistemas estruturais conceituais para edifícios altos que fossem tão sustentáveis quanto possível, mas permanecessem competitivos em termos de custos com técnicas de construção contemporâneas.

Os autores do estudo observaram que sistemas estruturais antes considerados impraticáveis com madeira agora são viáveis, devido às suas propriedades de engenharia aprimoradas.

Eles também observaram uma maior aceitação, na comunidade de engenharia, de estruturas híbridas, com madeira sendo combinada com materiais como aço e/ou concreto.

De fato, uma das conclusões do relatório foi que edifícios construídos com esses materiais poderiam potencialmente produzir forças de inércia menores durante terremotos, além de serem mais flexíveis e menos propensos a sofrer danos significativos.

Além disso, o tratamento moderno da madeira dentro de edifícios permite que ela atinja as classificações de resistência ao fogo necessárias para construções práticas.

Gigantes da madeira da Europa

Prédios altos construídos com madeira têm aparecido com mais frequência nas cidades, à medida que as empresas desenvolvem novos produtos, técnicas e materiais para aumentar a sustentabilidade da infraestrutura alta. A Noruega tem liderado essa tendência, finalizando a torre Mjøstårnet em Brumunddal em 2019.

Este edifício histórico – oficialmente a estrutura de madeira mais alta do mundo, com 85,4 m – demonstra que tais edifícios podem ser construídos usando recursos locais, fornecedores e materiais sustentáveis.

Moelven Limtre desempenhou um papel fundamental na construção da torre. A empresa produz o laminado de madeira conhecido como glulam e foi responsável por produzir e instalar colunas, vigas e diagonais de glulam para o sistema de suporte de carga primário.

Os poços dos elevadores e as varandas foram construídos com madeira laminada cruzada (CLT), o que lhes confere resistência adicional, estabilidade dimensional e rigidez, enquanto lajes de madeira foram utilizadas nos pisos até o nível 11.

Construção unida

A torre de madeira HoHo Wien em Viena, Áustria, tem 84 m de altura

A torre de madeira HoHo Wien em Viena, Áustria, é similarmente impressionante, e apenas 140 cm mais curta que Mjøstårnet. Cerca de 75% da estrutura total é feita de madeira.

Em termos de credenciais de sustentabilidade do edifício, os desenvolvedores dizem que as florestas da Áustria levaram apenas uma hora e 17 minutos para regenerar o volume de abeto usado em sua construção.

Um dos fornecedores de madeira para a torre, Hasslacher, trouxe 800 colunas de madeira laminada colada e 14.400 m2 de CLT para elementos de parede externa. No total, apenas 50 caminhões foram necessários para a entrega.

O concreto usado na construção do HoHo Wien é utilizado em uma forma conhecida como XC, um composto de madeira e concreto. Eles foram fixados aos núcleos do edifício ou estrutura do edifício e conectados com suportes de parede externos feitos de madeira sólida.

A empresa de concreto Kirchdorfer trabalhou com um especialista em embalagens, Mayr-Melnhof, para desenvolver a solução XC e entregou mais de 1.000 elementos compostos ao canteiro de obras.

No caso de ambas as torres, uma combinação de elementos avançados de madeira e pensamento integrado foi essencial para seu sucesso sustentável.

Movimento de madeira em massa

Em 2017, o Council on Tall Buildings and Urban Habitat publicou 'Tall Timber: A Global Audit. O estudo contabilizou todos os 48 projetos de madeira maciça conhecidos de sete andares ou mais que foram propostos, estavam em construção ou foram concluídos.

O movimento de madeira em massa ganhou um impulso significativo desde então, com mais de 200 edifícios de madeira em massa ao redor do mundo, com sete andares ou mais. A madeira passou por avanços notáveis em suas capacidades tecnológicas.

Recentemente, a Ramboll e o estúdio de arquitetura Haptic Architects fizeram uma parceria para explorar o desenvolvimento sustentável por meio de uma torre modular regenerativa.

Um especialista em arranha-céus da Ramboll diz que, para reduzir o carbono, a estrutura principal é centrada em uma estrutura de madeira composta por decks rígidos de três andares, com cada deck rígido ou permanente suportando três decks intermediários macios ou temporários.

No arranha-céu regenerativo da Haptic e da Ramboll, módulos obsoletos podem ser substituídos (Foto: Forbes Massie Studio)

“O arranha-céu regenerativo usa pisos duros, que são revestidos com madeira laminada cruzada (CLT). As estruturas de suporte de carga são feitas usando uma combinação de seções de madeira laminada colada e aço reciclado”, disse um especialista em arranha-céus da Ramboll.

Ao adotar essa abordagem para construção de arranha-céus, foi possível considerar os módulos em termos de volume, não de área de piso, aumentando a flexibilidade e a adaptabilidade de toda a estrutura.

“Em vez de demolir o edifício inteiro”, acrescenta o especialista em arranha-céus da Ramboll, “módulos obsoletos podem ser simplesmente substituídos por novos, sem restrições horizontais ou verticais, para atender a novos requisitos espaciais. Incorporar flexibilidade e adaptabilidade à filosofia de construção fornece uma oportunidade de fazer um progresso real em direção a edifícios altos sustentáveis.”

Como as estruturas são projetadas para durar muito tempo, a escolha do material de construção para a construção modular de arranha-céus foi baseada em manter a pegada de carbono no mínimo. Aqueles por trás da estrutura sustentável esperam criar um novo precedente na indústria da construção.

“Em teoria, adotar essas filosofias de construção poderia levar a edifícios que poderiam durar para sempre”, acrescenta o especialista em arranha-céus da Ramboll.

O especialista em cimbres e fôrmas Meva destaca que, embora a madeira seja uma escolha mais ecológica para algumas aplicações, isso precisa ser equilibrado com o impacto ambiental do desmatamento para coletar o material e os resíduos criados pelas fôrmas de compensado.

A fôrma de compensado armazena carbono prejudicial dentro do próprio material, protegendo assim o meio ambiente. Além disso, ele também pode ser colhido e produzido localmente, para que o material não tenha que viajar tão longe até o local – o que economiza emissões de veículos de transporte.

Com o aumento da popularidade de suas propriedades sustentáveis, vem o aumento da demanda, o que está alimentando o desmatamento e criando um equilíbrio ecológico, diz Meva. De acordo com a World Wildlife Foundation (WWF), o comércio de produtos florestais aumentou significativamente nas últimas cinco décadas, com a extração ilegal de madeira representando 40–50% de toda a extração de madeira em alguns casos.

O WWF acrescenta que, como as florestas armazenam grandes quantidades de carbono, a destruição dessas áreas contribui para o aquecimento global ao liberar carbono na atmosfera – cerca de 15% das emissões globais de gases de efeito estufa são causadas pelo desmatamento.

Tecnologia inteligente na construção em madeira

(Foto: Tide)

À medida que os projetos se tornam cada vez mais ambiciosos, a tecnologia de construção está se desenvolvendo em um ritmo que demonstra sua capacidade de dar suporte a ideias novas e ousadas. O especialista em arranha-céus da Ramboll acredita que a integração com o ambiente digital é uma ferramenta poderosa para criar soluções sustentáveis de arranha-céus.

“Edifícios altos podem ser projetados como plataformas para aproveitar ao máximo a mais recente e futura tecnologia inteligente. Milhares de sensores inteligentes alimentam dados para os Sistemas de Gerenciamento de Edifícios integrados para permitir que o edifício se adapte e otimize para melhor eficiência energética, segurança e proteção.

“Usar essas estratégias de forma integrada cria valor tanto para nossos clientes quanto para a sociedade como um todo – e fornece um modelo para um arranha-céu sustentável.”