Na floresta: a ascensão de arranha-céus sustentáveis

Os edifícios altos representam um desafio único à sustentabilidade porque oferecem impactos ambientais positivos e negativos. Os impactos positivos incluem a redução da expansão urbana, a promoção de transportes alternativos e a permissão do uso eficiente de energia à escala distrital. Mas estes benefícios têm o custo da emissão de mais dióxido de carbono para produzir os materiais necessários e construir o edifício.

Arranha-céu regenerativo de 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 por metro quadrado. Isto ocorre porque a estrutura é geralmente responsável pela maior parte da pegada de carbono incorporada de um edifício, e os edifícios altos requerem mais estrutura para suportar a sua altura.

Os edifícios altos têm sido normalmente construídos com aço ou betão, 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 Oregon State University lançaram recentemente um projeto de pesquisa investigando as características de desempenho de um sistema híbrido de piso estrutural de madeira e concreto que pode oferecer à indústria uma alternativa tradicional de construção em placa plana.

Alto crescimento, baixos custos

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

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

Observaram também uma maior aceitação, dentro da comunidade de engenharia, de estruturas híbridas, com a madeira sendo combinada com materiais como aço e/ou concreto.

Na verdade, uma das conclusões do relatório foi que os edifícios construídos com esses materiais poderiam potencialmente produzir forças de inércia mais baixas durante os sismos, além de serem mais flexíveis e menos propensos a sofrer danos significativos.

Além disso, o tratamento moderno da madeira nos edifícios permite atingir as classificações de incêndio necessárias para a construção prática.

Os gigantes madeireiros 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 das infraestruturas altas. A Noruega tem liderado esta 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 utilizando 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 MLC e foi responsável pela produção e instalação de colunas, vigas e diagonais de MLC para o sistema portante primário.

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

Construção conjunta

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

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

Em termos das credenciais de sustentabilidade do edifício, os promotores dizem que as florestas da Áustria demoraram apenas uma hora e 17 minutos para recuperar o volume de abetos utilizados na sua construção.

Um dos fornecedores de madeira da torre, a Hasslacher, trouxe 800 colunas de madeira laminada colada e 14.400m2 de CLT para elementos de parede externa. Ao todo, foram necessários apenas 50 caminhões para a entrega.

O concreto utilizado na construção do HoHo Wien é utilizado em uma forma conhecida como XC, um composto madeira-concreto. Estes foram fixados aos núcleos do edifício ou estrutura do edifício e ligados a suportes de parede externos feitos de madeira maciça.

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 compósitos ao canteiro de obras.

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

Movimento de madeira em massa

Em 2017, o Conselho de Edifícios Altos e Habitat Urbano publicou ‘Tall Timber: A Global Audit. O estudo foi responsável por todos os 48 projetos conhecidos de madeira maciça de sete andares ou mais que foram propostos, estavam em construção ou foram concluídos.

O movimento da madeira maciça ganhou um impulso significativo desde então, com mais de 200 edifícios de madeira maciça em todo o mundo com sete andares ou mais. A madeira passou por avanços notáveis em suas capacidades tecnológicas.

Recentemente, Ramboll e o estúdio de arquitetura Haptic Architects formaram uma parceria para explorar o desenvolvimento sustentável através de uma torre modular regenerativa.

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

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

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

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

“Em vez de demolir todo o edifício”, acrescenta o especialista em arranha-céus Ramboll, “os módulos obsoletos podem simplesmente ser substituídos por novos, sem restrições horizontais ou verticais, para cumprir novos requisitos espaciais. Incorporar flexibilidade e adaptabilidade na filosofia de construção oferece uma oportunidade para fazer progressos reais 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 baseou-se em manter a pegada de carbono ao mínimo. Aqueles que estão por trás da estrutura sustentável esperam criar um novo precedente na indústria da construção.

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

A especialista em cofragens e cofragens Meva destaca que, embora a madeira seja uma escolha mais ecológica para algumas aplicações, esta precisa de ser equilibrada com o impacto ambiental da desflorestação para colher o material e os resíduos criados a partir das cofragens de contraplacado.

A cofragem de contraplacado armazena carbono prejudicial no próprio material, protegendo assim o ambiente. Além disso, também pode ser colhido e produzido localmente, para que o material não precise viajar tão longe até o local – o que economiza emissões dos veículos de transporte.

Com o aumento da popularidade das suas propriedades sustentáveis, aumenta a procura, o que está a alimentar a desflorestação e a criar 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 exploração madeireira ilegal representando 40-50% de toda a exploração madeireira em alguns casos.

A WWF acrescenta que, como as florestas armazenam grandes quantidades de carbono, a destruição destas áreas contribui para o aquecimento global ao libertar carbono na atmosfera – cerca de 15% das emissões globais de gases com efeito de estufa são causadas pela desflorestação.

Tecnologia inteligente na construção em madeira

O especialista em arranha-céus da Ramboll acredita que a integração com o ambiente digital é uma ferramenta poderosa para criar soluções sustentáveis para arranha-céus.

“Prédios altos podem ser projetados como plataformas para aproveitar ao máximo a tecnologia inteligente mais recente e futura. Milhares de sensores inteligentes alimentam dados para os sistemas integrados de gerenciamento de edifícios para permitir que o edifício se adapte e otimize para melhorar a eficiência energética, a segurança e a 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.”