O recente artigo de Archi.ru sobre a casa de madeira de 8 andares do arquiteto Gert Wingord em Estocolmo (9 andares, se você contar o sótão) causou uma reação animada de nossos leitores. Decidimos desenvolver este tópico e falar sobre edifícios feitos de madeira com oito andares de altura ou mais - sobre como são construídos e se a madeira pode competir com o concreto armado.
Tecnologias
Os edifícios de madeira com vários pisos são erguidos com a tecnologia de Cross-laminated wood ou X-lam - a partir de painéis colados em cruz de grandes dimensões (painéis CLT), que fazem todo o trabalho das colunas, vigas e caibros do sistema tradicional. Madeira Spruce é geralmente usada para sua fabricação. Lamelas de madeira secas de 10 a 45 mm de espessura sob uma pressão de pelo menos 0,6 N / mm2 são coladas umas às outras usando um aglutinante sem resinas de fenol-formaldeído. Devido ao arranjo perpendicular das fibras, a anisotropia da madeira é nivelada, o efeito de secagem é reduzido a quase um mínimo e a capacidade de suporte é significativamente aumentada. Na maioria das vezes, os painéis são usados com 3 a 7 camadas de espessura.
No mesmo local, na produção, a partir dos elementos resultantes de acordo com desenhos cuidadosamente elaborados, são recortados painéis com todas as aberturas necessárias, em alguns casos até com canais para fiação elétrica e comunicações. As dimensões máximas possíveis são 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, mas geralmente têm comprimento reduzido: a limitação de tamanho impõe a necessidade de transporte.
Em seguida, todos os painéis são marcados e transportados para o canteiro de obras junto com um diagrama de montagem detalhado. Esta é uma das etapas mais longas, já que muitas vezes materiais de madeira de grande porte viajam não apenas de um país para outro por terra, mas também cruzam o oceano: por exemplo, para um edifício residencial em Melbourne, as estruturas de suporte foram feitas na Áustria.
No canteiro de obras, resta montar todos os elementos na seqüência correta - e essa é uma tarefa bastante difícil, admitem os engenheiros: a maioria dos erros é cometida durante a montagem. Mas se eles puderem ser evitados, o processo será muito mais fácil e rápido do que na construção de edifícios tradicionais de concreto armado. Quatro construtores e um guindaste montaram um prédio de madeira de 8 a 10 andares em 9 a 10 semanas, trabalhando vários dias por semana. Essas interrupções no trabalho estão associadas a um fornecimento faseado de painéis: se todo o conjunto fosse trazido de uma vez, um hangar separado seria necessário para armazenar os materiais de construção. Como resultado, cerca de 3 dias úteis por andar - é assim que correu a construção do edifício em Murray Grove, em Londres. Além da rapidez, a construção de edifícios de madeira de vários andares distingue-se pela limpeza do canteiro de obras e pelo relativo silêncio do processo de instalação.
As maiores cargas na estrutura surgem nas juntas entre os painéis das paredes e nos pontos de apoio às paredes do teto. Os painéis são conectados entre si por meio de pinos, placas de aço e uma série de parafusos cruzados, às vezes até 550 mm de comprimento.
Uma das vantagens indiscutíveis das estruturas modernas feitas de painéis CLT é a sua relativa leveza com alta capacidade de carga: o baixo peso facilita o transporte, reduz a carga na fundação e agiliza o processo de instalação. Levando em consideração o tempo gasto na produção e o tempo de montagem direta no local, tudo junto sai duas vezes mais rápido do que na construção de sistemas tradicionais.
Os painéis colados possuem altas qualidades acústicas: apresentam densidade significativamente maior do que a madeira maciça e as tolerâncias de encaixe no canteiro de obras não ultrapassam +/- 5 mm, enquanto no concreto armado são de 10 mm. Este ajuste apertado aumenta a estanquidade ao ar, reduz a perda de calor e facilita a união de elementos estruturais.
Entre outras coisas, os fabricantes e arquitetos enfatizam a compatibilidade ambiental desta tecnologia. A madeira é um recurso natural que se renova mais rápido do que é consumido. As árvores absorvem dióxido de carbono e, durante a vida da árvore, ele se acumula (sequestra) até que a planta comece a apodrecer, se decompor ou queimar: então, o CO2 é liberado de volta para o solo e para a atmosfera. Assim, se uma árvore sadia com carbono acumulado for utilizada na construção, o retorno do dióxido ao meio ambiente não ocorrerá. Um metro cúbico de madeira irá armazenar uma tonelada de CO2, e uma nova árvore crescerá no lugar da árvore derrubada. No final de sua vida, os prédios de madeira são muito fáceis de desmontar e reciclar, reaproveitar ou até mesmo se tornar uma fonte de energia, por exemplo, como combustível fóssil. Substituir madeira por parte do volume de aço ou concreto armado atualmente usado na construção - materiais que consomem muita energia na produção - pode levar a reduções significativas nas emissões de CO2.
Resistência ao fogo
Muitas pessoas questionam a segurança contra incêndio de edifícios de madeira de vários andares. Claro, a madeira queima, mas o aço não, mas o grau de inflamabilidade não é um indicador de resistência ao fogo. A madeira possui baixa condutividade térmica e pode manter a integridade da estrutura por muito tempo. É muito difícil atear fogo a uma tora, viga ou painel de madeira grosso, mas se pegar fogo, queima muito lentamente e em um padrão previsível.
Quando a madeira esquenta a partir de cerca de 280 ° C, uma camada carbonizada se forma em sua superfície, que arde e isola o núcleo, complicando o fluxo de oxigênio no interior, o que retarda o processo de combustão. A madeira sólida queima a uma velocidade de cerca de 0,5–0,8 mm por minuto: por exemplo, 30–50 mm da camada externa queimará de uma viga de 200 mm em 60 minutos. O perigo de colapso ocorre a cerca de 500 ° C, uma vez que a esta temperatura a camada protetora de carbono aquece e inflama. O limite de resistência ao fogo - o período de tempo durante o qual uma estrutura de madeira mantém sua capacidade de suporte de carga - depende do tamanho de sua seção transversal e dimensões: quanto maiores as dimensões, mais difícil é a ignição e mais lento o processo de combustão é.
Nas mesmas temperaturas, o aço não combustível, mas condutor de calor, derrete, deforma-se em diferentes direções e, a cerca de 450–500 ° C, perde sua capacidade de carga. Uma estrutura de aço não tratada pela proteção contra incêndio desmorona em até 15 minutos após o início do incêndio, e é impossível calcular exatamente onde o colapso ocorrerá. Portanto, a principal vantagem da construção em madeira em caso de incêndio é o aumento da resistência ao fogo e previsibilidade de comportamento.
Por que isso é importante? Se ocorreu um incêndio e não foi possível neutralizar sua fonte, é necessário retirar as pessoas do prédio: para que a evacuação seja bem-sucedida, é necessário saber exatamente por quanto tempo a estrutura manterá sua integridade e onde entrará em colapso.. Ao queimar estruturas de madeira, esse tempo é calculado e o local de seu colapso é previsível. Além disso, a queima de madeira produz uma quantidade moderada de fumaça que raramente é tóxica. Essas propriedades naturais, aliadas a modernas tecnologias refratárias, apresentam bons resultados.
Para prevenir incêndios, as estruturas são tratadas em fábrica com retardadores de fogo e, para neutralizar a fonte, são instalados sistemas de alerta e sistemas de aspersão.
Casas de madeira mais altas
8 andares: Bridport House, Londres
Bridport Pl London
Arquitetos Karakusevic Carson
Na escolha do tipo de moldura de sustentação, os arquitectos guiaram-se pelos critérios do peso da estrutura: um tubo de esgoto do século XIX corre por baixo do canteiro de obras, que teve de ser preservado. Um edifício tradicional de concreto armado seria inaceitavelmente pesado, então os painéis laminados cruzados foram escolhidos.
A Bridport House substituiu a antiga casa de 5 andares dos anos 1950. Existem 41 apartamentos no edifício, os residentes do primeiro andar têm acesso próprio à rua e aos pátios e os residentes dos 33 apartamentos restantes têm varandas espaçosas. A fachada é revestida a tijolo e as varandas salientes revestidas a folhas de cobre. A estrutura estrutural do prédio, feita de painéis laminados cruzados, foi montada em 12 semanas.
9 andares: Stadthaus
24 Murray Grove Londres
Waugh Thistleton Architects
O Murray Grove 24 de Londres tem nove andares de 29 apartamentos de dois tipos diferentes: unidades comerciais de propriedade de inquilinos e unidades alugadas do Metropolitan Housing Trust. O bloco social ocupa os quatro primeiros andares, o bloco comercial ocupa os cinco últimos, e esses blocos estão totalmente isolados um do outro.
A passagem de um bloco a outro reflete-se no desenho das fachadas: ao nível do 4º piso, os painéis cinzentos são substituídos pelos brancos. A fachada é revestida com 5000 painéis (1200 mm x 230 mm), dos quais 70% são resíduos reciclados da indústria da madeira. Seu desenho se assemelha ao jogo de luz e sombra criado durante o dia nas fachadas dos edifícios e árvores circundantes.
Apesar de a tecnologia de construção a partir de painéis colados ser mais cara do que o concreto armado tradicional, ela ajuda a economizar no canteiro de obras. Por exemplo, levaria cerca de 72 semanas para erguer uma estrutura semelhante de concreto armado, enquanto esta construção foi concluída em 49. Neste caso, a própria estrutura de suporte foi montada por quatro construtores em 27 dias úteis, trabalhando 9 semanas, 3 dias cada. Além disso, não houve necessidade de usar um guindaste de torre caro: eles conseguiram com elevação móvel e andaimes para o trabalho de revestimento da fachada.
Você pode ler mais sobre o planejamento espacial e o componente ambiental do projeto.
aqui.
9 andares: Via Cenni, Milão
Rossiprodi Associati s.r.l.
Pela primeira vez, uma estrutura alta feita de painéis laminados cruzados é usada em uma região sujeita a terremotos: nos arredores de Milão, a probabilidade de terremotos não é muito alta, mas ainda existe, e a tecnologia X-Lam atende todos os requisitos de construção em tais áreas.
O complexo residencial com uma área total de 17.000 m2 é composto por quatro torres de 9 pisos ligadas por um estilóbato de 2 pisos. O complexo possui 124 apartamentos com áreas de 2 a 4 quartos (de 50 a 100 m2). As torres de 13,6 x 19,1 m de planta e 27,95 m de altura são do mesmo tipo, mas não iguais: a aparência individual é formada pelo padrão das varandas.
A espessura estrutural das paredes diminui em 20 mm a cada dois ou três andares: no primeiro é de 200 mm, no nono - 120 mm. Pisos - 200 e 230 mm (7 camadas). Vãos menores que 5,8 m são cobertos por um painel de 5 camadas de 200 mm, e vãos menores que 6,7 m são cobertos por um painel de 7 camadas de 230 mm. Os painéis são unidos por meio de parafusos de conexão especiais de 200 a 550 mm de comprimento.
A área onde o edifício está localizado é uma série de casas de fazenda italianas tradicionais de um lado, e um complexo de edifícios administrativos urbanos, comerciais, industriais e comerciais do outro. A ideia do projeto era combinar esses dois tipos de desenvolvimento e criar um espaço de fronteira - uma transição da tipologia urbana para a rural. Devido à presença na casa de apartamentos de diferentes tipologias (de 65 m2 a 125 m2) e espaços públicos para diversos fins, os arquitectos pretendiam criar um ambiente propício ao surgimento de uma comunidade local e criar um centro de atracção para o toda a área.
10 andares: Forté, Melbourne
807 Bourke Street, Victoria Harbour
Desenvolvedor - Lend Lease
Com 32,17 m de altura, o Forté é considerado o edifício de madeira mais alto do mundo: possui 10 andares, erguidos em apenas 11 meses, e demorou 38 dias úteis para instalar a estrutura de suporte de madeira. A casa tem 23 apartamentos: 7 de um quarto (59 m2), 14 de dois quartos (80 m2) e 2 coberturas de dois quartos (102 m2).
A fundação e o primeiro andar são de concreto armado: além de transferir a carga para o solo, protege a parte de madeira sobreposta do problema típico da região - os ataques de cupins. Todos os outros elementos são feitos de painéis laminados cruzados - de paredes e tetos a poços de elevadores e escadas. Paredes - Painéis de 5 camadas de 128 mm com gesso refratário de 13 mm em ambas as faces. Pisos - Painéis de 146 mm com camada de gesso refratário de 16 mm. O limite de resistência ao fogo dessas estruturas é de 90 minutos. A parede externa, próxima ao local adjacente em 6 metros, é espessada para proteção adicional contra incêndio nesta direção. A fixação metálica dos painéis às paredes é escondida por uma betonilha. O elevador e as escadarias são feitos em paredes duplas: segundo os cálculos dos projetistas, em caso de desabamento de uma parte do edifício, estes poderão manter a sua integridade e capacidade de carga.
As fachadas são revestidas a painéis de alumínio, as varandas, continuação dos painéis de pavimento, são revestidas com membrana impermeabilizante de poliuretano e posteriormente com azulejos ao longo da betonilha. Painéis CLT de madeira são deixados abertos apenas nos tetos das galerias e em uma parede no interior de cada apartamento.
Nas loggias existe um local para mini-jardins, e a precipitação é recolhida e utilizada para necessidades técnicas, incluindo no sistema de aspersão.
14 andares: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
Construção em andamento na cidade norueguesa de Bergen
Casa de madeira de 49 metros - a mais alta do mundo hoje. Metade dos 62 futuros apartamentos já foi vendida e, em outubro de 2015, os locatários devem se instalar em seus 14 andares.
Todas as cargas verticais são suportadas por treliças de madeira verticais gluelam (colunas com seções 495 x 495 mm e 405 x 650 mm, cintas - 406 x 405 mm), e escadas, vãos de escadas e elevadores, paredes e tetos são erguidos a partir de painéis CLT. O período de resistência ao fogo do sistema de mancal principal (treliças) é de 90 minutos, do secundário (painéis CLT) - 60 minutos.
Um dos principais objetivos do projeto era encontrar uma maneira de resistir às fortes estruturas de madeira às fortes ventos da cidade litorânea. Para adicionar massa ao edifício, para aumentar a rigidez ao conectar as treliças entre si e para reduzir a amplitude de oscilação, três lajes de concreto foram adicionadas como lajes - ao nível do quinto e décimo andares e como um telhado. Assim, a deflexão horizontal máxima das treliças no topo do edifício é de 71 mm, que é 1/634 da altura do edifício: isto satisfaz o padrão norueguês de 1/500.
O tempo ventoso e úmido influenciaram não só a solução construtiva, mas também o aspecto da casa: as fachadas norte e sul são envidraçadas, as fachadas oeste e leste são revestidas com painéis de metal.
Futuro possivel
O custo das construções feitas com painéis CLT ainda é bastante elevado. Isso se deve principalmente ao número limitado de participantes no mercado: existem apenas 2-3 grandes fabricantes no mundo, e uma grande parte dos custos recai no transporte de materiais da Áustria - o principal fornecedor - em todo o mundo. Ironicamente, além dos custos financeiros, isso "fornece" uma emissão significativa de CO2 - que foi tão diligentemente evitada transformando a madeira em um material de construção.
Mas os defensores da tecnologia CLT não desanimam: eles estão confiantes de que o futuro pertence aos arranha-céus de madeira. Combinando um núcleo de concreto armado com um sistema de suporte secundário de madeira, ou, inversamente, postes e vigas de madeira com tetos monolíticos, edifícios de 25-30 ou mesmo 40 andares podem ser erguidos. São efectuados inúmeros cálculos de engenharia, comprovada a possibilidade de se construir um edifício deste tipo em apenas uma semana, são apresentados trabalhos científicos ao público e estão a ser desenvolvidas possíveis soluções arquitectónicas para edifícios de madeira.
O arquiteto canadense Michael Green, um dos mais famosos promotores da ideia da construção de arranha-céus de madeira, espera que sua Vancouver natal se torne o líder em número de arranha-céus de madeira, e a era do concreto armado acabe depois século 20: “Nunca vi pessoas entrando em um dos meus prédios, abraçaram uma coluna de aço ou concreto, mas fizeram isso com uma de madeira!”
