Se num post anterior abordei o “renascimento da madeira”, neste texto apresentarei os factos que considero mais importantes para consolidar alguns dos argumentos a favor da utilização da madeira na arquitectura.
A madeira é utilizada pelo Homem pelo mérito das suas próprias qualidades, mas os argumentos que são apresentados para nos convencer a escolher a madeira nem sempre surgem isentos de parcialidade. As empresas de produtos de madeira, em especial, anunciam a madeira como a oitava maravilha do mundo. É certo que estamos perante um material extraordinário, mas no âmbito da Arquitectura também o aço, o betão e o tijolo são materiais belíssimos.
Embora eu seja um adepto confesso da madeira, não sou "xilo-fundamentalista". Sei bem que a madeira não resolve todos os problemas que se colocam ao Arquitecto. Não acredito portanto num admirável mundo novo, em que este notável material substitui todos os outros que estamos habituados a utilizar. Considero mesmo que, por vezes, a madeira não é uma escolha adequada e quase sempre ela terá que ser utilizada em conjunção com outros materiais. As fundações de betão, por exemplo são necessárias em quase todas as construções. Na maior parte dos sistemas construtivos de madeira, não podemos prescindir dos ligadores e das ancoragens em aço. O aço, o betão, os cerâmicos e os têxteis são quase incontornáveis na Arquitectura.
A beleza e conforto dos ambientes e das formas arquitectónicas resultam de uma dosagem correcta entre os diversos materiais. Cada um está para a Arquitectura como os bons ingredientes estão para uma excepcional iguaria. Também numa orquestra as “madeiras” só têm a beneficiar com a companhia dos “metais”, das “cordas” e da “percussão”.
Penso que ficou claro que não pretendo vender madeira, mas sou obrigado a confessar que gosto muito de madeira, gosto da natureza, gosto de florestas, gosto de árvores e estou preocupado com a destruição do ambiente. Assim, decidi apresentar alguns dos factos que nos poderão ajudar a considerar a validade da madeira quando temos que escolher os materiais dos nossos projectos.
Quais são então as razões que nos poderão levar à excêntrica escolha da madeira como material estrutural? Embora pudesse apresentar dez, trinta ou sessenta factos, num esforço de síntese apresento apenas uma pequena selecção organizada em cinco grupos:
Conforto, Ambiente, Economia, Eficácia e Conhecimento. Provavelmente, por serem tão genéricos estes substantivos não nos dizem absolutamente nada. Vamos então aos factos:
1º Facto – A madeira é bela e confortável
Normalmente, os defensores da madeira argumentam com o conforto higrotérmico e acústico e com a qualidade do ar interior, proporcionados pelas soluções de madeira.
O facto mais relevante que podemos inequivocamente apontar é precisamente a qualidade isolante da madeira relativamente aos materiais estruturais concorrentes. Grosso modo, a madeira é 400 vezes mais resistente à condutividade térmica que o aço e 10 vezes mais termicamente resistente que o betão ou o tijolo. Esta qualidade pode ser determinante quando se trata de evitar pontes térmicas ou quando se utilizam sistemas construtivos de paredes exteriores portantes. Também o papel da madeira como regulador da humidade interior, devido à sua higroscopicidade, pode ser um factor de conforto. Revestimentos interiores de madeira permitem reduzir as flutuações da humidade interior até 50%, em comparação com soluções de gesso cartonado pintado .
O conceito amplo de bem-estar abrange dimensões tão subjectivas como a estética e o conforto visual. Mas é sabido que mesmo essas dimensões, se circunscritas a uma cultura e a grupos específicos, podem ser codificadas, objectivadas e estudadas. Assim, segundo diversas investigações sobre a relação entre psicologia e ambientes, conclui-se que o uso da madeira em espaços interiores comporta benefícios psicológicos através da emulação dos efeitos da estadia em espaços naturais exteriores. Os sentimentos de bem-estar proporcionados pela madeira podem ter influência na pressão arterial e no ritmo cardíaco, reduzindo em consequência o stress e a ansiedade.
É necessário alertar no entanto que um produto que induz o conforto sob um determinado ponto de vista, pode ser nefasto à luz de outros parâmetros. É o caso dos produtos de madeira que contêm adesivos que emitem gases prejudiciais à saúde. Um caso interessante ocorreu numa experiência de longo curso em Riga onde se comparavam diversos tipos de paredes. Uma construção com paredes de toros de madeira e isolamento térmico revelou-se como a melhor, tanto do ponto de vista do consumo energético como do ponto de vista do comportamento higrotérmico. No entanto, essa mesma solução acabou por se revelar aquela onde surgia a maior concentração de VOCs (Volatile Organic Compounds) devido ao verniz utilizado. Também o uso de adesivos, contendo resinas de ureia-formaldeído, especialmente em produtos prensados, como os painéis de partículas, os contraplacados e especialmente os MDF’s, pode contribuir para sintomas de asma, fadiga e reacções alérgicas. A mesma experiência serviu ainda para alertar para o risco de sobreaquecimento nos edifícios de madeira, quando sujeitos a exposição solar directa . Estas fragilidades podem, evidentemente, ser contornadas mediante o conhecimento dos riscos e através de correctas decisões de projecto.
Sobre o poder atractivo da madeira poderíamos mencionar Michael Green que disse uma vez que nunca tinha visto ninguém entrar nos seus edifícios e abraçar uma coluna de betão ou de aço, mas tinha sido exactamente isso que viu um dia fazerem num seu edifício de madeira . A relação entre a madeira e o Homem é descrita por Frank Lloyd Wright deste modo:
“It is the most humanly intimate of all materials. Man loves his association with it, likes to fill it under his hand, sympathetic to his touch and to his eye. Wood is universally beautiful to man.”
2 – A madeira é amiga do ambiente
A madeira é um material renovável, reciclável e reutilizável. A sua utilização na construção valoriza economicamente a floresta e é um incentivo à sua gestão sustentável. Quando usada eficazmente permite reduzir os resíduos e o consumo de energia em obra, proporcionando ao mesmo tempo uma maior economia de meios e de custos em eventuais processos de alterações e demolições.
Alguns estudos indicam que no sector residencial as soluções de madeira contabilizam menos energia incorporada que as soluções de estruturas de aço (menos 16%) e de betão armado (menos 17%) . Tomando como referência a construção de um metro quadrado de parede, investigadores polacos concluíram que as soluções de reticulados de madeira (wood frame) consomem apenas 270 MJ, em comparação com 875 MJ correspondentes às soluções de alvenaria . Outro estudo, comparando o ciclo de vida de uma habitação unifamiliar em Light Steel Frame (LSF) com outra em reticulados leves de madeira (Woodframe), concluiu que esta última apresenta um comportamento mais favorável . Joseph Kolbe no seu livro “Systems in Timber Engineering” comparou a energia necessária para produzir um pilar de 3 metros de altura, em diferentes materiais, suportando as mesmas cargas. Concluiu que um pilar de madeira com um peso de 60 Kg e um consumo de 60 KWh de energia equivale a um pilar de aço de 78 Kg e 561 KWh, e a um pilar de betão armado de 300Kg e 227 KWh, e ainda a um pilar de tijolos cerâmicos de 420 Kg e 108 KWh.
À madeira pode ainda atribuir-se a vantagem de permitir reduzir as emissões de Carbono das construções, tendo em conta a sua eficiência energética e o efeito de armazenamento de Carbono. Considera-se que, devido à fotossíntese, cada metro cúbico de crescimento de madeira absorve uma tonelada de CO2 e liberta cerca de 727Kg de O2. Assim, em vez de ser emitido para a atmosfera, o CO2 é armazenado nos elementos construtivos. Adicionalmente, como é prática normal em florestas bem geridas, as árvores abatidas são substituídas por outras que irão armazenar mais CO2 .
3 – A madeira significa economia
Em regiões como a América do Norte ou a Austrália ou ainda a Escandinávia, não há dúvida que as soluções de reduzida altura são mais económicas quando construídas em madeira, sendo por esse motivo utilizadas maioritariamente. Verificam-se percentagens significativas da sua utilização, neste tipo de edifícios, em países como os Estados Unidos da América, com 90% a 94%, o Canadá, com 76% a 85%, os países nórdicos, com 80 a 85% e a Escócia, com 60% .
Na Austrália, por exemplo, afirma-se que o uso de madeira, em vez de materiais convencionais, permite reduzir os custos de construção de apartamentos em até 25%. Em Portugal, não há estudos conclusivos, embora possam ser dadas algumas pistas. Uma investigação que efectuámos com o LNEC em 2012, “Caracterização da oferta de casas de madeira em Portugal” , questionou as empresas de casas de madeira sobre a relação entre os preços de casas de madeira e de construção corrente. Nas respostas, 40% das empresas afirmaram que o preço das casas de madeira seria inferior ao preço das casas de construção corrente, 36% consideraram que seria igual e 24% disseram que seria superior. Recentemente a Rusticasa, por exemplo, respondeu do seguinte modo a uma pergunta sobre preços: “(…) para vos dar uma estimativa/ intervalo de valores, conseguimos ter construções entre os 450€ e os 750€ por m2 (tendo por base uma casa de tipologia T3, com 200m2).” Para darmos outro exemplo, o Arquitecto Telmo Cruz referiu na Conferência “C-6 Construir em madeira” (ocorrida a 10.12.2010) que ao projectar uma moradia em madeira conseguia obter preços de cerca de €750/m2, considerados comparativamente melhores do que com outras soluções estruturais. O mesmo Arquitecto referiu ainda que noutro projecto (um Mercado) a opção pela estrutura de madeira foi justificada não só pelos custos, mas também pela sua eficiência global: a solução de madeira era 152 toneladas menos pesada que a solução de betão e 110 toneladas mais leve que a solução mista de aço e betão.
Uma economia que não deixa dúvidas, especialmente no contexto português, é a do tempo de construção. Uma casa de madeira, associando-se a sistemas de pré-fabricação será construída mais rapidamente que uma construção que recorra aos processos tradicionais. Claro que para sermos verdadeiros teremos sempre que admitir que esta não é uma propriedade exclusiva da madeira. A boa “performance” deve-se aqui à pré-fabricação. Entretanto se compararmos sistemas pré-fabricados em aço e em madeira, a leveza da madeira será um factor muito vantajoso. A madeira é mais fácil de transportar, manusear em obra e permite que sejam, sem dificuldade, efectuadas eventuais afinações e alterações em obra.
4 – A madeira é eficaz estruturalmente e construtivamente
O aço e o betão armado oferecem uma grande liberdade criativa, tendo sido acolhidos com muito entusiasmo pelos Arquitectos a partir do século XIX. As extraordinárias consolas obtidas por estes materiais, tão ao gosto dos Arquitectos modernos, não são o ponto forte da madeira. Mas a madeira tem muitos trunfos para apresentar, nomeadamente aqueles que derivam da sua, já mencionada, leveza.
A segurança em caso de sismo foi evidente por exemplo no sismo de Hyogo-ken Nambu, Kobe, no Japão em 1995, com uma intensidade de 6,8 na escala de Richter, no qual 6300 pessoas perderam a vida. De cerca de 8000 edifícios de reticulados de madeira (wood frame) alcançados pelo sismo, em nenhum se verificaram colapsos ou perdas de vidas humanas. A leveza, associada à flexibilidade possibilita que os componentes de madeira se deformem sem colapso, ao mesmo tempo que as forças horizontais e verticais são dissipadas pelos inúmeros componentes estruturais e ligadores existentes no sistema. Os múltiplos elementos construtivos, que compõem os reticulados, são responsáveis por uma redundância estrutural que proporciona a uma maior resistência.
Analisando as propriedades mecânicas da madeira e as do aço em relação ao seu peso observa-se que a madeira, livre de defeitos, com o mesmo peso do aço é 1,6 vezes mais resistente. No entanto, deve-se admitir que para a madeira classificada com algum tipo de anomalia, o comportamento de ambos os materiais acaba por ser muito similar . Para ficarmos com uma ideia mais clara acerca da leveza da madeira, podemos comparar elementos construtivos específicos como uma laje ou uma parede. Segundo dados de investigadores portugueses , um pavimento com vigas de madeira e soalho com um peso próprio de 40Kg/m2, corresponde a uma laje de betão armado com 315Kg/m2. No caso das paredes, uma solução de madeira com 75Kg/m2 compete com uma parede de alvenaria tradicional com 274Kg/m2.
A leveza da madeira não é apenas importante para a economia do transporte e da instalação. Devido a esta característica, as estruturas de madeira exigem fundações de menores dimensões já que as cargas que suportam são naturalmente inferiores às soluções em aço ou em betão. Segundo o “International Residential Code 2006”, as dimensões mínimas da largura das sapatas para habitações de 3 pisos, em madeira (wood frame) devem ter entre 12” a 23”, mas para o caso de edifícios de alvenaria, essas dimensões ascendem a valores entre 16” e 42” .
5 – A madeira é uma material cujas fragilidades podem ser contornadas
O incêndio e o ataque de xilófagos representam as duas maiores fragilidades da madeira.
Quanto ao fogo, hoje sabe-se o suficiente para projectar estruturas de madeira tendo em conta a sua segurança em caso de incêndio. Se não quisermos proteger as estruturas de madeira com elementos sacrificiais (ou seja protectores), a resistência ao fogo resulta de um cálculo adequado da secção dos componentes de madeira. Assim, a secção residual, depois to tempo previsto de combustão, deve ser suficiente para suportar as solicitações estruturais consideradas. Passados 4 a 5 minutos após o início da combustão forma-se uma camada carbonizada que tem uma boa propriedade de isolamento e metade do calor específico da madeira. Com o aumento da espessura da madeira, o tempo para alcançar o interior de uma peça cresce quadraticamente, limitando a progressão do fogo e a degradação das propriedades mecânicas dos componentes. É possível alcançar resistências ao fogo de 90 minutos, mediante um correcto dimensionamento, uma boa concepção dos detalhes e uma particular atenção às ligações entre componentes.
Para o pré-dimensionamento das estruturas de madeira podem ter-se em conta rácios teóricos de combustão que estão disponibilizados no Eurocódigo 5 (EC5-1-2). Embora sabendo que estes rácios conduzem a soluções conservadoras, para cada face exposta ao fogo e sem protecção antifogo, devem ser considerados os valores de 0,8mm/min para as madeiras resinosas, 0,7mm/min para Glulam de resinosas e LVL e 0,55min/mm para madeiras de folhosas e Glulam de folhosas.
Muitos países viram nos últimos anos uma alteração nos regulamentos contra riscos de incêndio. Por exemplo na Austrália, até 2016, quando se pretendia construir edifícios em madeira com mais de 3 pisos era necessário utilizar uma solução complexa e muito cara. Actualmente a construção em madeira até 8 pisos, ou 25 metros, está já prevista no National Construction Code (NCC) . Nos últimos anos, em grande parte devido ao desenvolvimento das estruturas Glulam e CLT, assiste-se a uma interessantíssima corrida ao recorde da mais alta torre em madeira. Na Noruega construiu-se a torre Treet, de habitação, com 14 pisos e 49 metros de altura. Em Vancouver ergue-se o Brock Commons, uma residência de estudantes, com 18 pisos e 53 metros de altura . Para Londres projecta-se já a Oakwood timber tower com 80 pisos e 300 metros de altura, mas Tóquio não quis ficar atrás e está já em desenho a torre W350, de 350 metros de altura, com 90% de madeira na sua estrutura híbrida.
Mas quanto tempo dura uma estrutura de madeira? A durabilidade requer, antes de mais, uma concepção criteriosa que tenha em conta o acesso da água aos componentes da construção. Manter a madeira seca e ventilada é por isso uma das preocupações fundamentais a ter na elaboração dos projectos. Os elementos estruturais em contacto com o ambiente exterior devem ser protegidos da chuva ou afastados do solo, e só quando tal não é possível se deve recorrer a tratamentos adicionais. Para os revestimentos exteriores, os tratamentos químicos podem evitar-se, podendo-se recorrer a madeira termo-tratada, ou a pinturas, ou ainda à escolha de espécies duráveis. Através do uso foi-se reconhecendo algumas espécies como sendo as mais duráveis. Na América do Norte, por exemplo, o Cedro tem uma aura de durabilidade que o levou a ser escolhido para as “shingles” das coberturas tradicionais. A durabilidade do cerne do Cedro vermelho (Western Red Cedar) e do Cedro Amarelo (Pacific Coast Yellow Cedar) deve-se aos extractivos (químicos naturais) que impedem o crescimento de fungos. Em Portugal, embora conheçamos espécies duráveis como o Castanho, a Casuarina, o Aderno, a Oliveira, a Robínia, o Teixo, o Cipreste, ou o Cedro, não existe uma produção comercial significativa que nos permita tirar actualmente partido delas.
A madeira é então um material sensível cuja durabilidade depende da sensibilidade dos vários intervenientes numa obra de arquitectura. O dono da obra deve exigir uma obra durável. O Arquitecto deve projectar, “protegendo a madeira através do desenho”. O Engenheiro, para além do conhecimento científico do cálculo de estruturas, deve complementar e informar as preocupações do arquitecto. Ao construtor assiste não só a responsabilidade da boa execução e da protecção das madeiras em obra, mas também a de verificar a racionalidade das soluções construtivas propostas. Ao habitante, que em último grau será o inspector permanente da obra acabada, exige-se uma cultura de verificação e manutenção.
Nas recomendações do Canadian Wood Council, “Tips for Durable Wood Building Envelopes”, diz-se que não devemos acreditar que os edifícios que construímos sejam demolidos daqui a 30 anos, devemos antes projectar de modo a que os edifícios possam durar 200 anos.
Luis Morgado