Quão alto podemos construir? Materiais e métodos de construção para arranha-céus do futuro

Muitos planejadores urbanos preveem que até 2050, mais de 6 bilhões de pessoas viverão em cidades, e em lugares onde construir para fora não é uma opção, a única maneira de acompanhar a densidade crescente é construir. Construir mais alto sempre traz inúmeros desafios e também uma competição não tão sutil para que os escritórios de arquitetura tenham seu nome vinculado aos maiores edifícios. Quase tão rápido quanto um prédio é eleito um dos mais altos do mundo, outro vai para a prancheta, alguns anos depois levando o título. Embora o céu seja o limite, como isso afeta a construtibilidade dos projetos e quais proezas de métodos e materiais de construção nos permitiram construir nas nuvens?

Primeiro, é importante entender como definir tecnicamente edifícios altos. O Council on Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH) define dois subgrupos de edifícios que atingem alturas significativas. Um edifício "supertall" é definido como sendo 300 metros (984 pés) ou mais alto, e uma estrutura "megatall" atinge pelo menos 600 metros (1.968 pés) de altura. No ritmo de hoje, pelo menos um arranha-céu superalto é concluído anualmente, com 132 arranha-céus superaltos concluídos em junho de 2020. O Burj Khalifa ainda é o arranha-céu mais alto do mundo, medindo 2.722 pés ou pouco mais de meia milha. Recentemente, após 8 anos de construção, o Merdeka 118 na Malásia concluiu a construção e media apenas 500 pés mais curto que o Burj Khalifa. Prevê-se que o primeiro edifício de uma milha de altura do mundo possa ser concluído nos próximos 30 anos, trazendo também uma nova tendência de edifícios com mais de 3.200 pés de altura.

Edifícios altos vêm com todos os tipos de problemas mecânicos e estruturais. Quanto tempo as pessoas esperarão pelo elevador quando estiverem indo do saguão para o 200º andar? Como os edifícios gigantescos resistirão às forças naturais que podemos prever e às que não podemos? Muitos desses problemas são resolvidos hackeando os materiais e sistemas modernos com os quais já estamos familiarizados e criando outros que apoiem uma indústria de construção inovadora.

Um dos principais problemas ao construir estruturas altas é a capacidade de manter os materiais de construção próximos ao local, já que a pegada do edifício e a área circundante são normalmente pequenas, especialmente em áreas urbanas. Isso cria problemas para a construção de membros de estrutura, pois os painéis pré-moldados geralmente são trazidos para o local quando são finalizados devido à incapacidade de serem armazenados. No entanto, muitos empreiteiros agora estão usando um processo de construção de paredes basculantes, permitindo que eles despejem e montem os painéis no local e usando um guindaste para levantá-los no lugar.

Os arranha-céus também estão buscando alternativas de aço, mas à medida que o edifício aumenta de altura, seu peso se torna um problema significativo. O alumínio oferece uma alternativa leve com seu processo de extrusão fácil que permite que ele se adapte a uma variedade de formas para praticamente qualquer projeto de fachada. Ele também reage bem ao estresse de elementos estruturais internos e forças externas, como mudanças rápidas de temperatura e perturbações sísmicas de terremotos. A fibra de carbono é outro material emergente, também leve, mas apresenta fios longos que se entrelaçam para formar uma estrutura semelhante a um tecido. Como resultado, é significativamente mais resistente que o aço, permitindo sua aplicação em edifícios que recebem cargas de alto impacto. As fibras de carbono já estão entrando em elementos de concreto pré-moldado. Ao colocar a malha na mistura de concreto em vez da malha de aço tradicional, o peso total da unidade estrutural diminui, permitindo que ela seja levantada no lugar com segurança e segura, sabendo que mantém uma integridade estrutural significativa.

Ainda mais voltadas para o futuro são as ideias de como pode ser o futuro do concreto. O concreto permaneceu praticamente inalterado por centenas de anos. Embora seja extremamente durável, muitas pessoas estão pressionando por novas alternativas, pois continua a ser uma importante fonte de emissões de CO2. Alguns pesquisadores estão estudando bioconcretos, que têm a capacidade de curar suas próprias rachaduras adicionando bactérias de calcário que podem prolongar a vida útil do concreto por até duzentos anos. Mesmo a madeira, que parece improvável de ser usada como um elemento estrutural importante em uma estrutura megaall, está encontrando uma nova vida em estruturas de madeira laminadas cruzadas que lhe conferem resistência comparável ao aço. Para demonstrar as habilidades da madeira, a Sumitomo Forestry, uma empresa de design com sede no Japão, revelou recentemente seus planos para construir uma estrutura de madeira de 350 metros de altura em Tóquio. Edifícios mais altos estão apenas no horizonte, e os materiais e métodos de construção estão se atualizando rapidamente para tornar esses sonhos de quilômetros de altura uma realidade.