Blog do Estúdio BIM

Vedação externa para Mudanças Climáticas

À medida que o clima “extremo” se torna mais comum, os fechamentos externos (paredes externas) de nossos edifícios precisam melhorar.

Em 2017, o furacão Maria atingiu Porto Rico, devastando a infraestrutura da ilha e matando 2.975 pessoas. Na investigação subsequente, funcionários do governo descobriram que, embora os prédios construídos de acordo com as normas permanecessem em grande parte em pé, a água ainda havia invadido os edifícios e danificado seriamente o interior dos prédios.

O desastre lança um alerta sobre uma das partes mais importantes pela resistência da construção – a sua vedação externa. O fechamento da construção garante que nossos prédios sejam confortáveis e seguros. Mas as normas por trás dos fechamentos foram escritas para um mundo sem mudanças climáticas, e o clima extremo os torna obsoletos.

O que acontece quando edifícios antigos enfrentam novos eventos climáticos? E o que as pessoas do setor de arquitetura, engenharia e construção (AEC) estão fazendo a respeito?

O invólucro do edifício

O invólucro do edifício é a barreira física entre o interior e o exterior de um edifício, incluindo elementos como janelas, paredes, telhados e fundações. O fechamento é responsável por quatro funções principais: suporte estrutural para a construção e o gerenciamento da umidade, temperatura e fluxo de ar.

Quando o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST) visitou Porto Rico meses após o furacão Maria, descobriu que os edifícios construídos por normas ainda estavam em pé, mas que os danos causados pela água no interior dos prédios haviam inutilizado as estruturas – uma falha de gerenciamento de umidade.

De acordo com o relatório preliminar do NIST, edifícios construídos respeitando as normas, como hospitais e escolas, tiveram “bom desempenho estrutural”, mas “sofreram danos não estruturais extensos e perda de função”. Infelizmente, telhados, portas e janelas eram os pontos fracos, e a chuva era capaz de passar por portas não danificadas. “Se um edifício fundamental perde a capacidade de funcionar devido à invasão da água da chuva, você não pode prestar serviços”.

O furacão Maria é o pior cenário possível, mas quais outros desafios a mudança climática global representam para nossos sistemas de vedação?

Gestão térmica

Há uma razão pela qual a mudança climática foi inicialmente chamada de “aquecimento global”: um dos sintomas mais óbvios é que a Terra está esquentando a um ritmo sem precedentes. O calor já é a principal fonte de mortes relacionadas ao clima nos EUA, e populações vulneráveis, como crianças pequenas e idosos, sofrem o impacto do clima quente. Os sistemas de vedação da construção são construídos para regular seus edifícios a uma temperatura confortável, mas quanto mais quente fica, mais difícil será manter as pessoas dentro de casa.

Uma solução parcial é usar técnicas do padrão Passivhaus, um padrão voluntário de eficiência energética que reduz a necessidade de aquecimento e resfriamento elétrico. Essas casas são bem isoladas e têm um sistema de vedação acertado para fornecer mais controle sobre o fluxo de ar e a temperatura.

Um padrão da Passivhaus são os sistemas de ventilação com recuperação de calor, que respondem ao clima frio “recuperando” o calor do ar que sai e usando-o para aquecer o ar fresco que entra. Em clima quente, o sistema funciona em sentido inverso, “recuperando” o calor do ar quente recebido para aquecer o ar frio que sai.

Modelo PassivHaus

Arquitetos treinados pela Passivhaus também usam blindagem solar, uma técnica que consiste em limitar a quantidade de luz solar que incide diretamente na vedação do prédio, através de intervenções como árvores plantadas estrategicamente e persianas ou persianas externas. Finalmente, outro padrão da Passivhaus é a ventilação cruzada, que utiliza a brisa cruzada à moda antiga para resfriar casas.

Ventos da mudança

A água representa uma séria ameaça aos edifícios durante tempestades tropicais, mas o vento pode ser igualmente perigoso. Durante um furacão, as forças laterais (horizontais) e de elevação podem ser perigosas para a integridade estrutural de um edifício. Aberturas de edifícios, como portas e janelas, são vulneráveis a arrombamentos sob ventos fortes, e o vento que entra pode acumular pressão suficiente no telhado para arrancá-lo. O vento também pode pressionar a laje, aumentando a probabilidade de a estrutura entrar em colapso.

Existem algumas adaptações de fechamento que podem tornar esse tipo de colapso menos provável. Em primeiro lugar, pequenas adaptações, como vidro de impacto no estilo de carros e persianas, tornarão menos provável que as aberturas deixem o vento entrar. Segundo, edifícios com caminho de carga contínuo (estruturas monolíticas) são menos vulneráveis ao vento. Na prática, isso significa ancorar o telhado na fundação.

No extremo mais extremo da adaptação ao vento, os edifícios em forma de cúpula têm poucas superfícies que podem ser impactadas por forças laterais ou de elevação, proporcionando um baixo coeficiente de arrasto. Isto é especialmente verdade para edifícios de domos monolíticos; edifícios em forma de cúpula são fundidos em uma única peça, sem teto e paredes separados. A casa “Eye of the Storm”, construída na Carolina do Sul, é um dos exemplos mais famosos de construção de cúpulas monolíticas. Construído depois que seus proprietários perderam a casa do furacão Hugo, o edifício é feito inteiramente de aço e concreto.

Portões de contenção

À medida que o clima muda, os edifícios podem ter que lidar com mais inundações, tanto pelo aumento do mar quanto pela precipitação extrema. E as inundações são caras para os edifícios. As inundações da primavera de 2019 em Nebraska e Lowa custaram US$ 3 bilhões aos proprietários.

No nível de construção individual, existem três tipos específicos de estratégias para lidar com as inundações: prevenção, exclusão de água e entrada de água. A prevenção inclui estratégias focadas em garantir que as águas da enchente nem cheguem ao limite, elevando o edifício ou proibindo completamente os edifícios em áreas propensas a inundações. Mas as estratégias de exclusão e entrada giram em torno da vedação da edificação.

As estratégias para repelir a água, projetadas para manter a água fora de um edifício, incluem soluções de baixa tecnologia, como sacos de areia e rodapés de plástico ao redor do edifício. Estratégias de entrada de água, também conhecidas coletivamente como “impermeabilização”, são estratégias projetadas para limitar os danos a um edifício depois que ele é violado.

As estratégias de entrada de água são extremamente eficazes porque evitam o acúmulo de pressão hidrostática, que pode causar sérios danos estruturais, mas são menos usadas. Um exemplo são as aberturas de ventilação, pequenas aberturas projetadas para deixar a água entrar em uma área como uma área de lazer ou uma garagem quando as águas da inundação as cobrem.

Muitas vezes, os edifícios usam um pouco de cada tipo de estratégia para lidar com mais eficiência com as águas da enchente. Um exemplo de um edifício com várias estratégias é o Clippership Wharf, um conjunto habitacional de uso misto na orla de Boston. Os arquitetos do edifício colocam uma “linha costeira viva”, uma zona entremarés de 3 metros com terraços projetados para drenar e encher com a maré, para afastar os edifícios da costa (evasão). Mas eles também tornaram o contorno do edifício resistente a inundações, planejando uma inundação com período de retorno de 100 anos (uma inundação com 1% de chance de ocorrer em um determinado ano).

Os arquitetos usaram pranchas de inundação removíveis, portões de alumínio com lâminas empilhadas umas sobre as outras para criar uma barreira estanque que pode deslizar no lugar para proteger os pontos de entrada antes de uma inundação, como estratégia de exclusão. Eles também planejaram portas de saída acima da linha d’água de 100 anos, com escadas para baixo, para reduzir a probabilidade de pessoas ficarem presas no prédio ou deixarem entrar água.

As estratégias de impermeabilização tornaram o edifício um pouco mais caro, mas foram bem recebidas pela comunidade. “Essas são questões reais importantes hoje”, disse Steven Caswell, um dos arquitetos por trás do projeto, na conferência de 2019 do Instituto Americano de Arquitetos (AIA).

O que esperar do futuro?

À medida que o clima se torna mais extremo, alguns governos estão começando a revisar os padrões de construção. O Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá abordará as adaptações às mudanças climáticas durante o ciclo do código de 2015 a 2020, incluindo potencialmente padrões para prevenção de inundações no subsolo e mais concreto adaptável a inundações.

Mas há um problema: geralmente, as pessoas mais vulneráveis a condições climáticas extremas são as menos propensas a ter dinheiro para melhorias sofisticadas na construção.

Enquanto o furacão Maria viu os fechamentos dos prédios com certificação de normas colapsarem, também viu a falha muito mais catastrófica dos prédios que ainda não tinham sido normatizados. No total, 55% das habitações da ilha foram construídas sem a devida adesão às normas (clique aqui e confira a matéria), e muitas dessas casas construídas informalmente entraram em colapso ou foram seriamente danificadas quando o furacão atingiu.

No ano passado, a Quarta Avaliação Nacional do Clima constatou que as mudanças climáticas nos EUA afetarão mais as comunidades de baixa renda. As comunidades de baixa renda são mais propensas a ter edifícios sem isolamento ou ar-condicionado suficientes e têm menos recursos para consertar esses edifícios após um desastre. “Alguns proprietários podem se dar ao luxo de modificar suas casas para suportar as inundações atuais e previstas”, diz o relatório. “Outros que não têm condições financeiras de fazer isso estão se vinculando financeiramente a casas com maior risco de inundações anuais”.

Desenvolvimentos como o Portão de Contenção (Clippership Wharf) são certamente um passo à frente, mas essas inovações ecológicas ainda são caras demais para muitos americanos. Os arquitetos e engenheiros de hoje certamente estão evoluindo as tecnologias de fechamento externo quando se trata de projetos de edifícios prontos para o clima. A questão é: eles estão avançando o suficiente ou rápido o suficiente para as pessoas que mais precisam?

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