Arquitetura extrema: desafios e soluções em ambientes inóspitos

“Em diversas regiões do planeta, a natureza impõe condições adversas ao corpo humano. Nesses locais, projetar um edifício é quase como criar uma vestimenta: um artefato que protege e oferece conforto. Esse desafio exige um desempenho tecnológico que deve estar aliado à estética. Fazer o ser humano sentir-se bem envolve mais do que apenas atender às noções de conforto e segurança; é também uma questão de trabalhar os espaços em suas dimensões simbólicas e perceptivas”.

Este é o início da descrição para o projeto da Estação Antártica Comandante Ferraz, do Estúdio 41, localizada na Península Keller, onde o mar ao redor congela por cerca de seis a sete meses do ano, em que tudo e todos chegam por avião ou navio e a loja de ferragens mais próxima está a dias de distância. Se projetar uma edificação já apresenta inúmeras complexidades, não é difícil imaginar os desafios adicionais ao desenvolver algo em um ambiente extremo, como temperaturas muito altas ou baixas, ou em locais suscetíveis à corrosão, radiação, entre outros.

Neste artigo, vamos explorar as dificuldades, as principais soluções e os materiais utilizados nesses contextos.

Arquitetos devem criar edifícios que possam suportar os efeitos da natureza e fornecer abrigo adequado aos moradores.

Por mais que esta seja, basicamente, a função primordial das construções, conseguir isso em ambientes desafiadores envolve considerar vários aspectos, como funcionalidade, ventilação, isolamento, forma, design sísmico, materiais de construção, técnicas e estética. Isso requer uma combinação de criatividade e praticidade, exigindo que se equilibre forma e função, bem como garantir ao mesmo tempo que as estruturas sejam duráveis ​​e eficientes.

Para tal, compreender as dificuldades e exigências específicas de cada local é crucial no planejamento desses ambientes.

Uma abordagem essencial é a utilização de técnicas de design passivas, que utilizam recursos renováveis ​​e minimizam a necessidade de sistemas ativos de aquecimento e refrigeração.

Por exemplo, os edifícios em zonas desérticas poderão ser concebidos para maximizar a exposição solar e minimizar a perda de calor, enquanto as estruturas em regiões frias deverão utilizar paredes espessas e sistemas de sombreamento para bloquear o calor excessivo.

Além disso, projetistas também podem empregar materiais e tecnologias avançadas para criar edifícios mais sustentáveis ​​e funcionais em ambientes adversos.

As estruturas em climas frios podem beneficiar de materiais de isolamento avançados para aumentar a eficiência energética, enquanto os edifícios em zonas desérticas podem incorporar paineis solares e outras fontes de energia renováveis ​​para reduzir a dependência de combustíveis fósseis. 

Outros fatores, como modularidade e pré-fabricação, tornam a construção mais rápida e menos desgastante.

Elementos de design como redundância e proteção contra falhas também garantem que um edifício permaneça operacional mesmo se alguns componentes falharem.

Além disso, os produtos concebidos para condições adversas podem exigir métodos específicos de manutenção e reparação, que devem ser claramente comunicados aos operadores e completamente documentados.

Mas quais são as principais questões e soluções para cada situação?

Climas frios

Em regiões com temperaturas extremamente baixas, como o Ártico, a Antártida e o topo de montanhas altas, os materiais de construção podem perder sua flexibilidade e se tornam mais suscetíveis a quebras e fissuras, e os equipamentos podem funcionar mal.

Os trabalhadores enfrentam riscos à saúde, como congelamento e hipotermia. 

 Em alguns locais o permafrost (solo permanentemente congelado) também representa um desafio significativo para a construção de fundações, que deve ser manuseado com cuidado. 

Para mitigar esses desafios, a estratégia de projeto mais eficaz é um invólucro térmico de alta qualidade.

Isto significa uma combinação de isolamento, vedação de ar e janelas de tamanho adequado.

Materiais inovadores como o aerogel podem reduzir significativamente as perdas de calor.

Janelas com vidros triplos também ajudam a manter o calor interno, proporcionando uma barreira eficaz contra o frio externo.

O concreto reforçado e o aço especial são projetados para resistir às condições extremas de frio, mantendo sua integridade estrutural.

O uso de tecnologias de construção modular também pode ser vantajoso, permitindo a pré-fabricação de componentes em ambientes controlados e sua montagem rápida no local, reduzindo a exposição dos trabalhadores ao frio intenso.

Por fim, a adoção de energias renováveis, como a geotérmica e a solar, adaptadas para climas frios, pode contribuir para uma construção mais sustentável e eficiente.

Sistemas de aquecimento geotérmico, por exemplo, utilizam o calor do subsolo, que, apesar de estar congelado na superfície, pode manter temperaturas estáveis em profundidades maiores, proporcionando uma fonte de calor constante e confiável.

Climas Quentes

Em regiões com temperaturas extremamente altas, como desertos e áreas tropicais, os materiais de construção podem expandir-se e deteriorar-se mais rapidamente, e os equipamentos podem superaquecer.

Os trabalhadores enfrentam riscos à saúde, como insolação e desidratação e isso deve ser considerado para garantir turnos de trabalho seguros.

Além disso, a necessidade constante de resfriamento representa um desafio significativo para a eficiência energética das construções.

Para mitigar esses desafios, construções leves com estrutura de madeira ou metal são ideais para climas tropicais quentes e úmidos.

Paredes maciças ou pesadas são melhores em climas temperados ou onde a temperatura difere significativamente entre o dia e a noite.

De qualquer forma, é essencial utilizar soluções de isolamento térmico eficientes.

Materiais inovadores, como revestimentos reflexivos, podem reduzir significativamente a absorção de calor para os interiores.

Vidros com proteção solar ajudam a manter a temperatura interna mais baixa, bloqueando uma parte considerável da radiação solar.

Além disso, sistemas de ventilação natural, como aberturas estrategicamente posicionadas e brises-soleils, melhoram a circulação de ar e reduzem a necessidade de ar condicionado, promovendo um ambiente interno mais fresco e confortável.

Ambientes Marítimos

O ar marinho, rico em sal e umidade, acelera a corrosão, representando uma ameaça significativa aos materiais de construção.

Para combater isso, é essencial utilizar materiais que ofereçam resistência superior à oxidação.

Aços inoxidáveis e alumínios de uso marítimos são interessantes por suas propriedades leves e resistentes à corrosão.

Revestimentos de proteção avançados, como tintas epóxi e poliuretano, fornecem barreiras adicionais contra os elementos corrosivos da maresia. 

Materiais como o aço galvanizado, revestido com uma camada de zinco, oferecem maior resistência à ferrugem e oxidação.

Adicionalmente, materiais compósitos avançados, como polímeros reforçados com fibras, proporcionam excelente resistência à corrosão sem a necessidade de revestimentos ou tratamentos adicionais, tornando-se uma escolha eficaz para construções em ambientes marítimos.

Além disso, é interessante fazer o uso de materiais que apresentem uma corrosão controlada, ou seja, lancem mão de camadas oxidadas que protegem o interior da peça.

É o caso do cobre, zinco, entre outros.

Ventos e Chuvas Fortes

Em regiões sujeitas a ventos e chuvas fortes, os materiais de construção devem ser capazes de resistir a forças intensas e evitar a infiltração de água.

Para mitigar esses desafios, é essencial utilizar materiais que ofereçam alta resistência e impermeabilidade.

O concreto reforçado e o aço estrutural são fundamentais devido à sua capacidade de suportar ventos fortes e impactos de detritos.

Além disso, sistemas de ancoragem robustos e técnicas de construção resistentes a tempestades são empregados para aumentar a estabilidade das estruturas.

Materiais impermeáveis, como membranas de impermeabilização e revestimentos de polímero, são utilizados para evitar infiltrações de água, protegendo as fundações e outras partes vulneráveis da construção.

Janelas e portas resistentes a impactos, juntamente com persianas de tempestade, fornecem proteção adicional contra ventos e chuvas intensas.

Além disso, técnicas de drenagem eficientes, como calhas e sistemas de escoamento adequados, são essenciais para gerir a água da chuva e evitar danos estruturais.

Altas Altitudes

Nestes ambientes, os desafios incluem a baixa pressão atmosférica, variações extremas de temperatura, exposição à radiação solar intensa e a necessidade de proteção contra avalanches e outros fenômenos naturais.

Projetar edifícios nessas condições requer considerações específicas de design e materiais para garantir a segurança, conforto e eficiência energética. O isolamento e o desempenho térmico são considerações críticas. Janelas com vidros duplos ou triplos proporcionam isolamento adicional e ajudam a manter temperaturas internas estáveis. Materiais com elevada massa térmica, como concreto e pedra, podem absorver e liberar calor, contribuindo para a eficiência energética.

A integridade estrutural é outra preocupação importante.

As estruturas de aço oferecem flexibilidade e resiliência, tornando-as adequadas para áreas com fortes cargas de neve e ventos fortes.

Materiais compósitos avançados fornecem soluções leves e de alta resistência que podem suportar condições climáticas extremas e, ao mesmo tempo, reduzir custos de transporte.

A consideração cuidadosa destes fatores garante que os edifícios em ambientes de grande altitude não sejam apenas resilientes e duráveis, mas também energeticamente eficientes e sustentáveis.

Ao projetar estruturas para ambientes extremos, a escolha dos materiais é fundamental para garantir durabilidade, funcionalidade e sustentabilidade.

 Cada ambiente – regiões polares, desertos e espaço exterior – exige materiais específicos que possam resistir aos seus desafios únicos.

Além disso, com a crise climática em andamento, é vital considerar a resiliência das construções às condições meteorológicas cada vez mais severas que, esperamos, não precisaremos lidar tão cedo.

De qualquer forma, adotar práticas de construção sustentáveis e inovadoras não só aumenta a longevidade das estruturas, mas também contribui para a mitigação dos impactos ambientais, promovendo um futuro mais seguro e sustentável.

expresso.arq sobre artigo de Eduardo Souza