No coração de Chiang Mai, uma cidade rica em história e cultura do norte da Tailândia, o Panyaden Hall, concluído em 2017, carrega uma história de inovação e tradição, contada por meio do bambu. Combinando a tradição tailandesa centenária de bambu com soluções estruturais modernas, o projeto reflete o ethos da Chiangmai Life Architects , uma empresa dedicada a elevar materiais naturais ao seu mais alto potencial. Neste artigo, exploraremos algumas das soluções estruturais contemporâneas aplicadas a este projeto icônico, revelando ainda mais o verdadeiro potencial do bambu e convidando a uma nova perspectiva sobre arquitetura sustentável e engenharia de estruturas de bambu.
O Sistema Estrutural
O sistema estrutural do Panyaden Hall é baseado em uma configuração abobadada, onde treliças arqueadas de 15 metros de vão formam os principais componentes do sistema, distribuídas em intervalos de 3 metros. Essas treliças suportam um telhado que também funciona como um diafragma de telhado, desempenhando um papel crucial na rigidez lateral do sistema. A integração desse diafragma no sistema estrutural adiciona estabilidade significativa à estrutura geral, distribuindo eficientemente os deslocamentos causados pelo vento e pela atividade sísmica.
Cobertura: Estabilidade por meio do Design
Além de seu papel convencional como cobertura protetora, o telhado na arquitetura de bambu frequentemente desempenha uma função estrutural importante. No caso do Panyaden Hall, a configuração do telhado garante que ele contribua ativamente para a estabilidade geral do edifício, uma estratégia amplamente empregada na construção de bambu no mundo todo. O “efeito diafragma do telhado”, como é chamado na engenharia estrutural, é uma solução interessante para a estabilização lateral de estruturas de bambu contra forças sísmicas e de ventos.
Para conseguir isso, uma abordagem em camadas é usada. Primeiro, uma malha de ripas de bambu é instalada sobre a estrutura. Essa camada inicial atua como uma base, fornecendo a fundação para as propriedades de estabilização do diafragma. Em cima disso, pranchas de bambu achatadas, conhecidas como esterilla na América Latina ou pelupuh na Indonésia, são empregadas para formar uma casca coesa e rígida.
Camadas adicionais de malha de ripas de bambu e bambu achatado podem ser incorporadas com base nos requisitos do projeto estrutural. Em alguns casos, essas camadas são dispostas com fibras de bambu perpendiculares entre si, ou em ângulos, para aumentar ainda mais a rigidez. Para garantir durabilidade e proteção contra os elementos, uma membrana à prova d'água — normalmente um revestimento de asfalto ou um material semelhante — é integrada abaixo da camada final do telhado.
Arcos treliçados, elementos e fechos de bambu
Na fase de projeto preliminar, arcos catenários foram considerados para formar as treliças. No entanto, restrições de altura levaram à adoção de arcos semicirculares, otimizando a distribuição de carga enquanto aproveitava a resistência à compressão natural do bambu. Essa abordagem demonstra o potencial do bambu quando combinado com o processo de engenharia, mesmo quando há de restrições de projeto. O resultado é funcional e eficiente, ao mesmo tempo em que é bonito, mostrando o que é possível com materiais naturais.
Construídas usando uma combinação de feixes de bambu e colmos de bambu de maior diâmetro, as treliças arqueadas do Panyaden Hall demonstram como uma escolha cuidadosa de arranjos de materiais foi usada para alcançar resistência e flexibilidade, de acordo com as demandas específicas do projeto.
Feixes de bambu, formados pela amarração de colmos de bambu de menor diâmetro, oferecem uma solução eficiente para criar elementos curvos com resistência e rigidez suficientes para suportar as cargas de projeto. Bambus menores eram abundantes na área, tornando o agrupamento uma estratégia eficaz para formar elementos estruturais resistentes. No entanto, para que esses feixes funcionem efetivamente, eles devem ser firmemente amarrados e reforçados com conectores de cisalhamento transversais para garantir que as peças individuais de bambu atuem em conjunto.
Esta abordagem é particularmente vantajosa, porque permite um raio de curvatura significativo através da dobra a frio, já que pedaços menores de bambu são muito mais fáceis de manipular do que colmos maiores e mais rígidos. A escolha do bambu Thyrsostachys oliveri para compor os elementos agrupados também foi essencial. Conhecida por seu alto módulo de elasticidade, essa espécie é flexível e mecanicamente forte, o que a torna ideal para formar as curvas graciosas, porém fortes, das treliças arqueadas.
Ao usar critérios técnicos para selecionar quando e onde usar feixes em vez de colmos de bambu, a equipe de projeto otimizou o desempenho estrutural ao priorizar o uso de materiais disponíveis localmente. Essa escolha reflete um princípio fundamental da arquitetura sustentável: utilizar o que está prontamente disponível e adaptar a abordagem do projeto, em vez de depender de materiais importados ou escassos ou de espécies de bambu incomuns na área.
Além disso, a pré-fabricação de elementos treliçados apresenta outro desafio crítico: içamento. Treliças de bambu, embora leves, devem ser projetadas para suportar os esforços de içamento e posicionamento, para além de suas cargas finais de projeto. Garantir que cargas pontuais e forças de içamento sejam contabilizadas na fase de projeto é essencial para uma montagem bem-sucedida.
Conexões: A alma das estruturas de bambu
Como muitos construtores de bambu dizem, as conexões são a alma das estruturas de bambu. Essas junções são os pontos críticos onde as tensões se concentram e, se não forem projetadas com cuidado, podem se tornar pontos de falha. No entanto, o que pode parecer uma vulnerabilidade também pode apresentar uma oportunidade para inovação. Projetar conexões de bambu é uma disciplina em evolução que mescla o o trabalho manual tradicional com os princípios modernos da engenharia.
No Panyaden Hall, conexões bem-sucedidas dependiam de um profundo entendimento das magnitudes de carga em cada junta. É aqui que o software de análise estrutural desempenhou um papel crucial, permitindo modelagem de força precisa para determinar as estratégias de conexão mais eficazes.
A solução principal envolveu uma combinação de bambu e aço, que faz uso das melhores propriedades de ambos os materiais. Enquanto o bambu se destaca na compressão, o aço, conhecido por sua ductilidade, tem um desempenho excepcional para lidar com forças de tração. Ao integrar esses materiais cuidadosamente, a equipe de projeto alcançou conexões dúcteis e confiáveis que melhoram o desempenho geral da estrutura.
Engenharia Estrutural: Precisão, Propósito e uma Compreensão mais profunda
Enquanto vivia como praticante em um mosteiro Vaishnava nas montanhas da Colômbia, o engenheiro estrutural Esteban Morales ( Bamboo Engineers ) foi solicitado a conduzir a análise estrutural de um pavilhão de bambu com pétalas de lótus de 50 metros de comprimento, conhecido hoje como Panyaden Hall.
Para Morales, o convite ressoou como uma oportunidade de aplicar sua expertise técnica. Além disso, o confite vinha do médico-arquiteto austríaco Markus Roselieb ( Chiangmai Life Architects ), que interpreta as estruturas de bambu como parte de um corpo vivo, semelhante a ossos articulados por ligamentos e juntas. Ao contrário de muitos projetistas que impõem formas idealizadas desconectadas da lógica estrutural, Roselieb entendeu que um bom design deve emergir de um conhecimento íntimo da mecânica dos materiais e métodos de construção.
As chaves para a otimização estrutural
O processo de engenharia por trás do Panyaden Hall envolveu mais do que apenas garantir que a estrutura final pudesse ficar de pé — exigiu consideração cuidadosa de cada estágio, da montagem ao desempenho de longo prazo. Normalmente, para este e outros casos, algumas das principais etapas envolvidas são:
- Definir o sistema estrutural e desenvolver modelos digitais.
- Atribuição de propriedades do material com base no comportamento mecânico do bambu.
- Otimização de seções transversais para resistência e eficiência.
- Simular cargas mortas, vivas, eólicas e sísmicas para refletir condições do local.
- Executar análises iterativas para refinar o modelo.
- Monitoramento de deslocamentos em pontos de controle para garantir estabilidade.
- Extração de forças em elementos, bases e conexões para o projeto final.
O vento, frequentemente subestimado em estruturas de bambu, provou ser a força decisiva. Em áreas propensas a terremotos, cargas sísmicas são amplamente reconhecidas, mas para edifícios leves de bambu, o vento é frequentemente o verdadeiro antagonista. Para ilustrar isso, dois modelos estruturais foram desenvolvidos. O primeiro, mostrando uma configuração não reforçada antes da otimização estrutural, revelou deslocamentos significativos sob cargas laterais:
O segundo, incorporando diagonais estrategicamente posicionados, melhorou drasticamente o desempenho ao mostrar deslocamentos significativamente menores:
Da inspiração ao legado
As lições do Panyaden Hall vão muito além deste projeto ou dos exemplos descritos neste artigo. Elas destacam uma mudança essencial na maneira como pensamos sobre o bambu: não como uma opção secundária, mas como um material capaz de ter desempenho igual ou até melhor do que os sistemas de construção convencionais quando tratado com o mesmo nível de rigor.
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