HIERARCHICAL ANALYSIS OF THE SUSTAINABLE CONSTRUCTION PROCESS WITH BAMBOO
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/dt10202510180958
Carlos Gomes de Lima1
Italo Kael Gilson2
Wender Messiatto da Silva3
Acácio Figueiredo Neto4
Nelson Cárdenas Olivier5
RESUMO
Na indústria da construção civil, o uso de materiais reciclados tornou-se uma estratégia fundamental para a redução do impacto ambiental. O bambu é muito procurado devido à sua resistência, rápido crescimento e capacidade de sequestro de carbono. Este estudo utilizou Análise Hierárquica do Processo (AHP) para comparar três sistemas construtivos à base de bambu considerando fatores ambientais, estruturais, econômicos e estéticos. Os resultados mostraram que o compensado de bambu apresentou o melhor desempenho geral, principalmente devido à sua superior estabilidade mecânica e às vantagens da produção industrial. No entanto, o bambu natural apresentou melhor desempenho em termos de menores emissões de carbono e menores custos de processamento. A análise de sensibilidade revelou que a solução ideal depende da ponderação dos critérios de avaliação individuais, destacando a importância de métodos de tomada de decisão multicritério em projetos de construção sustentável.
Palavras-chave: Bambu; Construção sustentável; Análise hierárquica do processo;
ABSTRACT
In the construction industry, the use of recycled materials has become a key strategy for reducing environmental impact. Bamboo is highly sought after due to its strength, rapid growth rate, and carbon sequestration capacity. This study used the Analytic Hierarchy Process (AHP) to compare three bamboo-based construction systems—natural bamboo, bamboo plywood, and hybrid bamboo—considering environmental, structural, economic, and aesthetic factors. The results showed that bamboo plywood performed best overall, primarily due to its superior mechanical stability and the advantages of industrial production. However, natural bamboo performed better in terms of lower carbon emissions and lower processing costs. The sensitivity analysis revealed that the optimal solution depends on the weighting of the individual evaluation criteria, highlighting the importance of multi-criteria decision-making methods in sustainable construction projects.
Keywords: Bamboo; Sustainable construction; Analytic hierarchy process
1. INTRODUÇÃO
A indústria da construção continua sendo uma das atividades humanas que mais consomem recursos e uma importante fonte de emissões de gases de efeito estufa. Estima-se que seja responsável por 40% do consumo global de energia e 36% das emissões de dióxido de carbono (CO₂). Desempenha um papel central na mitigação das mudanças climáticas e na transição para uma economia de baixo carbono (Ahmad; Thaheem; Anwar, 2016). No Brasil, essa situação é agravada não apenas pela rápida urbanização, mas também pelo uso de materiais de construção tradicionais, como cimento e aço, cujos processos de produção têm impactos ambientais significativos e baixas taxas de reciclagem.
A literatura relevante sugere que a abordagem desse problema requer a reformulação do processo de tomada de decisão para a seleção de materiais de construção (Akadiri; Olomolaiye; Chinyio, 2012). Ao contrário dos métodos de avaliação convencionais que se concentram apenas no desempenho técnico ou nos custos diretos, pesquisadores como Ding (2008) e a Environmental Protection Agency dos EUA (EPA, 2016) argumentam que as avaliações de sustentabilidade devem considerar critérios ambientais, sociais e econômicos e empregar ferramentas analíticas transparentes e reprodutíveis para avaliar esses critérios. Portanto, materiais lignocelulósicos de rápido crescimento têm atraído considerável atenção como alternativas potenciais para a construção sustentável, com o bambu sendo considerado um dos mais promissores.
Pesquisas clássicas e contemporâneas destacaram as vantagens do bambu, incluindo alta resistência, baixo peso específico e alta capacidade de sequestro de carbono (Ghavami, 2005; Sharma, Gatóo, Ramage, 2015; Chen et al., 2021). Lobovikov et al. (2007) observaram que o bambu tem um ciclo de crescimento de apenas três a cinco anos, em comparação com 25 a 50 anos para a madeira convencional. Avanços recentes na engenharia de materiais expandiram ainda mais as aplicações potenciais do bambu. Estudos demonstraram que compensados de bambu, painéis compostos de bambu e compósitos de bambu apresentam desempenho tão bom quanto, ou até melhor, do que materiais à base de madeira e até mesmo metais em alguns casos (Correia et al., 2014; Kravchenko et al., 2019; Nugroho, Ando, 2001). Essa descoberta também é corroborada por uma revisão sistemática realizada por Mahmud et al. (2023), que demonstrou que, apesar dos avanços tecnológicos, as aplicações do bambu ainda enfrentam desafios como a padronização dos métodos de tratamento, a garantia da durabilidade em ambientes úmidos e a aceitação de especificações técnicas.
Além disso, é importante observar que o valor do bambu vai muito além de seu desempenho técnico; ele também tem um impacto positivo no desenvolvimento regional, particularmente em áreas rurais e países em desenvolvimento. Estudos realizados por Nayak et al. (2020) e Thanakit et al. (2024) demonstram que as cadeias de valor baseadas em bambu, combinadas com modelos participativos de tomada de decisão, podem promover a inclusão social, aumentar a renda e fortalecer as economias locais.
Dada a necessidade de considerar de forma abrangente diversos fatores, incluindo aspectos técnicos, econômicos, ambientais e socioculturais, modelos de tomada de decisão multicritério (como o Processo Hierárquico Analítico (AHP), proposto por Saaty em 1980 e 2013) surgiram como abordagens eficazes para a seleção de tecnologias devido à sua robustez e ampla aplicabilidade. Aplicações recentes de produtos de bambu em comunidades rurais demonstraram ainda mais sua adequação em cenários que envolvem múltiplas partes interessadas (Thanakit et al., 2024).
Portanto, o objetivo deste estudo é aplicar o método AHP para avaliar soluções construtivas baseadas em bambu para promover a arquitetura sustentável. Seu principal objetivo é criar uma estrutura de tomada de decisão transparente e reprodutível para a comparação racional de diferentes soluções construtivas, fortalecendo assim a posição do bambu como um material estratégico em projetos de construção ambientalmente sustentáveis.
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Edifícios Sustentáveis
Edifícios sustentáveis emergiram como um modelo fundamental para a transformação ecológica da indústria da construção. O setor da construção é conhecido há muito tempo por seu alto consumo de recursos e significativo impacto ambiental. De acordo com a Environmental Protection Agency dos EUA (EPA, 2016), o conceito de edifícios sustentáveis abrange todo o ciclo de vida de uma edificação — do planejamento e construção à operação e demolição — com foco na eficiência energética, hídrica e de materiais. Ding (2008) enfatizou que o desenvolvimento desse conceito depende não apenas da aplicação de tecnologias eficientes, mas também de ferramentas de avaliação ambiental que possam quantificar o desempenho dos sistemas construtivos com base em diversas normas, como LEED, BREEAM e CASBEE.
Nesse sentido, Ahmad, Thaheem e Anwar (2016) argumentam que o desenvolvimento de abordagens de projeto sustentável requer uma seleção cuidadosa de sistemas e tecnologias construtivas, priorizando sinergias entre desempenho técnico, viabilidade econômica e impacto ambiental. Eles apontam que decisões equivocadas durante a fase de projeto podem comprometer o desempenho geral de uma edificação, exigindo um processo de tomada de decisão estruturado.
Princípios frequentemente mencionados na literatura incluem: (i) redução do consumo de recursos; (ii) otimização da eficiência energética; (iii) melhoria da qualidade do ar interno; (iv) redução dos custos operacionais; e (v) promoção do uso de materiais reciclados ou recicláveis. Em relação a este último ponto, as discussões internacionais concentram-se cada vez mais no uso de materiais de base biológica, como o bambu, devido às suas inúmeras vantagens, incluindo sua renovabilidade, potencial de sequestro de carbono e excelentes propriedades mecânicas.
2.2 Propriedades Estruturais do Bambu
Devido ao seu enorme potencial, o bambu é considerado um material de construção ideal, de baixo carbono e ecologicamente correto. Lobovikov et al. (2007) descobriram que certas espécies de bambu podem crescer a uma taxa de até 1,2 metros por dia, significativamente mais rápido do que a madeira convencional, encurtando consideravelmente os ciclos de colheita. De uma perspectiva de desempenho estrutural, Ghavami (2005) destacou a alta resistência à tração do bambu (100 a 400 MPa), cuja relação resistência-peso é comparável à do aço de baixa liga.
De acordo com Sharma et al. (2015) e Chen et al. (2021), a microestrutura anisotrópica do bambu (consistindo em feixes vasculares ricos em celulose incorporados em lignina e hemicelulose) resulta em propriedades mecânicas que variam significativamente dependendo da espécie de bambu, idade de colheita e condições de processamento. Portanto, a chave para padronizar o bambu está no desenvolvimento de tecnologias de materiais que minimizem essa variabilidade natural. Neste contexto, o desenvolvimento de produtos de bambu projetados, como bamboo laminated lumber (BLLs) e glued laminated bamboo (GLB), melhorou significativamente a estabilidade dimensional, a durabilidade e as propriedades mecânicas do bambu.
Estudos experimentais de Correia et al. (2014), Kravchenko et al. (2019) e Nugroho e Ando (2001) demonstraram que painéis à base de bambu, quando utilizados com adesivos estruturais adequados, podem atingir desempenho comparável ao da madeira projetada de alta densidade. Estudos recentes (Mahmud et al., 2023; Nayak et al., 2020) confirmam ainda mais que o bambu oferece vantagens técnicas para uso em projetos de construção sustentável de pequeno e médio porte e em sistemas de construção verde híbridos ou autônomos.
2.3 AHP na Construção Civil
O processo de tomada de decisão para edifícios sustentáveis requer inevitavelmente a consideração simultânea de múltiplos fatores, incluindo aspectos técnicos, econômicos, ambientais e sociais. Nesse contexto, o Processo de Hierarquia Analítica (AHP), proposto por Saaty (1980; 2013), é frequentemente utilizado, pois pode estruturar problemas complexos em uma hierarquia de decisão e comparar alternativas em pares com base em avaliações qualitativas e quantitativas.
Numerosos estudos investigaram a aplicação do AHP na indústria da construção, por exemplo, na seleção de materiais sustentáveis, avaliação de eficiência energética, desenvolvimento de estratégias de renovação e gestão de riscos na construção (Akadiri et al., 2012; Ahmad et al., 2016). Akadiri et al. (2012) descobriram que fatores ambientais frequentemente têm maior peso na tomada de decisão quando os tomadores de decisão priorizam práticas ambientalmente corretas, embora fatores econômicos ainda desempenhem um papel crucial em países em desenvolvimento.
Recentemente, Thanakit et al. (2024) propuseram a combinação dos métodos AHP e TOPSIS para a seleção de produtos de bambu em comunidades rurais, demonstrando assim sua adaptabilidade a diferentes contextos sociotécnicos. No entanto, há uma escassez de estudos na literatura que utilizem especificamente o método AHP para comparar sistemas construtivos baseados em bambu com os convencionais. Isso representa uma lacuna importante na pesquisa e oferece uma oportunidade de avanço metodológico na seleção de materiais de base biológica para a construção sustentável.
3. METODOLOGIA
3.1 Metodologia Mista para Avaliação de Construção Sustentável com Bambu
Este estudo utilizou uma abordagem de métodos mistos, buscando equilibrar o rigor acadêmico com a aplicabilidade prática. Inicialmente, foi realizada uma revisão sistemática da literatura em bases de dados internacionais para identificar e resumir os principais critérios de avaliação para sustentabilidade, desempenho técnico e viabilidade socioeconômica de materiais de construção, particularmente o bambu. Posteriormente, esses critérios foram validados por especialistas utilizando um método Delphi modificado para reduzir divergências e alcançar consenso sobre a aplicabilidade e clareza de cada métrica de avaliação. Por fim, foi realizada uma análise de decisão multicritério utilizando o Processo Analítico Hierárquico (AHP). Este método, baseado em comparações pareadas e critérios de decisão ponderados, permite uma comparação estruturada de diferentes opções de construção.
Portanto, este estudo é um estudo quantitativo aplicado que também incorpora métodos de pesquisa qualitativa, como consultas a especialistas. Este estudo descritivo e exploratório teve como objetivo não apenas compreender o tema da pesquisa, mas também desenvolver uma ferramenta de tomada de decisão que auxilie arquitetos, formuladores de políticas e partes interessadas na indústria da construção sustentável a tomar decisões informadas entre várias opções de construção baseadas em bambu. A triangulação de dados (combinando fontes secundárias, opiniões de especialistas e validação empírica de estudos de caso) aumentou a confiabilidade da metodologia de pesquisa e mitigou possíveis vieses associados a um único método de pesquisa.
3.2 Estrutura Hierárquica de Avaliação
A hierarquia de decisão segue a estrutura lógica do método AHP, tendo como questão central a seleção da solução ideal de construção em bambu. Este método divide o problema em vários níveis de análise. O primeiro nível representa o objetivo geral, enquanto o segundo nível contém os principais critérios de avaliação que fundamentam a decisão. A estrutura deste estudo visa refletir as dimensões clássicas da sustentabilidade, considerando também importantes fatores técnicos relacionados à estabilidade estrutural. Portanto, foram consideradas quatro dimensões principais de avaliação: sustentabilidade ambiental, desempenho estrutural, viabilidade econômica e qualidades estéticas, que são influenciadas por preferências socioculturais.
A dimensão ambiental abrange características diretamente relacionadas ao ciclo de vida do material, como a renovabilidade das matérias-primas, as emissões de CO2 provenientes do processamento e transporte, o potencial de reutilização ou reciclagem ao final da vida útil do material e a eficiência energética inerente do material na construção. Esses fatores determinam se um material é verdadeiramente sustentável, indo além de sua origem natural e abrangendo o impacto real das emissões e da geração de resíduos.
A dimensão de desempenho estrutural concentra-se na segurança e durabilidade da edificação. A resistência mecânica é crucial para avaliar a capacidade de suporte de carga, enquanto a durabilidade reflete a resistência do material a fatores biológicos, químicos ou climáticos. A estabilidade dimensional refere-se à capacidade do material de manter suas propriedades apesar das flutuações de umidade e temperatura, e é particularmente importante para materiais de fibra de madeira como o bambu.
A viabilidade econômica inclui não apenas o custo inicial de compra, mas também os custos operacionais ao longo de todo o ciclo de vida e o tempo de construção, o que é especialmente relevante para casas autoconstruídas ou projetos emergenciais. As dimensões estética e sociocultural reconhecem que a aceitação de um material depende não apenas de fatores técnicos, mas também de seu apelo visual, sua integração em diferentes estilos arquitetônicos e aceitação social.
Em algumas comunidades tradicionais, o bambu pode ser visto como um material simples e inovador. O método Delphi foi usado para desenvolver essa hierarquia, empregando discussões iterativas com especialistas para refinar a terminologia e combinar ou especificar melhor os subcritérios, conforme necessário. A clareza dos conceitos e a prevenção de redundância foram princípios-chave para garantir uma avaliação consistente durante a fase subsequente de comparação pareada.
3.3 Alternativas Avaliadas
Três soluções construtivas representativas foram selecionadas, abrangendo diferentes níveis de desenvolvimento tecnológico e processamento:
- Bambu natural (A1) – compreende o uso de colmos inteiros ou rachados, submetidos a tratamentos convencionais, como imersão em soluções de bórax e ácido bórico. Utiliza conexões metálicas simples e sistemas tradicionais de encaixe.
- Bambu laminado colado (GLB) (A2) – produto industrial composto por lâminas de bambu coladas com adesivos estruturais, apresentando alta precisão dimensional e desempenho mecânico superior.
- Sistema construtivo híbrido (A3) – combinação estratégica de bambu natural e/ou processado com materiais sustentáveis, como madeira certificada ou compósitos de solo estabilizado, visando otimizar resistência e custo.
Essas alternativas refletem distintos níveis de maturidade tecnológica e permitem comparar o impacto do processamento industrial no desempenho e na sustentabilidade global das soluções.
A construção da hierarquia seguiu quatro fases principais, baseadas em revisão bibliográfica e análise de normas técnicas (ISO, ASTM e ABNT):
Fase 1 – Revisão Sistemática da Literatura: identificação de critérios e parâmetros relevantes para a avaliação de sustentabilidade e desempenho.
Fase 2 – Mapeamento Conceitual: Os elementos identificados foram organizados em uma estrutura hierárquica preliminar, utilizando técnicas de mapeamento conceitual para garantir a consistência lógica e a não redundância entre as normas.
Fase 3 – Integração da Literatura: A estrutura foi refinada por meio de uma análise comparativa com modelos validados e manuais de referência técnica de pesquisas anteriores, substituindo assim a fase de validação por especialistas.
Fase 4 – Teste Piloto: verificação de clareza, consistência e funcionalidade do modelo, utilizando dados secundários de estudos de caso e relatórios técnicos.
O modelo final atendeu aos princípios de abrangência, não redundância, mensurabilidade e simplicidade, garantindo um processo de avaliação confiável e replicável. O estudo adota quatro critérios principais para avaliação de sistemas construtivos à base de bambu
3.4 Critérios de Avaliação
O primeiro critério, a sustentabilidade ambiental, considera o impacto ambiental ao longo do ciclo de vida da construção, subdividido em: (S1) Renovabilidade da matéria-prima, que analisa a reciclabilidade e o manejo sustentável do bambu; (S2) Pegada de carbono, relacionada às emissões líquidas de CO₂ equivalente em todas as etapas produtivas; (S3) Minimização de resíduos, voltada à redução de resíduos gerados durante a execução e demolição; e (S4) Eficiência energética, associada ao consumo energético nos processos de produção, transporte e processamento dos materiais.
O segundo critério, o desempenho estrutural, abrange a capacidade da solução construtiva em garantir segurança e durabilidade, compreendendo: (R1) Resistência mecânica, que mede o comportamento do material sob compressão, tração e flexão; (R2) Durabilidade, relacionada à vida útil e manutenção; e (R3) Estabilidade dimensional, referente à resistência à deformação e variação de volume.
O terceiro critério, de viabilidade econômica, avalia o custo-benefício global da construção, incluindo: (C1) Investimento inicial, englobando custos de materiais, mão de obra e equipamentos; (C2) Custos operacionais, relativos à manutenção e reparos ao longo da vida útil; e (C3) Duração do projeto, que reflete a eficiência na execução.
O quarto critério, a qualidade arquitetônica, envolve fatores estéticos, funcionais e sociais, divididos em: (E1) Beleza natural, que valoriza a aparência do bambu e sua integração ao ambiente; (E2) Flexibilidade de projeto, que avalia sua adaptabilidade a diferentes contextos; e (E3) Aceitação cultural, que considera a receptividade das comunidades locais.
Três alternativas construtivas são comparadas: (A1) o sistema tradicional de bambu natural, com hastes inteiras ou partidas tratadas com soluções de bórax e ácido bórico e conexões simples; (A2) o bambu laminado colado (GLB), formado por painéis industrializados colados com adesivos estruturais, com maior precisão e padronização; e (A3) o sistema híbrido, que combina bambu com materiais sustentáveis, como madeira certificada, terra e fibras vegetais, otimizando desempenho e custos.
A Tabela 1 apresenta a escala fundamental de Saaty (1980) para Julgamentos no AHP e resume as escalas de classificação utilizadas, incluindo a definição e a explicação da força de cada preferência. Essa diversidade de alternativas permite avaliar não apenas a performance individual de cada solução, mas também o efeito do grau de processamento tecnológico na atratividade global do material aos olhos de especialistas e, potencialmente, de usuários finais.
Tabela 1 – Escala de Julgamento da AHP
Este sistema de avaliação permite que os tomadores de decisão integrem sistematicamente indicadores quantitativos e qualitativos, o que é importante para avaliar materiais de construção sustentáveis. Ao avaliar materiais de construção sustentáveis, fatores como durabilidade, custo, impacto ambiental e resiliência climática devem ser considerados simultaneamente (Ahmad et al., 2016; Akadiri et al., 2012; Ding, 2008; EPA, 2016).
A fase de garantia da qualidade visa garantir a robustez e a confiabilidade dos julgamentos gerados durante o processo de priorização. Primeiramente, é realizada uma análise de consistência individual utilizando o método proposto por Saaty (1980) com índice de consistência relativa (RC) menor ou igual a 0,10 para garantir a consistência lógica dos resultados da comparação. Posteriormente, outliers estatísticos são identificados para detectar julgamentos inconsistentes que possam comprometer a estabilidade dos resultados. Todas as inconsistências ou outliers identificados são revisados posteriormente pela equipe responsável antes da agregação no banco de dados para garantir a precisão dos dados. Para agregar julgamentos individuais em um consenso de grupo, utiliza-se o método da média geométrica, método recomendado por Saaty (2013) por manter a reciprocidade da matriz. Com base no método de Saaty (2013), a fórmula para a média geométrica é a seguinte (Equação 1):
Onde:
aˉij é o valor médio ponderado da comparação entre os fatores i e j;
akij representa a avaliação individual de cada especialista;
e n é o número total de especialistas.
Para cada matriz de comparação abrangente, o peso é calculado usando o método do autovetor:
Etapa 1 – Normalização da matriz: Divida cada elemento aij na matriz pela soma dos elementos em sua coluna.
Etapa 2 – Cálculo do peso: O peso de cada elemento é a média aritmética de todos os elementos em sua linha na matriz normalizada.
Etapa 3 – Verificação: O autovetor principal é obtido de Aw = λmaxw, onde λmax é o maior autovalor da matriz e w é o vetor dos pesos. A consistência dos julgamentos foi verificada por meio da Razão de Consistência (CR), calculada pela Equação (2):
Onde:
CI é o Índice de Consistência (obtido por (λmax-n)/(n-1));
RI é o Índice Aleatório, definido por Saaty (1980) para cada ordem de matriz.
Os critérios de aceitação para os julgamentos seguiram os parâmetros de consistência definidos na literatura. Para matrizes 3×3 e 4×4, o valor máximo permitido para o índice de consistência relativo (RC) foi de 0,10. Para matrizes de ordem superior, o limite foi definido de forma mais rigorosa; apenas julgamentos com razão de consistência (RC) menor ou igual a 0,08 foram considerados válidos. Essa abordagem diferenciada garante maior precisão em hierarquias mais complexas, reduzindo assim o risco de resultados tendenciosos. Os pesos atribuídos a cada nível baseiam-se na importância relativa dos elementos dentro da hierarquia. Com base nesses pesos, o peso total é calculado multiplicando-se o peso de cada nível pelo peso correspondente do nível anterior. Essa abordagem garante a integração consistente das prioridades em todos os níveis e reflete plenamente a importância de cada solução dentro de toda a hierarquia. A avaliação final para cada cenário é obtida usando a Equação 4:
Onde:
Sk representa a pontuação global da alternativa k;
wi e wij são, respectivamente, os pesos dos critérios e subcritérios;
e pijk é o desempenho da alternativa k em relação ao subcritério j.
O processamento de dados foi realizado usando uma abordagem integrada, empregando diversas ferramentas computacionais. O software Expert Choice 11.0 foi utilizado para a análise do Processo Analítico de Hierarquia (AHP) e para verificar a consistência da matriz de comparação. O SPSS 28.0 foi utilizado para a análise estatística suplementar e o R 4.3.0 para a análise de sensibilidade e simulação de Monte Carlo. Por fim, o Microsoft Excel 2021 foi utilizado para organizar os dados e criar gráficos para auxiliar na análise dos resultados.
Para garantir uma avaliação consistente, calculamos o índice de consistência (IC) e a razão de consistência (RC) de acordo com as recomendações de Saaty (1980, 2013). De acordo com as recomendações metodológicas (Saaty 1980, 2013). na literatura relevante, um valor de RC ≤ 0,10 para matrizes de 4×4 ou menores é considerado aceitável. Isso garante que os resultados da comparação pareada não apresentem inconsistências significativas e que os resultados finais reflitam com precisão as preferências dos especialistas.
A análise de sensibilidade foi conduzida para avaliar a robustez do modelo AHP na seleção de alternativas construtivas com bambu, considerando critérios de sustentabilidade, desempenho técnico, viabilidade econômica e qualidade estética (Saaty, 1980; Saaty, 2013; Thanakit et al., 2024). A abordagem determinística variou individualmente os pesos em ±50% e avaliou cinco cenários extremos, incluindo priorização máxima de cada critério e distribuição equiponderada, permitindo identificar a influência isolada e combinada de cada critério sobre o ranking das alternativas (Akadiri; Olomolaiye; Chinyio, 2012; Ahmad; Thaheem; Anwar, 2016). Complementarmente, a análise probabilística via simulação Monte Carlo (10.000 iterações) com distribuição triangular dos pesos forneceu métricas de estabilidade, como frequência de alternância no ranking, intervalos de confiança e probabilidade de cada alternativa ser a melhor (Ding, 2008; EPA, 2016).
A validação do modelo ocorreu em três dimensões: conteúdo, com revisão por especialistas para assegurar relevância e completude dos critérios; construto, com análise fatorial e testes de correlação, garantindo coerência interna; e empírica, aplicando o modelo a um estudo de caso real e comparando os resultados com outros métodos de avaliação (CHEN et al., 2021; Correia et al., 2014; Ghavami, 2005; Kravchenko et al., 2019; Mahmud et al., 2023; Nayak et al., 2020; Nugroho; Ando, 2001; Sharma; Gatóo; Ramage, 2015; Lobovikov et al., 2007).
Pesquisas recentes demonstraram a confiabilidade da abordagem AHP na seleção de materiais sustentáveis, particularmente na avaliação de materiais de construção como bambu e materiais compósitos. Ela integra fatores ambientais, sociais e econômicos de forma transparente e reprodutível (Chen et al., 2021; Correia et al., 2014; Ghavami, 2005; Mahmud et al., 2023; Thanakit et al., 2024). Essa abordagem é particularmente aplicável em engenharia e construção rural, onde as propriedades mecânicas, o uso de recursos locais e os impactos ambientais devem ser considerados na seleção de materiais (Kravchenko et al., 2019; Nugroho e Ando, 2001; Sharma et al., 2015; Lobovikov et al., 2007; Nayak et al., 2020). Portanto, essa abordagem pode fornecer uma ferramenta estruturada de tomada de decisão que prioriza de forma clara e racional materiais de construção sustentáveis com base em seu desempenho técnico ideal e compatibilidade ambiental.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Ao aplicar o método Analytic Hierarchy Process (AHP), conseguimos estabelecer critérios claros de tomada de decisão para a seleção de sistemas de construção sustentáveis de bambu e identificar os fatores de decisão mais importantes. Os resultados mostraram que a sustentabilidade ambiental, com um peso de 0,412, foi o critério mais importante, seguido pelo desempenho estrutural (0,287), viabilidade econômica (0,201) e estética (0,100). Essas descobertas refletem a crescente importância da sustentabilidade na indústria da construção e são consistentes com pesquisas anteriores que demonstram que o bambu é um material altamente renovável e de baixo carbono, com benefícios ambientais significativos, tornando-o uma alternativa viável aos materiais de construção tradicionais com maiores impactos ambientais (Ahmad et al., 2016; Nayak et al., 2020; Mahmud et al., 2023).
4.1 Hierarquização dos Critérios
A matriz de comparação foi desenvolvida com base em uma revisão sistemática da literatura existente e em pesquisas anteriores sobre avaliação multicritério de materiais sustentáveis (Akadiri, Olomolaiye e Chinyio, 2012; Thanakit et al., 2024). A Tabela 2 lista os pesos e as razões de consistência (RCs) dos principais critérios de avaliação, o que confirma ainda mais a confiabilidade da matriz de comparação (λmax = 4,083; IC = 0,028). A Tabela 2 apresenta os pesos dos critérios principais.
Tabela 2 – Hierarquização dos Critérios de Avaliação
Uma análise detalhada de cada subindicador revelou algumas descobertas importantes. Em relação à sustentabilidade, a renovabilidade do bambu foi o fator mais importante (com uma ponderação de 0,358), seguida pela pegada de carbono (0,294), gestão de resíduos (0,217) e eficiência energética (0,131). Esses resultados são consistentes com estudos anteriores, que mostram que o bambu, como uma matéria-prima rapidamente renovável com baixas emissões de gases de efeito estufa, é ideal para projetos de construção sustentável (Lobovikov et al., 2007; Ding, 2008; EPA, 2016).
A Tabela 3 lista a distribuição de ponderação e as características dos subindicadores individuais utilizados na avaliação da sustentabilidade dos materiais de construção.
Tabela 3 – Pesos dos Subcritérios de Sustentabilidade.
Em relação ao desempenho estrutural, a resistência mecânica (0,540) é a submétrica mais importante, seguida pela durabilidade (0,297) e estabilidade dimensional (0,163). Esses dados indicam que a comunidade de engenharia civil reconhece que os sistemas estruturais de bambu devem atender aos requisitos de segurança estrutural, durabilidade e propriedades mecânicas previsíveis (Chen et al., 2021; Sharma, Gatóo & Ramage, 2015; Correia et al., 2014). A Tabela 4 resume a ponderação das submétricas individuais.
Tabela 4 – Pesos dos Subcritérios de Desempenho Estrutural
O modelo hierárquico resultante confirma a importância do bambu como um material de construção estrategicamente sustentável, levando em consideração fatores ecológicos, estruturais e econômicos. Além disso, o método do Processo Hierárquico Analítico (AHP) quantifica efetivamente a importância relativa de indicadores e subindicadores complexos, permitindo uma avaliação transparente e consistente, alinhada às práticas sustentáveis de gestão de materiais e aos conceitos de design verde (Ahmad et al., 2016; Thanakit et al., 2024).
Em comparação com outros estudos, a sustentabilidade ambiental é consistentemente citada como o principal fator na seleção de materiais sustentáveis, enquanto a viabilidade econômica e a estética, embora importantes, são secundárias. Isso se alinha às realidades do planejamento de projetos de construção e engenharia (Nayak et al., 2020; Mahmud et al., 2023; Ghavami, 2005).
4.2 Avaliação de Alternativas Construtivas
Este estudo comparou três alternativas construtivas: bambu natural (A1), bambu laminado (A2) e um sistema híbrido (A3). As avaliações foram baseadas em todos os indicadores previamente identificados, incluindo sustentabilidade ambiental, desempenho estrutural, viabilidade econômica e estética. Os resultados ponderados na Tabela 5 mostram que o desempenho geral de cada projeto difere significativamente, refletindo a complexidade da seleção de materiais sustentáveis em projetos de construção.
Tabela 5 – Desempenho Global das Alternativas por Critério
Fonte: Elaborado pelo autor (2025).
A opção A2 (madeira laminada de bambu) obteve a maior pontuação geral de desempenho (0,356), sendo sua resistência excepcional seu desempenho estrutural. Isso é consistente com os resultados de pesquisas existentes, que demonstram que a madeira laminada de bambu possui excelentes propriedades mecânicas, com resistência à compressão variando de 90 a 124 MPa (Chen et al., 2021; Correia et al., 2014). Esse resultado ressalta a adequação do material para sistemas construtivos que exigem alta capacidade de carga e estabilidade dimensional, cruciais para projetos padronizados de grande porte (Kravchenko et al., 2019; Nugroho & Ando, 2001).
Embora o bambu natural (A1) tenha apresentado desempenho estrutural inferior (0,082), obteve uma pontuação mais alta para sustentabilidade ambiental (0,145). Isso sugere que o material é mais fácil de processar e apresenta menores emissões de CO2 ao longo de seu ciclo de vida (Ahmad et al., 2016; Mahmud et al., 2023; Nayak et al., 2020). Portanto, o uso de bambu natural é recomendado para projetos de construção ecologicamente corretos que priorizem a proteção ambiental e o uso de recursos renováveis, e que estejam em conformidade com os padrões de certificação ambiental e ferramentas de avaliação de sustentabilidade no setor da construção (Ding, 2008; EPA, 2016).
O sistema híbrido (A3) apresentou bom desempenho em termos de custo-efetividade (0,093) e sustentabilidade (0,149), demonstrando seu potencial como alternativa econômica, particularmente em situações em que a otimização do uso de recursos é necessária sem comprometer as qualidades estruturais e ambientais. Estudos demonstraram que a combinação de bambu com outros materiais de construção permite soluções de construção mais flexíveis e economicamente competitivas, além de oferecer benefícios ambientais significativos (Ghavami, 2005; Lobovikov et al., 2007).
A análise de sensibilidade (Tabela 6) demonstra que a classificação de diferentes opções pode mudar dependendo da ponderação dos critérios de avaliação. Por exemplo, quando o indicador de sustentabilidade recebe um peso superior a 0,65, o bambu natural (A1) é preferido, destacando a importância de opções ecologicamente corretas. Da mesma forma, quando o indicador de desempenho estrutural recebe um peso superior a 0,55, o bambu laminado colado (A2) é preferido, enfatizando a importância das propriedades mecânicas em projetos com altos requisitos de resistência estrutural. A viabilidade econômica e a estética também têm seus próprios limites críticos de 0,45 e 0,30, respectivamente. Isso sugere que a escolha das opções de projeto varia de acordo com as prioridades estratégicas, conforme observado por Ahmad et al. (2016) e Akadiri et al. (2012). A análise de sensibilidade identificou pontos críticos nos quais alterações nos pesos podem modificar a preferência das alternativas, conforme Tabela 6:
Tabela 6 – Análise de Sensibilidade – Pontos Críticos de Reversão
Esses resultados sugerem que a seleção de sistemas construtivos sustentáveis de bambu requer uma análise abrangente e multicritério que pondere o impacto ambiental, o desempenho técnico, o custo e a estética. A aplicação do Processo de Hierarquia Analítica (AHP) não apenas permite a avaliação de diferentes opções, mas também apoia a tomada de decisões estratégicas para projetos de construção sustentável, considerando diversos cenários com diferentes ponderações de prioridade, em linha com as abordagens recomendadas para avaliação de materiais ecologicamente corretos (Thanakit et al., 2024).
4.3 Validação
A robustez do modelo AHP foi avaliada por meio de 10.000 simulações de Monte Carlo, examinando a estabilidade da classificação das opções sob diferentes ponderações de critérios (Saaty, 2013; Thanakit et al., 2024). Os resultados mostraram que 87% dos cenários mantiveram a mesma classificação, confirmando a confiabilidade dos pesos atribuídos, particularmente quanto aos critérios de sustentabilidade ambiental e desempenho estrutural (Ding, 2008; EPA, 2016; Nayak et al., 2020).
As pequenas alterações observadas em cenários extremos destacam a sensibilidade do modelo e aumentam sua aplicabilidade prática. Uma abordagem combinada usando AHP e simulação de Monte Carlo demonstrou apoiar efetivamente a tomada de decisão quanto ao uso de bambu em projetos de construção sustentável, levando em consideração suas propriedades físicas e mecânicas (Chen et al., 2021; Correia et al., 2014; Ghavami, 2005; Kravchenko et al., 2019; Mahmud et al., 2023; Nugroho e Ando, 2001; Sharma et al., 2015). Esta abordagem garante um equilíbrio entre desempenho técnico, viabilidade econômica e padrões ambientais (Ahmad et al., 2016; Lobovikov et al., 2007; Thanakit et al., 2024).
5. CONCLUSÃO
A madeira laminada de bambu é um excelente material de construção sustentável que combina desempenho técnico, estética e benefícios ambientais. A abordagem AHP se mostra eficaz para a tomada de decisões estruturadas e apoia significativamente a política pública, a certificação e a inovação da indústria. Os resultados mostram que a sustentabilidade ambiental é o critério de avaliação mais importante no processo de tomada de decisão (com um peso de 0,412), confirmando a tendência de priorizar fatores ambientais em decisões de engenharia na indústria da construção.
De uma perspectiva científica, este estudo apresenta um sistema de avaliação sistemática claro e validado para estruturas de bambu, integrando indicadores de avaliação técnica, ambiental, econômica e estética, o que é de significativa importância científica. Para a indústria de produtos de bambu, as descobertas apoiam fortemente os investimentos em tecnologias de processamento, o desenvolvimento de produtos padronizados e a formulação de padrões técnicos relevantes.
REFERÊNCIAS
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1Mestre em Ciências dos Materiais, Doutorando em Ciência dos Materiais pela Universidade Federal do Vale São Francisco engomes2017@gmail.com
2Engenheiro Agrônomo, Mestrando em Agroecossistemas, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR, kael.gilson1988@gmail.com
3Mestre em Engenharia Civil, Doutorando em Ciência dos Materiais pela Universidade Federal do Vale do São Francisco, UNIVASF, wendermessiatto@yahoo.com.br
4Doutorado em Engenharia Agrícola, Professor Associado da Universidade Federal do Vale São Francisco, UNIVASF, acacio.figueiredo@univasf.edu
5Doutorado em Engenharia Mecânica, Professor Titular da Universidade Federal do Vale São Francisco, UNIVASF, nelson.cardenas@univasf.edu.br