Sustainable construction: the role of high-rise timber buildings requirements during the life cycle of the building

Elżbieta Jadwiga Hamadyk

Key information

Authors:

Elżbieta Jadwiga Hamadyk (Elzbieta Jadwiga Hamadyk)

Supervisors:

Miguel José Das Neves Pires Amado (Miguel Amado); Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito (Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito); Alfredo Manuel Pereira Geraldes Dias

Published in

January 12, 2026

Abstract

A indústria da construção enfrenta uma pressão crescente para reduzir os seus impactes ambientais, em resposta à urbanização global, às alterações climáticas e à escassez de recursos naturais. Esta dissertação investiga o potencial dos edifícios em altura em madeira como alternativa sustentável aos sistemas convencionais em betão e aço. Através de uma abordagem holística e baseada no ciclo de vida, a investigação explora as dimensões ambientais, técnicas, regulamentares e sociais da construção em madeira, desde a gestão florestal e seleção de materiais até às fases de projeto, construção, utilização e fim de vida útil. A metodologia adotada combina uma revisão sistemática da literatura, análise comparativa de casos de estudo contemporâneos e síntese de dados de desempenho em domínios críticos, incluindo comportamento estrutural, resistência ao fogo, desempenho térmico, acústico e sísmico. A investigação identifica as principais vantagens da utilização da madeira projetada, como a capacidade de captura de carbono, baixa energia incorporada, renovabilidade do material e eficiência na pré-fabricação, a par de desafios persistentes, incluindo a segurança contra incêndios, o controlo da humidade, o isolamento acústico e a estabilidade lateral em zonas sísmicas. Uma contribuição central desta dissertação é o desenvolvimento de um quadro estruturado de diretrizes para o projeto e construção sustentáveis de edifícios em altura em madeira. Estas diretrizes estão organizadas em cinco fases sequenciais do ciclo de vida (estratégia, produto, projeto, construção e uso / fim de vida) e estão explicitamente associadas aos intervenientes relevantes no processo construtivo. Este quadro responde diretamente à questão de investigação central: “Quais são os requisitos para o projeto e construção sustentável de edifícios em altura em madeira?”. Ao traduzir conhecimento interdisciplinar complexo em estratégias aplicáveis, estas diretrizes visam apoiar arquitetos, engenheiros, empreiteiros, promotores e decisores políticos na implementação de soluções em madeira de alto desempenho. A dissertação sublinha que a transição para a construção em madeira deve ser acompanhada por uma atualização dos códigos normativos, investimento em formação e colaboração transversal no setor. Em síntese, esta investigação constitui um contributo relevante para o avanço do conhecimento na área da construção sustentável, consolidando o papel da madeira estrutural maciça como pilar essencial para o desenvolvimento urbano sustentável, promovendo um ambiente construído mais resiliente, a circularidade e com baixas emissões de carbono. The construction industry faces increasing pressure to reduce its environmental impacts in response to global urbanization, climate change and finite natural resources. This thesis investigates the potential of tall and high-rise mass timber buildings as a sustainable alternative to conventional steel and concrete systems. Through a holistic and life cycle-based approach, the research explores mass timber’s environmental, technical, regulatory and societal dimensions, from forest management and material selection to design, construction, use and end-of-service stages. The adopted methodology combines a systematic literature review, comparative analysis of contemporary case studies and synthesis of performance data across critical domains, including structural, fire, thermal, acoustic and seismic behaviour. The research identifies key benefits of mass engineered timber, such as carbon sequestration, low embodied energy, material renewability and prefabrication efficiency, alongside persistent challenges, including fire safety, moisture control, sound insulation and lateral stability in seismic zones. A core contribution of the thesis is the development of a structured framework of guidelines for the sustainable design and construction of high-rise timber buildings. These guidelines are organized into five sequential life cycle stages (strategy, product, design, construction and use/end-of-service) and are explicitly linked to relevant stakeholders involved in the building process. This framework directly addresses the central research question: “What are the requirements for the sustainable design and construction of high-rise timber buildings?”. By translating complex interdisciplinary knowledge into actionable strategies, the guidelines intend to support architects, engineers, contractors, developers and policymakers in implementing high performance timber solutions. The thesis emphasizes that the transition to mass timber must be accompanied by code development, educational investment and industry-wide collaboration. Ultimately, this research contributes to a growing body of knowledge advocating for mass timber as a cornerstone of sustainable urban development, promoting a low-carbon, resilient and circular built environment.