Archivos para el mes de: abril, 2018

Estamos tan familiarizados con la madera y tenemos una relación tan íntima con ella que, sin embargo, está rodeada de prejuicios.

Clare Farrow.

 

En esta cuarta parte, como continuación del anterior post, se hará una recopilación de las ideas-fuerza más interesantes que apuntalan el debate sobre la construcción con CLT, englobadas en las perspectivas siguientes: la durabilidad y la sostenibilidad.

 

  • Durabilidad

A pesar de la percepción generalizada de que la vida útil de las estructuras de madera es inferior a la de los edificios de otros materiales, no existe una relación significativa entre el tipo de material estructural y la vida útil media. Los índices actuales de la vida útil de los diversos productos asignan a la madera una vida útil inferior a la de otros materiales sin ninguna base para ninguno de los valores elegidos.

Apoyando esta conclusión, un estudio de edificios demolidos en Minnesota encontró que la mayoría fueron demolidos debido a cambios en el valor de la tierra, cambios en los gustos y necesidades, y falta de mantenimiento de los componentes no estructurales. De hecho, los edificios de madera en el estudio eran típicamente los más antiguos; la mayoría tenían más de 75 años. En contraste, más de la mitad de los edificios de hormigón cayeron en la categoría de 26 a 50 años, y el 80 por ciento de los edificios de acero demolidos tenían menos de 50 años de antigüedad. En general, el hecho de que los edificios de madera tuvieran la vida útil más larga demuestra que los sistemas estructurales de madera son totalmente capaces de satisfacer las expectativas de longevidad de un edificio.

La madera es más sensible a la humedad que el hormigón o el acero, especialmente durante la construcción si no está adecuadamente protegida. Aquí es donde entra en juego la integración de los elementos de cerramiento y fachada. El diseño integrado y la erección de los componentes de cerramiento y fachada del edificio para proteger las estructuras de madera masiva durante la construcción es crítico para el éxito económico, durabilidad y general de estos edificios.

En los altos edificios de madera donde el andamiaje y el entoldado no son prácticos o económicos, deben emplearse las siguientes estrategias para evitar la humectación de la madera:

  • construir y revestir muy rápidamente durante la estación seca del verano,
  • pre-proteger los elementos de madera con membranas apropiadas,
  • prefabricar los cerramientos para una rápida instalación,
  • aplicar de fábrica acabados para reducir la absorción de agua,
  • y emplear un plan de gestión del agua en la obra efectivo.

El CLT puede manejar la humectación mucho mejor que el NLT ya que no se hincha a lo largo o ancho. Si el CLT toma mucha humedad durante la construcción, la madera tardará mucho tiempo en secarse, provocando costosos retrasos en la construcción.

Después de la construcción del edificio Brock Commons se han obtenido unas conclusiones sobre la necesidad de una prefabricación de la fachada.

Se resumen a continuación las dos diferencias clave que deben tenerse en cuenta al principio en el diseño de los edificios de madera altos que son diferentes de otros tipos de construcción:

1) Necesidad de velocidad:

El cerramiento del edificio para edificios de madera más grandes y altos debe ser construido y sellado lo más rápido posible después del montaje de la estructura de madera. Esto requiere el uso de una prefabricación externa y un trabajo mínimo en obra para preparar la instalación de paneles de pared y techo. Además, los materiales utilizados en los paneles de la envolvente, ya sea que estén fabricados estructuralmente de madera, acero u hormigón, deben adaptarse a las inclemencias del tiempo y ser tolerantes a la humedad durante la construcción. Por lo tanto, la preinstalación de ventanas y el cuidado diseño de juntas de paneles e interfaces para facilitar el sellado son cruciales.

2) Garantizar la durabilidad:

Los materiales utilizados dentro de la envolvente del edificio deben ser robustos y esencialmente “de alto rendimiento”.

Dada la potencial expansión/contracción vertical a corto y largo plazo y la deriva lateral de la estructura de madera, también necesitan ser más tolerantes al movimiento. La eficiencia térmica es necesaria para el cumplimiento del código de construcción, así como el uso de materiales incombustibles. Los componentes estructurales de madera pueden ser tan duraderos como el acero o el concreto cuando se protegen adecuadamente y tienen la ventaja adicional de ser más eficientes térmicamente al pasar por alto el aislamiento instalado.

 

Según un informe[1]:

“… hay fuertes e interesantes correlaciones entre los ciclos climáticos, las tasas de absorción/desorción, los cambios de masa y dimensiones y la fisuración en los paneles CLT.

… los parámetros ambientales pueden afectar de manera diferente al rendimiento higrotérmico de los paneles CLT, dependiendo de las superficies expuestas (por ejemplo: las testas, la cara larga); las características geométricas iniciales del panel (espesor – número de capas; extensión plana; presencia de huecos entre la madera aserrada dimensional y en las líneas de cola, etc.).

También es evidente que, puesto que los cantos de los paneles CLT son los más sensibles al flujo climático y al potencial de humectación interior (y las consecuencias resultantes), y al mismo tiempo, están presentes en los lugares más críticos (por ejemplo, la envolvente del edificio, las conexiones y las aberturas), requieren mayor atención, tanto en la investigación como en el diseño.

… las conexiones son una fuente importante de continuidad y ductilidad en las estructuras de madera, y un punto natural de sensibilidad al deterioro debido a la carga cíclica (por ejemplo, sísmica y de viento) y a la retención de humedad. […] Dondequiera que un panel CLT se una a otro elemento, y dondequiera que CLT se abra con una abertura (por ejemplo, una ventana o puerta), sus cantos quedarán expuestos, y (y lo que es más importante, su interior) será más vulnerable a las fluctuaciones climáticas, fugas, atrapamiento de humedad y los riesgos resultantes asociados (pudrición, cambios dimensionales, pérdida de resistencia, etc.). Esto se verá exacerbado por las brechas existentes de los paneles no encolados, las imperfecciones en la disposición de las capas y la tendencia de las testas a fisurar bajo fluctuación climática. El tratamiento de los cantos es una posible solución para reducir estos efectos y el potencial de humectación del interior.”

Empieza a ser usual el uso de membranas autoadhesivas para asegurar la estanqueidad. Cuando los paneles están hechos de tres capas hay movimientos de aire a través de los elementos del panel, en cinco capas esta tasa baja. El método para asegurar la estanqueidad es instalar un producto en la cara exterior del CLT, y el mejor producto para ello es una capa de estanqueidad a la intemperie no porosa (es decir, hermética al aire), ya que puede dejarse expuesta a la intemperie. La estanqueidad se logra conectando membranas autoadhesivas entre sí en una piel continua alrededor de todo el exterior de la envolvente del edificio.

El uso de una membrana autoadhesiva ayuda a superar este reto de diferentes maneras;

  • Se puede adherir en la fábrica y luego se pueden sellar las juntas en obra para garantizar una estanqueidad continua.
  • No tiene fijaciones inmediatas (excepto el adhesivo), por lo que la estanqueidad es total.
  • El tejado y las paredes pueden ser tratados al mismo tiempo con el mismo producto creando una estanqueidad continua.

 

Una vez terminada la construcción, el CLT no requiere un régimen de mantenimiento inusual (similar al de los edificios de estructura de madera). En caso de que se produzcan daños en un panel, siempre que no sea estructural, se puede empalmar utilizando las técnicas normales de carpintería. Los daños estructurales requerirán soluciones más técnicas, aunque CLT proporciona una buena fijación para los refuerzos o elementos adicionales.

 

  • Sostenibilidad

La densificación urbana es tanto una realidad como una necesidad. Se prevé que para 2050 la población mundial alcanzará los 9.800 millones de personas, de las cuales alrededor del 70% vivirá en ciudades, y cada vez más personas vivirán en la pobreza y la desigualdad. A medida que las zonas urbanas se vuelven más densamente ocupadas y los precios del suelo se disparan, parece que la única opción es construir hacia arriba. El problema es que las ciudades ya representan el 75% de la contaminación mundial y del consumo de recursos no renovables.

Pero los bloques de pisos a menudo se asocian con la pobreza, los problemas sociales, los peligros y el aislamiento, recordemos tragedia de la Torre Grenfell en Londres. La gente teme la pérdida de privacidad, individualidad y el contacto con la naturaleza, e igualmente, la perspectiva de verse obligada a abandonar las ciudades a medida que comprar o alquilar una vivienda se vuelve cada vez más inaccesible.

En este contexto, puede parecer extraordinario proponer un material, la madera, que fue, a su vez, rechazado en la era moderna, precisamente por el miedo y los prejuicios.

Las primeras experiencias con madera de ingeniería (EWP), como la madera laminada en cruz (CLT) y la madera laminada encolada (MLE), fueron impulsados inicialmente por informes sobre el cambio climático y el entendimiento de que la madera puede absorber y almacenar dióxido de carbono sin parangón en otros materiales.

Ya sabemos que la construcción y operación de edificios de todo tipo son responsables de hasta el 40 por ciento de todas las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el hombre.

Un estudio realizado en 2009 por la Universidad de Canterbury, en Nueva Zelanda, reveló que, durante un ciclo de vida de 60 años, “el aumento de la cantidad de madera en los edificios disminuyó la energía incorporada inicial y el potencial de calentamiento global (GWP, por sus siglas en inglés) de los materiales y también disminuyó el consumo total de energía y el GWP“. En general, los edificios de madera pueden tener una huella de carbono total un tercio menor que los edificios de acero y hormigón de tamaño similar.

Es, pues, la madera, el material mágico para construir un mundo sostenible.

 

Se ha creído y actuado sobre la base de que la distribución del impacto climático de una casa se distribuye en un 15 por ciento durante el proceso de construcción y el 85 por ciento restante en el uso de la casa en función del consumo de energía en la casa. Esta es la razón por la cual se ha dedicado tanto tiempo a mejorar el rendimiento energético de los edificios.

Sin embargo, un estudio de los centros suecos IVL (Instituto de Investigaciones Medioambientales) y KTH (Real Instituto de Tecnología) sobre el ciclo de vida del Strandparken, un edificio alto en madera en Sundbyberg, demuestra que el mayor impacto está en el proceso de construcción, no en el uso. Hasta el 75-80 por ciento de las emisiones ocurren durante el proceso de construcción y solo el 20-25 por ciento durante el período de uso del edificio. El estudio muestra que la elección de madera como material en lugar de hormigón reduciría el impacto climático del edificio durante 50 años en un 40 por ciento.

Los bosques suecos tardan sólo un minuto en producir la madera (120 metros cúbicos) necesaria para la construcción de Strandparken.

De hecho, se ha estimado que, si se utilizara la madera en lugar del hormigón y acero en todos los edificios del mundo, se podría reducir las emisiones de CO2 en un 31 por ciento, lo que obviamente tendría un gran impacto en el cambio climático.

Una conclusión es que todos debemos cambiar el enfoque a la parte de cómo construimos las casas, pero, sobre todo, qué material de construcción elegimos.

El edificio Strandparken

 

Sin embargo, es importante señalar que estos resultados suponen que el 100% de la madera se desvía del vertedero al final de su vida útil. Si la madera se vierte en vertederos al final de su vida útil, el análisis ha sugerido que las emisiones netas de un edificio con estructura de CLT podrían exceder las emisiones del ciclo de vida de un edificio con estructura de hormigón típico.

Cuando se vierte la madera en los vertederos, se pudre y libera hasta un 60% del carbono secuestrado a la atmósfera como metano, lo que es 25 veces peor que el dióxido de carbono en términos de impacto del calentamiento global.

 

Y al final del ciclo de vida del CLT, ¿al vertedero?

Según ha escrito Lloyd Alter, ¿qué haremos con la madera después de derribar la estructura? No se puede tirar en un vertedero y dejar que se pudra, ya que eso libera lentamente el carbono atrapado de vuelta a la atmósfera. Quemar la madera para obtener energía hace lo mismo, pero más rápido. Reciclar de forma responsable la madera para su uso en otros proyectos de construcción u otros productos es la única forma de asegurar que el carbono secuestrado permanezca así.

Actualmente, las ciudades son muy dinámicas y cambian constantemente, por lo que la vida media de un edificio no es tan larga como antes. Los edificios de acero y hormigón producen constantemente residuo, en su demolición, lo que significa que sus propiedades de durabilidad son una desventaja frente a la demolición “temprana” de una parte considerable de los edificios construidos. Por otra parte, la madera es un material que puede reutilizarse o reciclarse fácilmente.

 

En respuesta al Acuerdo de París (COP21, 21st Conference of Parties), los científicos propusieron una serie de “tecnologías de emisiones negativas” (ETN) para limitar el cambio climático a “muy por debajo de 2°C“, tres de las cuales se relacionan con la madera y su capacidad de absorber y almacenar el carbono de la atmósfera: forestación y reforestación, construcción con biomasa y biomasa con captura y almacenamiento de carbono.

Climate Challenge Numbers for COP21

En consecuencia, diversos países hacen planes como el plan medioambiental de 25 años del Reino Unido, recientemente publicado, que reconoce la importancia de utilizar recursos sostenibles, y recomienda específicamente aumentar el suministro de madera.

 

Gestión forestal

Ya sea en Canadá, EE. UU. o, incluso, España, están aumentado las superficies forestales.  De hecho, de acuerdo con “Sustainable Forestry in North America“, durante los últimos 50 años menos del 2% del inventario de árboles en pie en los Estados Unidos fue cosechado cada año, mientras que el crecimiento neto de árboles fue del 3%. Y en la UE sólo se está cosechando actualmente dos tercios de su crecimiento anual de madera.

Los seres humanos actualmente cosechan sólo el 20% del crecimiento forestal global cada año, y más madera podría ser extraída sin reducir la cantidad total de carbono encerrado en los bosques.

 

Los expertos admiten que los beneficios ambientales del CLT son complejos y difíciles de medir.

Por un lado, una gestión forestal cuidadosa es una parte crucial para asegurar el factor de sostenibilidad. El replantar árboles después de la cosecha es una parte crítica de este manejo. Pero también hay otras consideraciones.

Los objetivos de sostenibilidad incorporados en la marca CLT dependen de prácticas certificadas por el Forest Stewardship Council (FSC).

La silvicultura industrial almacena menos carbono y produce menos madera que el manejo forestal bajo los criterios del FSC. El transporte es otra fuente de emisiones que debe ser tenida en cuenta en las declaraciones de sostenibilidad de CLT.

 

Sin embargo, a menos que utilicemos madera procedente de bosques gestionados de forma responsable, simplemente estamos sustituyendo un problema por otro. La madera es tan buena como el bosque del que proviene.

La investigación de la empresa de ingeniería Arup descubrió que la construcción con madera talada de grandes bosques industriales libera casi tanto carbono a la atmósfera como los edificios de hormigón bajo el supuesto de que no se replantaran árboles. Otra investigación del estadounidense Center for Sustainable Economies encontró que la silvicultura industrial, lejos de ser un sumidero de carbono, en realidad podría ser la fuente más grande de emisiones de carbono. Sin embargo, la investigación aclara que tal replantación varía a través de la industria.

Pero hay mucho más en juego en un bosque que sólo el carbono. Si construimos con madera sin considerar cuidadosamente el bosque donde creció, corremos el riesgo de dañar el agua limpia, el hábitat para la vida silvestre, los senderos para excursionistas y cazadores, y más. Lograr beneficios ambientales de la construcción en madera requiere un compromiso con la silvicultura ecológica. Requiere que los desarrolladores exijan madera de bosques que mantengan la biodiversidad, protejan ríos y arroyos, limiten el uso de productos químicos y talas, y preserven la capacidad de volver a crecer indefinidamente.

La certificación del Forest Stewardship Council (FSC) fue creada para ayudar a los arquitectos y promotores a elegir madera de bosques manejados de acuerdo a altos estándares ambientales, mucho más allá de las reglas de práctica forestal locales. De acuerdo con las regulaciones establecidas por el FSC, se planta cinco árboles más para reemplazar cada uno de los talados.

Una investigación reciente de Ecotrust en Washington y Oregon encontró que los bosques manejados de acuerdo a esos estándares almacenan más carbono que aquellos que simplemente cumplen con la letra de la ley. Debido a que los árboles en los bosques certificados tienden a envejecer y crecer, producen volúmenes de madera comparables a los de los bosques industriales de rotación corta. Los árboles grandes almacenan más carbono, incluso cuando añaden más madera a su circunferencia cada año, en relación con los árboles jóvenes.

 

Esto contrasta con las afirmaciones, en unos cuantos artículos aparecidos, de que es sostenible el aprovechamiento de los árboles jóvenes. Dicen:

Hoy en día, una operación moderna e integrada puede convertir más del 80 por ciento de un árbol en productos útiles, mientras que la mayoría del resto se convierte en combustible. Para aumentar la productividad, es necesario depender de árboles más pequeños y jóvenes. La tala de árboles cuando son jóvenes significa esencialmente producir trozos más pequeños en mayor cantidad que los más grandes. Teniendo en cuenta la avanzada tecnología maderera de hoy en día, esto no debería ser un problema, ya que se pueden fabricar productos muy estables y fuertes a partir de piezas pequeñas y de baja calidad. El uso de árboles jóvenes como material para productos derivados de la madera también es más sostenible, ya que los árboles absorben CO2 más rápido en sus primeros años, por lo que se incrustará más carbono en la madera si cortamos árboles jóvenes y replantamos más árboles.

 

La madera con imperfecciones visuales que actualmente se desperdicia se puede utilizar en las capas medias de un panel CLT sin sacrificar su resistencia ni su aspecto. Los partidarios dicen que podría volver a poner en funcionamiento los aserraderos y, al mismo tiempo, mejorar la salud de los bosques a través del raleo de bosques densos y el uso de madera de bajo valor y especies arbóreas locales. Árboles tan pequeños con 127 mm (5 pulgadas) de diámetro en la parte superior y aquellos dañados por plagas e incendios forestales son los mejores candidatos. Al abrir nuevos frentes de suministro, el CLT ayuda a la silvicultura sostenible. Y debido a que los fabricantes de CLT pueden cosechar árboles pequeños y ya muertos, la tala de árboles se convierte en un esfuerzo rentable.

 

Pero, últimamente, en Portland, han aparecido opiniones contrarias a la sostenibilidad de este tipo de bosques, como en Oregón, EE. UU. Opiniones que sostienen un grupo importante de ambientalistas. Afirman que la construcción del edificio Framework en madera de 12 pisos, en Portand, se basa en productos manufacturados de madera que no están sujetos a los estándares de cosecha sostenible establecidos por el FSC. “Sin tal requisito, la Ciudad de Portland podría estar alentando la tala desenfrenada de los bosques de Oregon“, afirman quienes son los líderes ambientales de Portland en una carta enviada el 29 de enero al alcalde de Portland. Debido a que “pueden utilizar un material más pequeño que la construcción tradicional de madera, puede proporcionar un incentivo perverso para acortar las rotaciones de las talas y hacer un corte más agresivo. Las rotaciones más cortas significan cortes de aclareos más frecuentes, más lodo y limo que fluyen hacia los ríos, y más aplicaciones de herbicidas“.

Los aclareos no pueden ser el único riesgo ambiental potencial de CLT: “Como cualquier otra actividad industrial que libere sustancias químicas potencialmente dañinas, las instalaciones de producción de CLT deben esforzarse por eliminar o minimizar la liberación de compuestos orgánicos volátiles (COV) y otros contaminantes en el aire“.

A menudo se dice que lo que la minería de carbón es para Virginia Occidental, la tala de árboles de aclareos para Oregon, y creo que eso está en pleno despliegue con este problema. A menos que se haga más para asegurar que la madera proviene realmente de fuentes sostenibles, y que los aserraderos que la producen minimicen las emisiones tóxicas, el CLT en realidad empeorarán los problemas ambientales, no mejorarán“, dice Steve Pedery de Oregon Wild.

Algunos investigadores temen que la tala de más madera pueda dañar los ecosistemas forestales, particularmente en los países en desarrollo que ya están plagados por prácticas madereras pobres y, a menudo, ilegales. Si vamos a cortar madera, tenemos que hacerlo de manera que no sólo sustente el bosque, sino también la biodiversidad y todo lo demás.

 

Dice Lloyd Alter que los árboles pueden ser renovables, pero los bosques no lo son. Es una falacia considerar la madera sólo como un producto agrícola: mientras que la madera puede ser plantada, cultivada y cosechada como cualquier otro cultivo agrícola, esta actividad no debe ser confundida con un bosque, porque es un monocultivo. Un valle plantado en una sola especie de árbol no es un bosque.

Dadas las presiones sobre nuestros recursos, ¿no tenemos la obligación de elegir el sistema que menos material utilice, aunque sea renovable? Si usamos más madera, entonces estamos cultivando más árboles y absorbiendo más CO2, pero también estamos consumiendo más bosque, y puede que ni siquiera sea verdad que estamos absorbiendo más CO2; un estudio publicado en Nature encontró que los árboles viejos realmente absorben más CO2 que los jóvenes. La absorción de CO2 es una función del área foliar, y los árboles grandes tienen muchas más hojas.

La densidad de la ciudad, por ejemplo, está directamente relacionada con las emisiones de carbono. Es un hecho que las ciudades densas son significativamente más sostenibles que las ciudades extensas; por lo tanto, un camino hacia formas de vida más sostenibles podría ser la planificación y regulación de ciudades de madera compactas.

 

Pero el CLT puede ser una salida a masas forestales desaprovechadas, en gran parte, de coníferas interesantes como el pino taeda, del grupo del pino amarillo del Sur (comparte muchas características con otras especies de este grupo tales como ser duro, denso y poseer una excelente relación resistencia-peso). Así, en Arkansas, EE. UU., el estado cultiva 8 millones de toneladas más de pino de las que cosecha anualmente. Con esta madera se han fabricado los paneles de CLT para el almacén de la biblioteca de la Universidad de Arkansas.

Uno de los problemas es que aprendimos a cultivar el pino taeda más rápidamente, pero a medida que lo cultivamos más rápidamente, la resistencia y la calidad de la madera ya no son tan buenas como hace 70 años“, dijo Mathew Pelkki, presidente de la Escuela de Silvicultura y Recursos Naturales de la Universidad de Arkansas. “Cuando lo diseñas y lo pones en madera laminada, puedes eliminar los defectos. Es mucho más fuerte“.

Universidad de Arkansas – imagen de Beth Hall

 

En la siguiente parte se tratarán las siguientes perspectivas: política, competencia y futuro.

 

[1] How monitoring CLT buildings can remove market barriers and support designers in North America: an introduction to preliminary environmental studies, de Evan L. Schmidt, Maria Paola Riggio, Paul F. Laleicke, Andre R. Barbosa y Kevin Van Den Wymelenberg.

Este es un informe de un proyecto de investigación sobre los enfoques de los desafíos, oportunidades y beneficios de bienestar de la Arquitectura en Madera Masiva de Molly Taylor, resultado de lo que aprendió en un curso dentro del programa Hart Howerton Travel Research Fellowship durante el verano de 2017.

Aquí hay un enlace para leerlo en Issuu, al completo.

Se puede adquirir en versión de tapa blanda.

Referencia bibliográfica del libro en tapa blanda:

Taylor, Molly, Mass Timber Methods, EE.UU., 2018, 176 pp., ISBN: 9781388750411.

 

En:

https://www.travel4timber.com/single-post/2018/03/10/Mass-Timber-Methods-report-COMPLETE

Una panorámica sobre el software exprés de cálculo de estructuras en madera sencillos y asequibles.

 

Hay muy buenos programas de cálculo de estructuras de madera, como son AxisVM, Cype 3D, Estrumad, Robot Structural Analysis, RSTAB, etc. que permiten un completo análisis estructural de la construcción en su globalidad. Son de alto nivel y exigentes en su curva de aprendizaje, y caros.

Pero no se necesita tanto si queremos un software que nos ayude a realizar cálculos, sencillos y de la manera más rápida, de elementos singulares de una estructura. Es decir, que simplifique el trabajo del usuario tanto durante la fase ejecutiva del proyecto, gracias a la elaboración automática de un informe o memoria de cálculo detallado y transparente, como durante la fase de presupuesto, gracias a la interacción dinámica del software, que permite una rápida convergencia con los límites reglamentarios (según el Eurocódigo 5) optimizando la sección y los costes resultantes para el cliente.

De ahí de lo del concepto exprés: conseguir algo rápido y válido.

Se considerarán aquellos que efectúen los cálculos según los Eurocódigos. Sabemos que cada país tiene un anexo nacional a cada Eurocódigo (NA). En estos anexos nacionales se definen, sobre todo, los parámetros que deben definirse a escala nacional (por ejemplo, factores de seguridad parciales, cargas de nieve, etc.).

Aunque hay programas que sólo tienen el anexo de país del fabricante, es habitual que tengan dos o unos pocos. Es más, algunos permiten hacer los cáculos según un Eurocódigo puro, sin anexos.

Se pueden clasificar en varios grupos:

  • suites o paquetes de programas,
  • cálculo de elementos singulares de una estructura,
  • y cálculos según la acción o temática específica a considerar.

Dentro de cada grupo, y en orden alfabético, se citan unos cuantos programas de cálculo. También puede verse como una visión panorámica de cómo son estos programas en el mercado europeo.

 

Suites o paquetes de programas:

  • La francesa Itech ha desarrollado el software ACORD-Express que permite el análisis rápido de elementos singulares (vigas, correas, pilares, etc.) definidos por un conjunto de parámetros que se introducen con un asistente. ACORD-Express consta de cuatro módulos que se pueden utilizar y adquirir de forma independiente: Eléments simples, Structures (cerchas y semicerchas), Contreventementes (paneles de arriostramientos en entramados ligeros para viento y sismo), y Assemblages (uniones de carpintería). Además, hay un grupo de herramientas denominado “Expert” permite verificar la resistencia de una sección constante o variable bajo el efecto de las condiciones de carga definidas por el usuario. Los cálculos se hacen según Eurocódigos. Genera informes de los cálculos.

Está integrado el asistente Assistants climatiques para cargas de viento y nieve. De pago.

 

  • APF Nexus, de la italiana APF Nexus, es un paquete de los módulos: WoodBeam (vigas y pilares), WoodTruss (cerchas), WoodJoint (uniones de carpintería), WoodPanel (paneles CLT), WoodFasten (capacidad de carga característica de un conector metálico) y WoodPlane Failure (análisis según Eurocódigo 7). Según Eurocódigos. Genera informes de los cálculos. De pago.

WoodBeam

WoodJoint

WoodPanel

WoodTruss

 

  • Se hace una referencia a unos módulos que, aunque no son programas independientes ya que son una opción del menú del programa principal, son un ejemplo claro de programas con una interfaz amigable. Dentro del software español de análisis 3D de estructuras de madera de Estrumad  se hallan los Modelos Constructivos que define con gran sencillez los datos referentes a: coordenadas y características de nudos, numeración de barras, tipos de sección e incluso genera internamente las cargas permanentes, las de mantenimiento, las de nieve y las de los diferentes vientos. Es un procedimiento extraordinariamente rápido y potente y muy sencillo de utilizar. Los modelos son: viga curva, cercha española, viga a dos aguas y viga continua.

 

  • La alemana Harzer Statik Software ha desarrollado Harzer-Statik como un paquete completo de 100 módulos para el cálculo de estructuras con varios materiales: acero, hormigón, mampostería y madera (para este material hay 45 módulos sobre una gran variedad de cálculo de vigas, uniones de carpintería, conexiones metálicas, cerchas, vigas a dos aguas con intradós curvo, arriostramientos de entramados ligeros, etc.) según Eurocódigos. El usuario puede crear sus propias hojas y pruebas.

Además de los anexos nacionales (NA) de Alemania y Austria, se ha integrado una versión que puede utilizarse para calcular según el Eurocódigo puro. Se hizo porque algunos países (por                  ejemplo, la República Checa) han tomado casi por completo el EC y carecen de un NA extenso.

Generan informes de los cálculos. En alemán. De pago.

 

Un producto similar es el alemán 4H-Statikprogramme de PCAE gmBh.

 

  • La francesa MD Bat ha desarrollado el paquete MD Bat para el cálculo de estructuras de maderas según Eurocódigos y la norma francesa CB 71. Consta de los siguientes programas independientes: Poutr, es la herramienta base para el cálculo de todo tipo de elementos rectos: vigas, correas, viguetas, pilares, etc.; Structur, para el cálculo de estructuras de formas libres o predefinidas: cerchas, pórticos, etc.; Assembl (cálculo de uniones de carpintería y conexiones metálicas); Eole, para el cálculo de cargas debidas al viento; y MOB, para modelizar y calcular entramados ligeros (ossature bois). Genera informes de los cálculos.

Anexos nacionales de Francia, Bélgica, España y Suiza. Hay traducción en español. De pago.

Assembl

Eole

MOB

Poutr

Structur

 

  • El Área de Conocimiento de Ingeniería de la Construcción de la Universidad del País Vasco, con el patrocinio del Gobierno Vasco, desarrolló en 2012 la herramienta de cálculo Prontuario informático de la madera estructural. Este programa se presenta como un conjunto de módulos o aplicaciones, con un formato sencillo y accesible, que favorece su uso y aplicación. Entre estos módulos cabe destacar, los de Análisis y Estructura, como instrumentos de asistencia técnica en el proceso de cálculo y comprobación de elementos estructurales. La herramienta se complementa con otros módulos como Durabilidad, Pliego, Detalles y Presupuesto a través de los cuales se obtiene una valiosa aportación, muy útil en la elaboración del proyecto. El programa se ha completado en esta nueva versión desarrollada en 2014, con 4 nuevos módulos destinados al cálculo de las uniones con herrajes metálicos, el predimensionado de forjados resueltos en madera y la comprobación térmica e higroscópica de soluciones de fachadas y cubiertas con elementos de madera.

Es gratuito.

 

  • La alemana Dlubal Software GmbH ha desarrollado el paquete RX-TIMBER para el análisis de estructuras de madera según Eurocódigos. Es un conjunto de programas independientes:
    • RX-TIMBER Glued-Laminated Beam realiza el cálculo de vigas de madera laminada encolada de grandes luces de ocho tipos distintos de vigas (paralelas, cubierta a un agua, cubierta a dos aguas, etc.). Es posible considerar elementos de refuerzo para la tracción transversal tales como barras de acero encoladas.
    • RX-TIMBER Continuous Beam analiza vigas de un vano y vigas continuas así como también sistemas de vigas articuladas con o sin voladizos.
    • RX-TIMBER Column permite el cálculo y dimensionamiento de pilares articulados y de ménsulas. Además, el programa proporciona tanto secciones rectangulares como redondos.
    • RX-TIMBER Purlin calcula y dimensiona correas.
    • RX-TIMBER Frame realiza cálculos requeridos de pórticos con articulaciones triples con los siguientes tipos de geometría: simétrica/asimétrica, medio pórtico, inclinación de la columna interior/exterior, y con/sin piezas intermedias.
    • RX-TIMBER Brace realiza el cálculo de arriostramientos.
    • RX-TIMBER Roof realiza todos los cálculos requeridos de los siguientes tipos de cubiertas de madera: cubierta plana, cubierta a un agua y cubierta a dos aguas. Con generación automática de cargas de viento y nieve. Generan informes de los cálculos.

Hay versión en español. De pago.

RX-TIMBER Laminated Beam

RX-TIMBER Purlin

RX-TIMBER Roof

 

  • La holandesa Struct4u ha desarrollado los programas XFrame2d, XBeam2D y XConstruct, entre otros, para el cálculo de estructuras de madera:
    • XFrame2D es un programa, bastante intuitivo y fácil de usar, de análisis de pórticos y cerchas de madera y acero, según Eurocódigos. Tiene un generador de cargas de viento y nieve. El programa detecta automáticamente la forma del tejado y determina todas las cargas de viento y nieve. Genera informes de los cálculos, totalmente transparentes.
    • XBeam2D es un programa para el cálculo de vigas continuas de madera, hormigón y acero, según Eurocódigos. Genera informes de los cálculos, totalmente transparentes. Se usa un asistente para generar la viga.
    • XConstruct es un programa que, como una caja de herramientas, se le pueden añadir nuevos módulos de cálculo, incluso en base a sugerencias de los clientes. Genera informes de los cálculos, totalmente transparentes. La pantalla se divide en dos partes: entrada y cálculo (esta parte puede visualizarse en un segundo monitor).

El pago es por uso, 3€ por hora hasta un máximo de 950 € por año. Hay versión en español.

XConstruct

Xframe2D

XBeam2D

 

  • El italiano STD (Structural Timber Design) del italiano Matteo Mosconi es una herramienta para calcular estructuras de madera que permite: verificar secciones sometidas a esfuerzos simples o combinados; verificar la resistencia al fuego; el cálculo de las conexiones metálicas según la teoría de Johansen; verificación de uniones de carpintería y de las principales conexiones mecánicas; y el dimensionamiento de forjados colaborantes de madera-hormigón. Según norma italiana (NTC2008) y Eurocódigos. Genera informes de los cálculos. Es gratuito, previo registro.

También es gratuita una herramienta para obtener las cargas de nieve y viento según la localidad italiana.

 

  • La americana Trimble ha desarrollado Tekla Teddss, un software potente para automatizar sus cálculos estructurales repetitivos para diversos materiales: acero, hormigón y madera. Se elije entre una de las bibliotecas de cálculos o se desarrolla una propia y se crea sus propios documentos profesionales. Se pueden combinar los cálculos estructurales repetitivos con el análisis de marcos, armaduras, vigas y pórticos en 2D. Los cálculos se efectúan según los Eurocódigos, aunque hay otros estándares extranjeros.

De pago.

 

  • El italiano Verlam Suite, incluye los módulos Wall (dimensionamiento de casas de madera de hasta tres pisos con el sistema de entramado ligero o de CLT, Structure (cálculo de estructuras de madera), Joint (cálculo de uniones madera-madera y madera-acero, en disposiciones simples y múltiples, y también de algunos nodos característicos más utilizados ) y Load (programar las diversas acciones sobre la estructuras). Según norma italiana (NTC2008) y Eurocódigos. De pago.

Hay una versión básica y barata, Verlam Essential, para el cálculo de vigas, con variadas configuraciones y secciones, y cerchas. Aparte de verificaciones de apoyos y del clásico talón en los                 tirantes de cerchas. De pago.

 

Joint

Structure

Wall

 

  • WOODexpress, de la noruega Runet, es un programa para el diseño y dimensionamiento de componentes de madera y tejados de madera según el Eurocódigo 5. En un entorno gráfico se diseñan las cerchas de tejado y elementos de estructuras de madera. Genera informes de los cálculos. De pago. Tiene versiones para varios países europeos.

 

 

Cálculo de elementos singulares de una estructura:

 

  • La checa FINE ha desarrollado unos programas independientes para el cálculo de estructuras de madera, según Eurocódigos:
    • FIN EC Timber, para el cálculo de secciones y barras de madera.
    • FIN EC Timber Fire, para la verificación de la resistencia al fuego de secciones y barras de madera.

Estos programas pueden funcionar como aplicaciones independientes o módulos de verificación en los programas FIN 2D (análisis estructural de estructuras 2D utilizando el Método de Elementos Finitos) y FIN 3D (análisis estructural de estructuras 3D utilizando el Método de Elementos Finitos) en un proceso bi-direccional.

También ha desarrollado TRUSS4 como una solución de software compleja para fabricantes de cerchas de madera con fijaciones metálicas punzonadas. TRUSS4 es capaz de asistir en todas las partes de la producción de celosías, desde el modelado 2d y 3D de estructuras y análisis estructurales, cálculos económicos hasta la documentación de fabricación y control de producción CNC.

Con los anexos nacionales de la República Checa, Eslovaquia, Polonia y Bulgaria.  De pago.

FIN 3D

FIN EC Timber Fire

FIN EC Timber

  • Finnwood 2.1, de la multinacional finlandesa Metsä Wood, es un programa que calcula elementos simples de estructuras de madera como vigas de forjado, cubiertas y pilares. Calcula según el Eurocódigo 5 (EN 1995-1-1) y el CTE DB SE-M. Los materiales que se incluyen son: Kerto LVL, Finnjoist, madera laminada GL32, Leno y Kerto-Ripa. Es gratuito, previo registro y por un año, renovable. Desde hace más de 7 años que no hay actualizaciones para España, pero sí se actualizan las versiones para Francia (2.4 SR1) y reino Unido (2.4).

 

  • La empresa suiza de productos de madera Schilliger ha desarrollado el programa S-Bem5FW para el dimensionamiento de vigas y pilares, según normas SIA, DIN y EC (con anexo nacional para Francia e Inglaterra).

De pago.

 

  • El Cálculo de estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada del estudio de arquitectura español Maab arquitectura es una hoja de cálculo, para Microsoft Excel, que comprueba vigas y pilares de madera maciza o laminada. Calcula según el Eurocódigo 5 (EN 1995-1-1) y el CTE DB SE-M. Puede generar un documento justificativo del cálculo de un determinado elemento. Los autores advierten que la herramienta no es profesional. Es gratuita.

 

  • La sueca Elecosoft ha desarrollado Statcon para el cálculo de vigas y columnas de madera y acero, según Eurocódigos. El sistema maneja madera de construcción, Kerto, madera laminada encolada, perfiles de acero y vigas en I ligeras. Tiene un interfaz gráfico personalizable e intuitivo. El programa tiene una “guía de diseño” integrada para simplificar el proceso de entrada de datos. Los cálculos se realizan utilizando un proceso llamado FEA 3D (Análisis de Elementos Finitos). Las NA noruegas y suecas (National Applications) han sido implementadas hasta ahora. Se introduce los datos conocidos, como la ubicación geográfica, las dimensiones del edificio y el tipo de edificio. El programa calcula automáticamente los valores de carga de nieve y viento y la carga de trabajo de la estructura seleccionada, creando casos de carga basados en la aplicación nacional seleccionada. La función “Vibration Check” facilita la verificación de las características de vibración y fallo de los forjados de vigas de madera.

De pago.

 

  • El Vorbemessung-software DIN EN 1995-1-1:2010-10, distribuido por la Studiengemeninschaft Holzleimbau e.V. (una organización de fabricantes de madera laminada encolada), es un programa alemán para dimensionar, por ejemplo, vigas a dos aguas con intradós curvo de madera laminada encolada, según el Eurocódigo 5. Es un software de predimensionamiento. Es gratuito. Sólo en alemán.

 

Cálculos según la acción o temática específica a considerar:

– Uniones:

  • La empresa polaca Robobat Polska ha desarrollado el software BIMware MASTER EC5 Timber Connections para la verificación de la capacidad de carga de las uniones atornilladas para elementos de madera, madera y acero. Los cálculos se realizan de acuerdo con el Eurocódigo 5.

De pago.

 

– Fuego:

  • La italiana Namirial S.p.A ha desarrollado el software CPI win® REI WOOD para la verificación de la resistencia al fuego de las estructuras de madera. Verifica estructuras de madera rectangulares o circulares, teniendo en cuenta el tamaño, el tipo de madera, la exposición al fuego, la protección de la pintura o la cubierta protectora, pero también la reducción gradual (tapering), las tallas y las restricciones. El cálculo se realiza de acuerdo con la Norma Europea Uni En 1995-1-2: 2005 y verifica la llamada tasa de carbonización, la resistencia a la deformación después del consumo de madera.

De pago.

 

 

Aunque no se basa en los Eurocódigos, hay que citar el software de la empresa chilena Eligemadera, el C+T (Change+Timber), como un ejemplo de buen programa con una interfaz bastante amigable. Permite a los usuarios calcular estructuras en madera aserrada y madera laminada, usando los siguientes módulos: diseño de elementos simples de madera aserrada (vigas, columnas); diseño de elementos simples de madera laminada (vigas, columnas, elementos curvos y de altura variable); diseño de elementos compuestos (reticulados, elementos sección 2T, T y tipo cajón); y diseño de uniones (clavos, pernos, pasadores, tornillos y tirafondos). Usa una interfaz 3D y se puede generar un informe de los cálculos. De pago.

 

Estaría bien que, en España, se desarrollase un software que fuese más allá de lo que apunta los Modelos Constructivos de Estrumad. Un software potente en tanto que sencillo y amigable, que resolviese los cálculos o escenarios más habituales con los que un ingeniero, arquitecto o carpintero se encuentra en el mundo de la construcción en madera española.

¿Cómo sería? Es un post futuro ….