Archivos para el mes de: junio, 2018

¿Se podría construir una casa de madera … enteramente en madera?

 

Este post es una reflexión. Estamos siendo testigos de sensacionales innovaciones en el campo de los materiales derivados tanto de la madera en sí como de los tres componentes principales de la madera, a nivel químico: celulosa, hemicelulosa y lignina. Aunque algunos de estos novedosos materiales están en un estado de investigación básica.

Hasta tal punto que nos preguntaríamos si, en un futuro próximo, se podría construir una casa de madera … enteramente en madera. De acuerdo, habrá otros materiales como el acero, aluminio, hormigón, materiales derivados del petróleo, etc., pero con una restricción: la suma de estos materiales, en peso, no superará un cierto porcentaje. ¿Un 2-5%?

Imaginemos, en un futuro hipotético, un escenario para construir una casa de madera con estos materiales. En el momento de un diseño conceptual de la casa, tratamos de reunir información y explorar lo que lo que nos ofrecería el mercado en ese futuro. Entonces, siguiendo la secuencia de construcción de una casa, se revisa qué elementos de una casa pueden ser de madera o derivado de la madera:

  • La cimentación:

La construcción más sencilla de la cimentación es una losa de hormigón con aislamiento (placas de poliestireno extrusionado, etc.) y demás capas de impermeabilización y estanqueidad, y es la más habitual.

Solera de hormigón

Pero esto implica hormigón y otros materiales derivados del petróleo. Además, si hay sótano, hay que preocuparse de un diseño cuidadoso de las diferentes capas con múltiples materiales para una adecuada y duradera impermeabilización.

Con el cambio climático, las inundaciones en España empiezan a afectar a una parte significativa de su territorio. De hecho, muchas zonas de España ya son zonas inundables.

Sabiendo que las casas de madera son ligeras, es mejor construir un forjado de madera elevado sobre un sistema de pilotes de madera.

Pueden emplearse plots con otros materiales, como el hormigón, o sistemas de pilotes como el Poliedre o los pilotes atornilllados.

Piloedre

Poliedre – Imagen de THK Construcciones

Casa Eucaliptus – Imagen de André Eisenlohr

CLT sobre pilotes – Imagen de Holzbau Stiegler

CLT sobre pilotes – Imagen de Holzbau Stiegler

 

Si se deja la altura adecuada debajo de la casa, se pueden organizar diversas dependencias como garaje, trastero, etc. y sólo es construir unas paredes y un suelo ligeros.

House Unimog – Fabian Evers Architecture and Wezel Architektur

House Unimog – Fabian Evers Architecture and Wezel Architektur_2

 

Son materiales o sistemas que implican una mínima cantidad de materiales y un mínimo impacto en el terreno.

Claro está que siempre debe hacerse un estudio geotécnico del suelo que, tras una estimación de las cargas de la edificación, se pueda seleccionar el sistema de fundación más adecuado y ofrecer, además, un abanico de posibilidades geométricas y de profundidad para el rango de cargas actuantes.

 

  • La estructura de madera:

Hay varios sistemas, pero se recomendarían:

– Sistemas de pilar y viga (post and beam) de madera maciza (pino silvestre, roble, abeto Douglas), usando los tradicionales ensambles de la carpintería de armar con pocos herrajes.

 

– Sistemas de entramado ligero tipo plataforma con elementos de madera maciza de pequeña escuadría.

– Sistemas con elementos de madera de ingeniería como la madera contralaminada (CLT) con espigas de madera dura o el Dowel Laminated Timber (Bresttstapel), ambos sin adhesivos. También, sistemas de troncos (log homes) y sistemas constructivos que emplean bloques de madera como el Brikawood.

Holz 100

Imagen de Thoma Holz

DLT

Imagen de Taiga Log Homes Company, Rusia

Brikawood

 

En la actualidad, lo habitual es que estos sistemas emplean maderas de ingeniería (EWP) como la madera contralaminada (CLT), la madera laminada (Glulam), tableros contrachapados (plywood), madera microlaminada (LVL), tableros OSB, etc. que se fabrican con adhesivos del grupo de las resinas fenólicas, o sea, unos materiales derivados del petróleo, lo que hace que el producto final no sea biodegradable o difícil de reciclar.

Los cambios tanto en la legislación sobre el formaldehído como en los requisitos voluntarios (por ejemplo, el RAL de Alemania) y el interés de los consumidores por productos sanos y sostenibles son, actualmente, los factores que impulsan la investigación sobre alternativas a los adhesivos de base biológica.

Por ejemplo, las formulaciones adhesivas a base de lignina, como el Lineo de Stora Enso. Debido a su estructura química, es especialmente adecuado como sustituto del fenol en resinas fenólicas industriales utilizadas en la fabricación de tableros de madera y madera de ingeniería, por ejemplo, madera contrachapada, tableros de fibras orientadas (OSB), madera microlaminada (LVL), laminado de papel y material aislante.

Otro bioadhesivo interesante es el Ligate.

También se piensa en adherir sin adhesivos … mediante procesos mecánicos directos como muestran las investigaciones de Universidad de Ciencias Aplicadas de Berna, Suiza, en el marco del proyecto Eco-Welding. Dos superficies de madera son prensadas bajo presión y vibradas. La fricción genera temperaturas muy altas en poco tiempo, que plastifican especialmente la lignina contenida en la madera, por lo que la madera adquiere una consistencia viscosa. Una parada brusca del movimiento conduce a un enfriamiento rápido del material, con ambas partes uniéndose.

Imagen de baubiologie.de

Hay recientes investigaciones que auguran unas maderas tan resistentes como el acero (más de 10 veces más fuerte y resistente que la madera normal) o más fuertes como la seda de araña (con una resistencia a la tracción casi cuatro veces superior a la del acero). En ambas investigaciones se modificaba la celulosa. ¿Qué sugiere esto? Pues que se podría construir una casa de madera con menos madera…

Otra reciente investigación que refuerza esta idea, es un tratamiento de superficie, desarrollado por la australiana CSIRO, “destinado a mejorar la viabilidad y conveniencia de los componentes de madera de frondosas en la construcción, mejorando la resistencia de la unión cuando se aplican adhesivos y recubrimientos. […] el tratamiento de superficie patentado mejora significativamente la resistencia al unir maderas duras utilizando adhesivos de poliuretano y aumenta la capacidad de adhesión de la madera y de los recubrimientos transparentes, […] especialmente en situaciones en las que la madera está expuesta a condiciones cambiantes como variaciones estacionales y en especies que son notoriamente difíciles de laminar.

“Dado que las vigas de madera dura son generalmente más resistentes que sus contrapartes de madera blanda, el poder reducir su tamaño y aumentar su capacidad de expansión a través de una unión adhesiva más fuerte ciertamente sería de gran beneficio.”

“Además, con el aceite natural que se encuentra en la madera haciendo que los recubrimientos se desprendan con el paso del tiempo, este tratamiento podría reducir significativamente la necesidad de una reaplicación regular. Reducir la necesidad de volver a aplicar revestimientos aumentaría aún más la conveniencia de la madera dura como material de construcción preferido”.

El tratamiento patentado CSIRO se aplica a la superficie de la madera antes de la aplicación de adhesivos o recubrimientos. Las pruebas han demostrado que los adhesivos forman una unión más profunda y fuerte con la madera, lo que resulta en una mayor resistencia, mientras que los recubrimientos se vuelven sustancialmente más duraderos, lo que les permite resistir condiciones como la exposición a los rayos UV.

 

  • La envolvente:

Aquí entran materiales tanto de aislamiento como de revestimiento para forjados, paredes y tejados.

Como materiales de aislamiento están las fibras de madera y el corcho (no es madera, pero es un producto ecológico derivado de la corteza del alcornoque).

Hay dos métodos de fabricación de los aislamientos de fibras de madera: proceso húmedo y proceso seco. La materia prima de la madera se corta en trozos de madera más pequeños, que luego se rompe termomecánicamente en un desfibrador. En el proceso húmedo, la fibra de pulpa se mezcla con agua y se crea una suspensión acuosa. Esta suspensión acuosa se calienta y libera las colas naturales de lignina y hemicelulosa y, luego, se drena, formando una lámina de fibra que constituye la base del nuevo tablero. Las tablas escurridas se secan para alcanzar el contenido final de humedad. En el proceso seco, las fibras secas de la pulpa se mezclan con una resina de poliuretano para ligar las fibras y, a continuación, los paneles se curan con una mezcla de vapor y aire y se cortan a medida.

Las fibras de madera de proceso húmedo tienen más densidad y pueden almacenar cantidades significativas de humedad sin ningún detrimento a su conductividad térmica, y sin sufrir daños, y son permeables al vapor con buenos niveles de capilaridad (capacidad de mover la humedad). Como los paneles son semirígidos, estas fibras son más adecuados como Aislamiento Térmico Exterior (SATE) de los sistemas de CLT o DLT y entramados ligeros.

Las fibras de madera de proceso seco son más flexibles, y por tanto más ligeras, y son más adecuadas, por ejemplo, para el relleno entre los montantes de los entramados ligeros, entre viguetas de los forjados o entre pares de cubierta.

Es de esperar que, a medio plazo, se puedan sustituir las resinas sintéticas de las fibras de madera de proceso seco por un ligante derivado de la madera.

Y el corcho negro se utiliza como un sistema SATE. En su fabricación, como ligante se utiliza una sustancia que contiene el propio corcho, la suberina.

Corcho – Imagen de Jordi Badia – Ecohabitar

Un futuro material de aislamiento fascinante son las espumas de madera (wood foams), sin aditivos, desarrollado por el Instituto Fraunhofer para la Investigación de la madera. Como se explica en este artículo y en este otro, que serán buenos competidores de las espumas de plásticos petroquímicos y como espuma en paneles sándwiches para puertas y paneles para paredes, entre otras aplicaciones.

 

wood foam

Recientemente, Liangbing Hu y sus colegas de la Universidad de Maryland, EE. UU., han desarrollado el Nanowood un aislamiento a base de nanocelulosa. Sometieron a la madera a un tratamiento químico que eliminaba toda la lignina y la mayor parte de la hemicelulosa. Pero el tratamiento químico de la madera deja las nanofibrillas de celulosa alineadas en una dirección. Lo cual consigue una conductividad térmica, paralela a la dirección de las fibras, de 0,03 W/mK (comparable o incluso ligeramente mejor que la espuma de poliestireno) y que esta alineación de las fibras también hace que el Nanowood sea extremadamente fuerte (puede soportar presiones de más de 50 veces la de la espuma de celulosa comercial y 30 veces la de la espuma de poliestireno).

Los investigadores están en camino de comercializar el producto a través de una empresa llamada Invent Wood.

Nanowood

 

 

Como materiales de revestimiento en los sistemas de entramado usan tableros OSB o contrachapados para el arrostramiento de los montantes de madera y capa de soporte de los acabados. Y se fabrican con colas de fenol-formaldehído. Pero se pueden evitar dichos tableros como se demuestra en este post de 475 High Performance Building Supply. Es construir el entramado sin las dos capas de tableros (sheating) que hay a ambos lados de los montantes. Entonces, el arriostramiento lo proporcionan, en parte, los listones diagonales que soportan el revestimiento exterior.

Imagen de 475

Para asegurar la hermeticidad y estanqueidad de la envolvente, la cuestión es más complicada. Previamente, la dirección facultativa tiene que tener claro cómo va a funcionar la casa desde el punto de vista de la física de la construcción. Pero seguiremos usando las láminas de vapor inteligentes y las láminas impermeables basadas en materiales como polietileno y polipropileno, derivados del petróleo.

Sí está claro que se puede sustituir la lámina impermeable de las fachadas y tejados inclinados por los paneles bajo-teja de fibras de madera de alta densidad de proceso húmedo, impermeables, cortavientos y transpirables.

¿Se pueden sustituir estas láminas por textiles derivados de la madera? El tiempo dirá.

 

Como revestimiento de fachadas (claddings) se utilizan los entarimados, entablados o listones de madera, con su multitud de formatos y perfiles.

Bardage Châtaignier DéjàGris et Révélée Charcoal Déstructuré – aspect sciage fin – finition Rubio Monocoat – Imagen de Rahuel Charpente

Fachada con la técnica del sugi ban- Fire Station 76 in Oregon – Hennebery Eddy Architects

No deberían admitirse los enlucidos o enfoscados. ¿No era un argumento de márketing el que una de las principales características de la construcción en madera es que una obra seca?

 

Como revestimiento de interiores se utilizan, habitualmente, dos capas de tableros de yeso, por sus ventajas: es barato, proporciona aislamiento acústico, protección contra el fuego, etc. Pero, ¿es sostenible? Lloyd Alter lo explica aquí. Podemos sustituir los paneles de yeso por una multitud de tablas y paneles de madera con diversos formatos y perfiles. O dejar la madera desnuda como se explica en un post anterior.

Imagen de Olin Bartlome

 

  • Carpinterías.

Para las carpinterías de huecos se colocan ventanas y puertas de madera.

Para las ventanas, cristales de madera… Hay dos equipos de investigación, uno sueco y otro estadounidense, en el desarrollo de la madera transparente: eliminando la lignina de la chapa de madera. Se descubrió que distribuye mejor la luz, elimina el resplandor y ofrece un mejor aislamiento térmico. Además, su fuerza inherente permitiría que las ventanas de madera transparente fueran más altas y anchas que las ventanas hechas con vidrio.

Imagen de la Universidad de Maryland

Imagen de Peter Larrson

Para el revestimiento de suelos, hay multitud de materiales como tarimas y parqués de madera. Para las zonas húmedas como los baños y cocinas no es problema con los nuevos laminados sintéticos resistentes al agua. Adiós a las baldosas cerámicas.

Como se expuso antes, en el futuro se espera que se sustituyan las resinas sintéticas de estos suelos por otras derivadas de la madera.

Imagen de T.Riverwood – El bog oak es un roble que ha estado sumergido bajo el agua durante varios miles de años. La ausencia de luz y oxígeno ha hecho que la madera se vuelva muy oscura en este proceso. Es uno de los suelos más caros del mundo.

 

  • Cubiertas:

Como se expuso en un post anterior, existen diversos sistemas y materiales de madera como coberturas de tejados sustituyendo a los tradicionales materiales como la pizarra, la teja y las chapas metálicas. Son las maderas modificadas, como la acetilada, la furfurilada, la termotratada, etc. las más adecuadas por su durabilidad (no las tratadas). No hay duda de que las investigaciones sobre las maderas modificadas proporcionarán nuevas maderas y mejoras para las actuales. Y no sólo para las cubiertas sino, también, para las fachadas y las tarimas al exterior.

Kata Farm – AIX Arkitekter AB – Imagen de Antonius van Arkel

  • Diversos materiales:

Luego están los diversos materiales que, por ejemplo, aseguran la hermeticidad de una casa mediante el sellado de las juntas y penetraciones de los diversos paneles. Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad de Delaware, EE. UU., ha desarrollado, empleando la lignina, una cinta adhesiva de madera que funciona de manera similar a la Scotch Magic Tape. Queda más investigación, sobre todo en cuanto a su durabilidad.

En el tema de los conectores, ya se pueden utilizar los clavos de madera en vez de los metálicos, tal como se explica en un post anterior, Lignoloc – Clavos de madera.

Imagen de Beck

Quedan más investigaciones para que resulten en aplicaciones prácticas en el mundo de la construcción en madera. Construyendo una casa de madera …enteramente en madera, nos permite tener un futuro más sostenible y mucho menos dependiente del petróleo. España no tiene petróleo, pero sí tiene madera. Pasemos de la economía del petróleo a la economía de la madera. Todo en madera.

 

Back to Earth, una empresa británica proveedora de materiales para la construcción sostenible, ha desarrollado un curso gratuito online sobre los aislamientos de fibra de madera. Diseñado para arquitectos, constructores y autoconstructores, el curso cubre cómo especificar, obtener y utilizar la fibra de madera de forma eficaz.

Durante 12 módulos le guiarán a través de una serie de temas, comenzando con una visión general del tema y pasando a cubrir el aislamiento de tejados, paredes y suelos.

Este curso ha sido curado por Chris Brookman, fundador de Back to Earth. De entre los que han colaborado en el desarrollo de este curso están Elrond Burrell, arquitecto y Certified Passive House Designer, y Carpenter Oak.

El temario es el siguiente:

  1. Course introduction
  2. Comfort, sound insulation and resilience
  3. Overheating
  4. Pitched roof insulation
  5. Flat roof insulation
  6. Internal solid wall insulation
  7. External solid wall insulation
  8. Timber framed wall insulation
  9. Suspended floor insulation
  10. Air tightness and the use of tapes
  11. Use of vapour control membranes
  12. Maintenance and Design
  13. Choosing the right systems

Al final del curso se hace un examen que, superado, permite obtener un certificado de competencia, de pago.

 

La madera es “un material inspirador de formas y profundamente humano“,

Alvar Aalto

La madera es mi amiga“,

Kengo Kuma

 

En esta quinta y última 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 política, la competencia y el futuro.

 

  • Política:

En diversos países, a escala nacional, se acuerdan o proponen legislaciones o medidas para impulsar, a mayor escala, la construcción en madera.

El principal impulsor del aumento del uso de la madera puede verse en la liberalización de las normas de protección contra incendios y en el cambio de las condiciones políticas. La construcción con madera se promueve específicamente en muchas regiones, principalmente debido a sus ventajas ecológicas.

En Francia, el presidente Macron trata de “aplicar una política proactiva” en el sector maderero, reaccionando ante el hecho de que en los países escandinavos la madera ya representa entre el 15% y el 20% de la construcción en los países escandinavos, frente a sólo el 3% en Francia. Además, Macron se ha preocupado por el hecho de “Estamos construyendo con madera importada, mientras que Francia tiene un gran bosque. Es un problema” (los aserraderos franceses – y belgas- se han quejado de que Francia exporta un tercio de los robles a China e importa productos fabricados con esa madera).

El sector de la madera inscribe sus peticione tanto en el marco de la sostenibilidad, “Podríamos duplicar el almacenamiento de carbono en la escala de 2030 si nos diéramos los medios“, como en el marco económico, “que reforestemos masivamente, que invirtamos más” para “crear muchos puestos de trabajo“, sobre todo “en la construcción“, sigue diciendo Macron, especialmente porque la madera es una fuente de trabajo que no se puede reubicar.

Este es uno de los sectores que vincula el dinamismo de los bienes inmuebles en las áreas metropolitanas y la creación de puestos de trabajo localizados en las zonas rurales. Realmente encarna la cohesión de los territorios “, según un promotor inmobiliario.

En el mundo, y en una escala regional, se legisla con iniciativas para impulsar un desarrollo del sector maderero.

El Estado de Washsington, EE. UU., tiene un nuevo proyecto de ley orientado a la sostenibilidad y el desarrollo económico que quiere convertir al estado en líder de la arquitectura maderera.

El proyecto de ley SB 5450 se inspiró en conversaciones locales sobre el potencial de la madera, así como en un viaje internacional para estudiar los métodos de Escandinavia para combatir el cambio climático. El resultado final es una petición para que el estado explore la posibilidad de estructuras de madera más altas. “Lo que hace el proyecto de ley es ordenar al consejo del código de construcción del estado que desarrolle reglas para el uso seguro de materiales de construcción de madera“.

El SB 5379 es otro proyecto de ley que propone requerir que todos los edificios estatales de 12 pisos o menos sean construidos con CLT, podría apuntalar aún más la demanda si se aprueba.

En Canadá, la inversión recientemente anunciada para el Programa de Madera en Masa de Ontario por el Ministerio de Recursos Naturales de Canadá colocará los cimientos de nuevas e innovadoras técnicas de construcción que utilizan madera. Apoyando proyectos de investigación, educación y construcción relacionados con edificios altos de madera; investigación y desarrollo de sistemas de construcción de madera masiva; y desarrollo y formación de arquitectos, ingenieros, diseñadores, constructores, educadores y trabajadores del sector maderero.

The Laurentian School of Architecture in Sudbury – Imagen de Ontario Wood Works!

En Hamburgo, Alemania, los edificios se subvencionan con 30 céntimos/kg cuando se utilizan productos de madera en la construcción. En Baden-Württemberg, la construcción en madera ha sido incluida en el acuerdo de coalición entre la Alianza 90/Los Verdes y la CDU.

 

Y a escala nacional, en Canadá, el gobierno federal ha creado el programa Green Construction Through Wood (GCWood), destinado a los edificios de 10 pisos y más, proporcionará casi 40 millones de dólares en financiación a los desarrolladores durante cuatro años, comenzando en abril de 2018.

El pasado día 30 de mayo el gobierno federal aprobó el Proyecto de Ley C-354 que modifica la Ley del Departamento de Obras Públicas y Servicios Gubernamentales para agregar un párrafo sobre el uso de la madera. Este texto permitirá ahora al ministro autorizar el uso de la madera en la elaboración de requisitos para la construcción, mantenimiento o reparación de obras públicas. Este es un primer paso hacia el desarrollo de una carta de madera canadiense, como la que existe actualmente en Quebec.

Pero la iniciativa nacional más ambiciosa, o la más mediática, es la Timber Innovation Act del Congreso de los EE. UU., en mayo de 2017. La Ley de Innovación de la madera pendiente proporcionaría financiación para la investigación de materiales de madera innovadores y estructuras de madera masiva de más de 85 pies (26 metros). Los proponentes del proyecto de ley esperan que sea un ímpetu para transformar las ciudades y pueblos de todo el país con un gran número de edificios de madera de altura media y alta.

La mayoría de los patrocinadores de la Timber Innovation Act provienen de estados en los que la industria maderera está luchando por recuperarse de la reciente recesión inmobiliaria y también sufre la disminución de la demanda de papel, como resultado de la creciente digitalización de la economía.

Sin embargo, algunos actores de la industria maderera masiva dicen que la Timber Innovation Act será de utilidad limitada hasta que se cambien los códigos de construcción para permitir el uso de CLT.

 

  • La competencia:

De sistemas constructivos en madera

Si se habla de competencia entre sistemas constructivos en madera, el mejor competidor del CLT sería el entramado ligero de madera, a base de montantes, relleno de aislamiento y paneles.  Ambos tipos de construcción, la construcción de madera maciza y el entramado ligero (timber frame), tienen sus fortalezas y debilidades. Por eso, los edificios de madera modernos a menudo consisten en una combinación de ambos métodos de construcción.

Una diferencia importante entre los dos métodos de construcción radica en el proceso de construcción: en la construcción de entramado ligero de madera, las materias primas van del fabricante a una empresa de carpintería, donde se cortan, se ensamblan en elementos prefabricados y luego se transportan a la obra. Por lo general, los elementos de madera contralaminada son mecanizados por el fabricante, transportados directamente a la obra y luego ensamblados.

Por lo tanto, el CLT tiene mucho éxito sobre todo en mercados que no conocen una verdadera tradición de carpintería y en los que faltan empresas de construcción de madera bien equipadas. Además del sur de Europa, se encuentran Inglaterra y Francia.

La situación es similar en lo que respecta a la planificación. Los proyectos de construcción de entramados de madera requieren, principalmente debido a la complejidad, un mayor know-how tanto de arquitectos como de ingenieros.

Aunque el método de construcción del CLT es considerablemente más intensivo en recursos que el método de construcción de entramados ligeros, el proceso de fabricación está en gran medida automatizado. En un entorno con costes de mano de obra crecientes, pero con costes de material que tienden a estancarse, el péndulo se está moviendo cada vez más en dirección al CLT.

 

Mientras tanto, herramientas robóticas como las de RANDEK de Suecia están revolucionando la construcción de marcos de madera para que los paneles sean tan precisos y exactos como una pared CLT. Hay una razón por la que Estados Unidos fue construido con montantes: es rápido, barato y es eficiente. Pero al ser construido en obra, era descuidado y con fugas. Las nuevas máquinas cambian todo eso. Traen los entramados de madera ligera al siglo XXI, y utilizan una quinta parte de la madera que el CLT.

En Suecia ha demostrado que se puede construir viviendas realmente fantásticas usando sofisticados entramado ligeros prefabricados de madera, usando mucho menos material y probablemente a un costo más bajo.

Imagen de Randek

Lindbäcks Bygg – Imagen de Per Pettersson.

El CLT puede estar de moda, pero como dijo Lucas Epp, “la sostenibilidad consiste en usar la menor cantidad de material posible“.

 

De otros productos de madera de ingeniería

Hay una competencia de los productos de madera de ingeniería (EWP, Engineered Wood Products) como el NLT (Nail Laminated Timber), DLT (Dowel Laminated Timber) y MLE (Madera Laminada Encolada).

Hace un tiempo se terminó de construir un edificio de oficinas en EE.UU., el T3 en Minneapolis. Usa una moderna estructura de post and beam (pilar y viga) de MLE. Pero los forjados son de NLT, un sistema antiguo. La decisión de usar NLT se basó en una serie de factores que incluían ventajas estructurales, menor costo y tiempos de adquisición más rápidos. Para un vano de un solo tramo, los paneles NLT y MLE son más eficientes estructuralmente que los paneles CLT, ya que tienen toda la fibra de madera en la dirección del vano.

NLT

El DLT es un material impresionante; puede ser fresado con un número de diferentes perfiles con diferentes propiedades arquitectónicas, dependiendo de la estética o la acústica. Estructuralmente, DLT es más eficiente que CLT para pisos y techos con luces unidireccionales entre vigas, pero no es tan flexible como CLT para luces bidireccionales o voladizos; sin embargo, es un poco más barato de fabricar y más fácil de. Pero DLT es el nuevo NLT; no es tan intensivo en mano de obra para hacer, puede ser fresado en una máquina CNC y reciclado más fácilmente porque no tiene clavos.

DLT – Imagen de Structured Carft

El edificio T3

El Mass Plywood Panel

La Universidad Estatal de Oregon y el Center for Advanced Wood Products se asociaron con una compañía maderera local, Freres Lumber Co. para desarrollar el sucesor de CTL, los denominados paneles de contrachapado en masa (MPP, Mass Plywood Panel). Con dimensiones máximas de acabado de 3,66 m (12 pies) de ancho por 14,63 m (48 pies) de largo por 609 mm (24 pulgadas) de grosor, el MPP puede soportar la misma cantidad de peso que CTL mientras usa hasta un tercio menos de madera.

Nuestras plantas de enchapado pueden usar de manera eficiente y responsable madera de segundo y tercer crecimiento con un mínimo de 5 pulgadas de diámetro de tronco para producir paneles de ingeniería“, dijo Arijit Sinha (Oregon State University)

Los paneles pueden alcanzar las características de rendimiento del CLT pero usando un 15 por ciento menos de fibra de madera. “Y la nueva planta de Freres podría producir siete veces más producto que una típica planta de madera contralaminada en operación”, agregó Eric Ortiz, vendedor de Freres Lumber Co.

La principal desventaja es que requiere más adhesivo que el CLT, así que, por peso, la huella del ciclo de vida es menos atractiva que el CLT.

Mass Plywood Panel

De los materiales tradicionales

Desde el año pasado las industrias del hormigón y el acero están promoviendo campañas o estudios en contra de la construcción en madera masiva.

En Francia, Cimbéton (Centre d’Information sur le ciment et ses applications) ha pedido a una oficina de Michel Forgue un estudio para comparar las soluciones en madera y en hormigón sobre un plan técnico y económico. Resultó que, dadas las especificidades del proyecto, la solución en hormigón era la más barata. Forgue estimó el coste adicional en un 25% en el caso de CLT en comparación con el hormigón tradicional y en un 20% para una estructura de madera. Pero admitió que una optimización de la geometría de la estructura habría reducido la diferencia a +10/15 %, una cifra generalmente mencionada en el sector de la construcción. Futurobois replicó con un estudio, pero con viviendas unifamiliares, del que se trató en un post anterior.

En EE. UU., las industrias del hormigón y del acero están presionando enérgicamente para hacer fracasar la Timber Innovation Act, y han creado un sitio web llamado Build with Strength que contiene una crítica detallada de la nueva generación de edificios de madera. “Es un instrumento legislativo que apoya a una industria sobre otra y creemos que es equivocado y peligroso“, dijo Kevin Lawlor, portavoz de Build with Strength. “No creemos que sea seguro en edificios de tres a cinco pisos, y no creemos que sea más seguro en edificios altos“.

Build with Strength es una asociación convocada por la National Ready Mixed Concrete Association. Como sus nombres lo sugieren, ambos grupos son abiertamente a favor de los materiales incombustibles, incluyendo el concreto y el acero. Lawlor dijo que Build with Strength no tiene problemas con la madera, sólo quiere cumplir su misión de educar a la industria de la AEC (architecture, engineering and construction) sobre los beneficios del hormigón premezclado y su uso en edificios de baja y media altura. Sus miembros incluyen arquitectos, ingenieros, industrias siderúrgicas y del hormigón, líderes políticos e, incluso, organizaciones religiosas.

Recientemente, han lanzado una campaña de correo electrónico para informar a los miembros de la industria de la AEC sobre las deficiencias de la madera (no tratada con fuego). Con líneas de asunto ominosas como “Georgia Bill Would Leave Savannah Exposed to Hurricane Threate” y “Flames Quickly Consume Combustible Denver Apartment Complex Under Construction” (un edificio de cinco plantas y 84 unidades que estaba en construcción), los correos electrónicos parecen sembrar dudas sobre la durabilidad y seguridad de los edificios de madera.

Fuego en Denver

Los materiales combustibles no tienen cabida en los proyectos de viviendas de mediana altura, independientemente de si están en construcción o en pleno funcionamiento“, dice Kevin Lawlor. “Estos edificios son efectivamente polvorines con esteroides, y cuando un incendio estalla, son increíblemente difíciles de extinguir.”

Alejándonos de este ruido, Thomas Robinson, director de LEVER Architecture, dijo que las industrias del hormigón y el acero no deberían preocuparse por perder cuota de mercado porque en el futuro las estructuras de madera más altas serán híbridas que incluyen hormigón y acero, así como madera. “Tenemos que examinar cada material para su propósito apropiado“, dijo Robinson.

 

  • Futuro:

Como las necesidades evolucionan, los fabricantes tienen que seguir innovando y mejorando el CLT. Hay varios frentes:

– Nuevas formas de ensamblar las tablas de las capas den un panel CLT:

Ensamblándolas por clavado. Este es el caso de MHM (Massiv Holz Mauer). Se trata de paneles constituidos por capas, cruzadas entre sí, de tablas ranuradas de 23 mm de espesor, solidarizadas por clavos de aluminio ranurado.

MHM

– Nuevas formas de ensamblar las tablas de las capas de un panel CLT, pero mejorando su sostenibilidad:

Al igual que la madera laminada, el CLT emite formaldehído muy débilmente (la madera es siempre un poco) y forma parte de los materiales sanos, clasificados E1, incluso en su versión encolada (con mayor frecuencia adhesivo de poliuretano). No obstante, uno de los objetivos de la innovación es conseguir paneles libres de los compuestos orgánicos volátiles de los adhesivos.

Mediante el fenómeno natural del hinchamiento de las espigas, que extraen la humedad de las tablas adyacentes, se crea una unión duradera entre las capas de tablas del panel.

Un ejemplo es el Holz100 del fabricante austríaco Thoma.

Similar es el NUR-HOLZ del fabricante austríaco Rombach. En lugar de espigas usa tornillos de madera dura. El sistema no aprovecha el potencial comportamiento del material (por ejemplo, la hinchazón) pero logra una unión sin adhesivo para producir un producto comercialmente viable.

Holz100 de Thoma Holz

Nur-holz

– Mediante el mecanizado CNC de las tablas:

El sistema Interlocking Cross Laminated Timber (ICLT) está siendo desarrollado en la Universidad de Utah. ICLT evita el uso de adhesivos o conectores mecánicos (metálicos) en la fabricación de paneles mediante el uso del ensamble de cola de milano. Los paneles están diseñados para hacer uso de madera de desecho: madera de pino de baja calidad abundante en Norteamérica después de una infestación de escarabajos de cuernos largos. Las tablas son fresadas por CNC para formar elementos interbloqueados que proporcionan una acción adhesiva para el panel.

. . .. .. . . .. .

 

– Optimizar el CLT con una mezcla de maderas:

Es el Hybrid-CLT, mezclando abeto y haya, creado por la Universidad de Stuttgart. Debido a los cambios climáticos y la reestructuración forestal, la madera de frondosas está cada vez más disponible en Europa, que hasta ahora sólo ha tenido una demanda insignificante en forma de madera. Los productos combinados de madera dura y madera blanda podrían ser alternativas prometedoras a los productos convencionales.

Normalmente, la capa transversal suele romperse primero, pero esto no sucede con la madera laminada híbrida. En el ensayo de cizallamiento, la capa transversal media de madera de haya en la dirección de la fibra muestra una mayor resistencia al cizallamiento que las capas longitudinales de madera de abeto dispuestas paralelamente a la dirección de la fibra. Las pruebas de materiales han mostrado valores de tres a siete veces más altos. Además, los paneles contralaminados híbridos de abeto y haya presentan una capacidad de carga significativamente mayor que los paneles de coníferas puras.

Hybrid-CLT – imagen de MPA UniStuttgart

– Uso de frondosas:

Desde la perspectiva de los diseñadores e ingenieros, el CLT de madera de frondosas ofrece la posibilidad de un panel más resistente al fuego y una ventaja del factor de forma. Debido a que la madera dura tiene propiedades mecánicas superiores, se puede lograr un panel que podría ser más delgado para cumplir con la misma capacidad estructural de un panel CLT equivalente de madera de coníferas.

Además, está la ventaja de colores y patrones de fibras más atractivos.

Maggie’s Cancer Care – CLT de tulipwood

– No sólo abeto, también otras coníferas…

El fabricante francés Jean Piveteau ofrece el CLT de abeto Douglas del que dice tiene una resistencia mecánica entre un 20 y un 30% superior a la del pino o el abeto.

La Universidad de Arkansas ha usado CLT de pino taeda, del grupo del pino amarillo del Sur.

– Investigación orientada a la aplicación:

Con el fin de aprovechar al máximo el potencial técnico de la técnica de construcción en madera masiva, los investigadores están perfeccionando aún más el sistema constructivo de CLT. Con un enfoque en la investigación orientada a la aplicación, pero también incluyendo proyectos de investigación básica: desarrollar módulos completos y/o componentes que se entregan prefabricados y se conectan en fábrica o in situ utilizando técnicas innovadoras de unión; desarrollar productos híbridos basados en CLT y otros materiales como madera de alto rendimiento, acero u hormigón para nuevas áreas de aplicación como suelos de grandes luces, elementos de paredes y tejados; comprobar la capacidad de carga, la deformabilidad, el comportamiento vibratorio y las propiedades estructurales de los elementos; e investigar y desarrollar nuevas técnicas de unión, como el encolado de metales y/o materiales de madera en elementos CLT o la unión de componentes de construcción con dimensiones aún mayores.

Uno de los requisitos clave del sector de la construcción en el futuro será el desarrollo de edificios eficientes y asequibles. Esto podría llevarse a cabo proporcionando el mayor grado posible de prefabricación en la fábrica en combinación con la definición de sistemas constructivos claramente estructurados, para los que CLT es especialmente adecuado.

Imagen de holz.bau forschungs gmbh

 

Crisis de la vivienda

El sistema CLT es barato y rápido de construir, podría la madera ayudar a resolver la crisis de la vivienda que ocurre en algunos países.

En Londres, Reino Unido, según la Comisión de Vivienda, se necesitan 50.000 nuevas viviendas al año sólo para mantener el ritmo de la demanda. Los precios de una casa nueva promedian casi 500.000 libras esterlinas. Con sus ahorros sustanciales en costos y un proceso de montaje rápido, ¿podría el CLT ser parte de la solución?

Paul King, director general de sostenibilidad y relaciones exteriores de Lendlease, lo cree así: “Las estructuras CLT son una fantástica forma sostenible de proporcionar viviendas de alta calidad y alta densidad. En la fabricación off-site se procesan toneladas de madera a un ritmo fenomenal todos los meses.”

Gracias a estas propiedades, CLT se presta a proyectos difíciles y complejos y abre nuevas vías de diseño y desarrollo, perfectas para proyectos de regeneración a gran escala“.

 

Nuevos talentos

En el Reino Unido, el envejecimiento de la mano de obra de la industria de la construcción está contribuyendo a una diferencia creciente entre la cantidad de viviendas construidas y la que se necesita para hacer frente a un déficit nacional creciente.

Los avances tecnológicos pioneros de la industria, como la construcción off-site, servirán como una forma de atraer el talento de la próxima generación, garantizando así la supervivencia de la industria. Poder ofrecer unas carreras profesionales en un lugar de trabajo permanente, seguro y protegido, debería ayudar a la industria a atraer un grupo más amplio de talento, especialmente mujeres y jóvenes, de graduados e ingenieros altamente formados que terminan la universidad con la habilidad de modelar y diseñar edificios en 3D.  Quieren desafiar las normas con formas más inteligentes, más eficientes y – lo que es clave para su generación – formas más sostenibles de construir. Al introducir un pensamiento más progresista y un enfoque en el diseño y la tecnología, la industria de la construcción puede convertirse en una opción más atractiva para las generaciones más jóvenes, con mucha más diversidad en la fuerza laboral de lo que vemos hoy en día.

Edificios de oficinas, nuevas oportunidades

De acuerdo con Philip Vivian, director de Bates Smart que diseño el edificio 25 King Street, Brisbane, Australia:

A diferencia de los edificios residenciales, que tienen muchos espacios cerrados y por lo tanto muros de carga en lugar de vigas, los edificios de oficinas comerciales requieren grandes espacios abiertos.

Típicamente se está trabajando con rejillas de seis a ocho o nueve metros y con vigas y columnas. Es una rejilla estructural bastante pequeña para un edificio de oficinas en comparación con el hormigón o el acero.

Pero ha habido un cambio en los mercados de edificios de oficinas para decir que no se necesita necesariamente un espacio sin columnas para tener un gran espacio. Lo que ha ayudado a facilitar la construcción de edificios de madera con sus vanos estructurales más cortos.

Los inquilinos se han dado cuenta de que no hay una gran pérdida en la eficiencia de tener este número de columnas en una planta, pero hay un gran beneficio en el sentido de bienestar y la conectividad de las personas con su lugar de trabajo en los edificios de madera – donde se puede ver y entender la construcción.

25 King Street

En EE. UU, en una encuesta reciente de arquitectos, promotores y otros profesionales inmobiliarios, el 41 por ciento de los encuestados dijo que espera trabajar en edificios comerciales ecológicos en los próximos años. Más de la mitad mencionó las demandas de los clientes como la principal razón por la que construirían productos ecológicos. La madera es un material de construcción ideal para satisfacer las necesidades del mercado y la próxima generación de trabajadores de oficina.

Los clientes en el mercado comercial buscan cada vez más entornos de trabajo que ofrezcan una combinación flexible de espacios de trabajo y de reunión para mejorar la colaboración, proporcionar confort acústico y térmico y encontrar un equilibrio entre los nuevos y antiguos conceptos de diseño. Además de los beneficios biofílicos para la salud y el menor impacto ambiental, la construcción y los acabados de madera crean una atmósfera cálida, limpia e inspiradora, y también incorporan un rendimiento de construcción de última generación como el ruido reducido, alta calidad del aire y una tecnología HVAC compacta y altamente eficiente. En particular, son las empresas del sector tecnológico las que se han mostrado muy interesadas en estos diseños de puestos de trabajo, con un estilo de los auténticos interiores de los lofts, un factor que se considera un plus para la segunda sede de Amazon Inc. en Newark.

38 Davis – Ankrom Moisan Architects

 

Y para terminar …

Un estudio encargado por Stora Enso en octubre de 2017 evaluó la satisfacción de los clientes de CLT de Stora Enso. Se preguntó a unos 300 clientes de Austria, Alemania y Suiza sobre el CLT utilizando cuestionarios en línea. Un total del 79 por ciento de los encuestados recomendaría CLT a sus amigos. Además, el estudio da como resultado un ranking de los argumentos de venta más importantes de los clientes de Stora Enso. El argumento más importante aquí es el alto grado de prefabricación, que reduce considerablemente los tiempos de construcción, pero también garantiza un montaje sencillo. Este argumento es particularmente popular entre los clientes austriacos, con más del 80 por ciento. El segundo aspecto más frecuentemente mencionado en el proceso de venta es la sostenibilidad y la idea ecológica subyacente. Otro argumento de venta para los clientes es el aspecto especial de la superficie, que crea una atmósfera especial en las habitaciones. La elección de diferentes calidades de superficie, como pino, alerce, abeto y pino, deja poco que desear en términos de diseño y ocupa así el tercer lugar en el estudio. El buen y saludable clima interior creado con el CLT es visto por los clientes como una gran fortaleza y ocupa el cuarto lugar en el estudio.

 

Corolario

¿Qué nos deparará el futuro? Personalmente y desde la perspectiva industrial, creo que irá en la dirección que ha emprendido empresas como la británica Legal & General, una empresa de seguros e inversiones que ha incursionado en el mercado del alquiler de viviendas residenciales, y el gigante estadounidense Katerra con su estrategia disruptiva de integrar verticalmente todas las etapas de la construcción, desde el diseño hasta las instalaciones y la subcontratación, con el fin de reducir los costes, construir más rápido y aumentar la calidad. Los medios de Katerra: abundante músculo financiero más adquisiciones de empresas existentes en la industria de la construcción y los productos, incluidas firmas de arquitectura como la de Michael Green Architecs. Como Green ha dicho: “Los arquitectos han hecho un gran flaco favor al mundo al concentrarse en aquellos que pueden costear la arquitectura en lugar de hacerla asequible para más gente. Esa creencia fundamental nos está llevando hacia el modelo de Katerra. Quiero estar en la pista interior.”

Imagen de MGA