Como continuación del anterior post Sistemas constructivos pocos conocidos para construir casas de madera – 3ª parte, seguimos enumerando más sistemas constructivos.

Estos sistemas constructivos se clasifican, por su formato y composición y para este post, en:

  • Elementos lineales de madera.
  • Bloques o piezas de materiales derivados de la madera.
  • Paneles/módulos con piezas de madera y/o otros materiales.
  • Estructuras + piezas.

 

Elementos lineales de madera:

Es un proyecto del Institute for Computational Design and Construction de la Universidad de Stuttgart, Alemania, para ser expuesto en la Exposición Internacional de la Construcción (IBA) de Apolda, Turingia.

 

Como en una cabaña de troncos, en vez de un apilamiento horizontal, los elementos de madera maciza se disponen como marcos verticales escalonados. “De este modo, los elementos verticales se orientan en la fuerte dirección de la madera, lo que permite el aserrado de ranuras en la madera maciza sin que se vea afectada su capacidad estructural. Estas finas ranuras sirven como cortes para aliviar la tensión, lo que evita que la madera maciza se raje. Esto garantiza la estabilidad dimensional y la estanqueidad, dos aspectos importantes en la construcción tradicional de troncos. Al mismo tiempo, las ranuras se utilizan como cámaras de aire muerto, reduciendo la conductividad térmica y aumentando los valores de aislamiento del material. La fabricación digital se emplea para producir juntas herméticas de alta precisión para conectar los elementos de madera sin necesidad de sujetadores metálicos o adhesivos. El sistema de construcción de un solo material, altamente sostenible, actúa como estructura, cerramiento y aislamiento”.

Se obtiene un valor U de 0,20 W/(m²K).

Así, “El proyecto explora un novedoso sistema de construcción de madera maciza para crear de forma económica envolventes de construcción monomateriales, arquitectónicamente expresivas y respetuosas con el medio ambiente”.

Se trata de conseguir envolventes de casi un único material, la madera.

Recuerda mucho al sistema de Gisler Holzhaus, tratado en el post anterior.

“Las simulaciones indican que el demostrador debe cumplir con los estándares de Passiv Haus”.

Y, “será monitoreado de cerca para verificar los resultados de las pruebas en condiciones de la vida real”.

 

Thomas Müller

Foto: Thomas Müller

Bloques o piezas de materiales derivados de la madera.

Casi se usa sólo un material bio-renovable, el corcho expandido. No es madera, pero, como ella, es un producto de la silvicultura. Es una casa construida en Berkshire, Inglaterra, y fue diseñada por el arquitecto Mathew Barnett con un enfoque radicalmente simple y sostenible. Las paredes monolíticas y cubiertas con ménsulas se han construido con bloques de corcho con juntas en seco. La forma de esta casa recuerda las construcciones megalíticas celtas.

Se presenta como un kit de autoconstrucción diseñado para “el desmontaje, que es carbono negativo al finalizar, es decir, ha absorbido más dióxido de carbono del que se emitió durante Todo el proceso de construcción. La casa tiene un carbono de vida útil excepcionalmente bajo (619 kgCO2e/m2 a lo largo de una vida útil de 60 años): en una comparación de carbono con proyectos de referencia genéricos compilados por los Perfiles de Carbono de Sturgis, su carbono de vida entera es menos del 15% de una casa de nueva construcción, aproximadamente un tercio de un passivhaus con estructura de madera sin energías renovables, y menos de la mitad de eso para un edificio de carbono cero operacional”.

 

Es un proyecto del Clemson University Institute for Intelligent Materials, Systems and Environments (CU-iMSE) de la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Clemson, Carolina del Sur, EE. UU. Surgió de la participación en el Solar Decathlon 2015 de la universidad.

Se trata de un método de ensamblaje de edificios con componentes, precortados con máquinas de CNC, de madera contrachapada entrelazados que se mantienen unidos con abrazaderas de acero inoxidable, que pueden ser ensamblados rápidamente por trabajadores relativamente inexpertos. El montaje, dicen, es intuitivo.

Una ventaja del enfoque Sim[PLY] es que los planos de construcción digitales pueden enviarse por correo electrónico a cualquier taller equipado con herramientas CNC y un stock de tableros estándar de madera contrachapada. Los componentes se pueden montar sin necesidad de herramientas eléctricas o equipos pesados. Los edificios se pueden desmontar con la misma facilidad con la que se montan sin dañar los componentes.

Se usa una rejilla de 1,22 m., pero el espaciamiento de los montantes puede variar entre 0,61 y 0,305 m, dependiendo de las cargas. Los travesaños se parecen a las cerchas Larsen, un diseño que simplifica la plomería y el cableado, a la vez que reduce los puentes térmicos.

Encontrar una alternativa a las conexiones clavadas en los marcos convencionales fue clave. “La idea era que, si podemos reconfigurar la forma en que la madera está unida, usando un conector metálico diferente, podemos usar el metal para mantener el edificio unido en lugar de una clavija comprimida en cortante. Rediseñamos todo nuestro sistema en torno a cómo utilizaríamos el metal y los conectores de manera diferente. Sigue una lógica muy similar a la de los entramados ligeros tradicionales de madera, en el sentido de que hay montantes, conexiones de placas de soleras y estribos, muy similares a los entramados de las plataformas. Es sólo que el trabajo se está haciendo con la forma en que estas piezas de contrachapado están diseñadas y sujetas con abrazaderas de acero inoxidable”.

El equipo de Clemson Decathlon está tratando de convertir sus ideas en un sistema de construcción completo y comercializable.

El sistema aún no está listo para su uso a gran escala. Y el grupo sigue trabajando en algunas cuestiones técnicas difíciles. Entre ellos se encuentra la longitud máxima de los componentes de construcción, actualmente limitada a 2,44 m debido a que las piezas se cortan de láminas estándar de madera contrachapada de 19 mm. Hasta que el equipo diseñe y pruebe los empalmes para conectar los componentes, los edificios estarán limitados a un piso de altura. El grupo trabajará en los planos de un edificio de varios pisos y ya ha desarrollado algunos prototipos y modelos simples para las conexiones que permitirán que el sistema crezca más allá de sus límites actuales.

Se han completado rigurosas pruebas estructurales y verificación de que el entramado podía cumplir con los requisitos sísmicos del entorno de competición del sur de California (categoría sísmica D2). Esta misma prueba también demostró que las paredes de cortante Sim[PLY] son adecuadas para los vientos huracanados de las costas de Carolina del Norte y Carolina del Sur (hasta 217 Km/h).

Los desarrolladores de Clemson piensan que Sim[PLY] sería ideal para casas construidas por sus dueños, y particularmente para casas pequeñas. Los estudiantes de arquitectura han ideado un pequeño prototipo de casa que podría enmarcarse en un solo día, y la universidad dice que el Departamento de Defensa de Estados Unidos ha estudiado los edificios Sim[PLY] para su posible uso como vivienda temporal. Se está estudiando la aplicación de Sim[PLY] a las estructuras de emergencia en casos de desastre. Las autoridades italianas que buscan opciones de alojamiento temporal en las regiones afectadas por los terremotos han estado en contacto con la escuela.

 

Desarrollado por el estudio de arquitectura británico Studio Bark, es un sistema de bloques de construcción de paquetes planos para ensamblar, por una o dos personas sólo con un martillo y un atornillador, cualquier construcción (asequible y adaptable) e, incluso, muebles, con un enfoque de economía circular. El bloque es un cajón de tablero contrachapado (de abeto o abedul) u OSB, de variadas dimensiones.

Un buen ejemplo es el proyecto The Box house.

Es un proyecto de dos arquitectos franceses de la Escuela Nacional Superior de Arquitectura de Nantes, Fabien Le goff y Cédric Jenin, y premiado en el concurso Mini Maousse que, en su sexta edición, tenía como tema: “Concevoir une unité d’habitation temporaire, éco pensée et économe”.

Los arquitectos describen su proyecto como un “lego a escala humana”. Se trata de construir viviendas provisionales de calidad, “modulares, adaptables, apilables y transportables“, para personas en situación de precariedad.

Desde un punto de vista estructural, el principio constructivo principal es el de los ladrillos de madera de 96 x 20 x 22 cm. El prototipo utiliza 5 tipos diferentes de ladrillos. Los ladrillos, así como el revestimiento exterior, están hechos de abeto. Están rellenos de un aislamiento de celulosa soplada. Una membrana impermeable y una barrera de vapor completan el complejo de la pared. En el interior, un revestimiento de tablero contrachapado para ocultar la distribución de las redes.

Se prestó especial atención a la modularidad del sistema para hacer el prototipo desmontable y móvil.

Aquí hay un video.

Paneles/módulos.

 

La empresa estadounidense BamCore ha patentado el panel estructural Prime Wall, tras 10 años de desarrollo, que consiste en un panel de pared hueca, sin montantes, que puede llenarse uniformemente con cualquier aislamiento soplado. Los paneles están hechos de bambú tras un aplanado que no utiliza calor, productos químicos ni agua. Según el director ejecutivo de BamCore, Hal Hinkle, el bambú de madera es el material de construcción más ecológico del mercado actual.

El panel de BamCore consiste en cuatro capas de chapa laminada de bambú, de de 6,35 mm de espesor, forradas con chapas de abeto Douglas de 3,18 mm en ambas caras para un espesor total de 31,75 mm.

En el proceso de fabricación no se utiliza calor, agua, vapor o productos químicos para preparar, moler y fabricar el bambú en chapas.

Para el laminado de las capas de bambú y abeto se usa el isocianato.

El espesor de la pared se puede aumentar de un equivalente de 2×4 pulgadas a un equivalente de 2×12 pulgadas por casi nada más que el costo del aislamiento adicional.

Fabricar los paneles sin montantes (mejor dicho, eliminando el 90 % de ellos) significa, al minimizarse los puentes térmicos provocados por los mismos, un valor R de aislamiento mejorado y, por ende, ofrecer un mejor valor U general. “Los analistas de energía determinan el efecto del puente térmico basado en montantes calculando un “factor de armazón” para estimar qué cantidad de la pared está puenteada térmicamente por los elementos de madera. En California, el factor de armazón promedio de los entramados convencionales en 2002 fue del 27% (Según el informe preparado en 2002 por la Comisión de Ingeniería Enermodal para la Energía de California)”.

Recientes pruebas independientes documentaron que el componente de paneles a base de bambú del sistema Prime Wall de BamCore ofrece una tasa de transmisión de vapor de agua o de permanencia ocho veces mayor que los productos de madera convencionales como el OSB y la madera contrachapada”.

Los paneles de BamCore alcanzan una clasificación de propagación de la llama mejor que cualquier producto de madera no tratada, ya sea macizo o de ingeniería.

 

El Sistema Pagano es un sistema de prefabricación bidimensional para la fabricación de módulos completos de pared. Su concepto central es la agregación de elementos modulares de pared, cuyas partes estructurales son de madera, diseñadas para el ensamblaje en módulos también compuestos de muros sin carga, acabados, servicios mecánicos y eléctricos, y que se fabrican antes de su montaje en la obra.

La clave de bóveda del sistema Pagano es que se permite componer cualquier tipo de módulo de pared utilizando en cada caso dos carreras gemelas, o carriles, portantes – una superior y otra inferior- dentro de los cuales se insertan diferentes componentes estándar sin limitaciones de función.

La estructura de carga consiste en una estructura plana bidimensional, en la que todos los componentes estructurales (pilastras, vigas principales, vigas interiores y del suelo, cerchas, correas y estructuras secundarias y terciarias) están hechos de madera laminada de coníferas con un revestimiento encolado de iroko para conseguir más durabilidad.

La estructura del edificio es como un entramado. Sin embargo, al utilizar paneles rígidos de pared y montantes entre las vigas gemelas de soporte del tejado y el suelo, la rigidez del entramado longitudinal se incrementa considerablemente, de forma muy parecida a la de una viga de celosía.

Las vigas gemelas de soporte superior e inferior crean una sola estructura con las verticales. La unión entre los componentes de madera mediante pernos actúa como una única unión articulada que une los componentes de la viga de celosía.

Esta estructura se asemeja a una estructura longitudinal muy rígida, capaz de soportar cualquier fuerza, ya sea debida al viento, a un terremoto o a cualquier otra causa. Además, la estructura puede transmitir dichas fuerzas a la estructura de soporte por debajo mediante la conexión de cajas de sujeción metálicas.

La rigidez de la sección transversal del sistema es proporcionada por otras paredes transversales.

La presencia de los paneles sándwich autoportantes en los suelos crea un “efecto de compartimentación”. En otras palabras, los pisos actúan como losas infinitamente rígidas en el plano horizontal, y por lo tanto reaccionan como una viga de caja si se colocan en un plano paralelo al suelo.

La filosofía de construcción por agregación de Pagano se basa en una elección estructural precisa: un edificio se esquematiza como un sistema celular global donde tanto los elementos de la pared como los pisos se comportan como muros de vigas garantizando la seguridad sísmica de acuerdo con la normativa.  Los componentes de conexión están asegurados por bisagras fáciles de montar, altamente resistentes y equipadas con dispositivos de regulación y control. Además, los elementos del suelo se construyen con paneles sándwich autoportantes que actúan como placas infinitamente rígidas en el plano horizontal y reaccionan como una viga de caja colocada en un plano paralelo al suelo.

Vigas laminadas forradas con tablillas de iroko

 

Esta empresa canadiense de Ontario prefabrica en taller los módulos para paredes como paneles 2D (llamados Standard Plus) con un espesor de 305 mm y un valor R de 8,45.

Sigue el sistema tradicional de las estructuras ligeras (light framing) pero mejorado, mejor dicho, simplificando al máximo, siguiendo el estándar Passivhaus en base a la física de la construcción.

Se compone, desde el exterior hacia el interior: el revestimiento; una membrana Solitex Mento Plus, de ProClima y abierta al vapor y resistente a la intemperie (ésta es la particularidad de este sistema: en vez de dos capas de revestimiento de tablero como arriostramiento (sheating) como sucede en las casas de estructura ligera se usa una membrana y una capa de tablero); aislamiento de celulosa dentro de un cajón, con un espesor según proyecto; un tablero contrachapado de 19 mm de espesor (sí que actúa como diafragma o arriostramiento), que actúa como barrera de aire y retardador de vapor, y la cavidad con montantes de 2 x 6 pulgadas (con más aislamiento) donde se pueden colocar las instalaciones técnicas de electricidad, fontanería, etc. Así no se taladra o perfora la barrera de aire-vapor. En obra, los paneles (o más bien cajones) se fijan y se sellan con cinta adhesiva.

Aunque es bastante similar al de otras empresas de su entorno (Ecocor, etc.), considero que tiene una más acertada selección de materiales (contrachapado frente a Zip System).

Se suministra sin acabados exteriores e interiores ya que los clientes son contratistas y autoconstructores.

Se consigue una construcción muy estanca y aislada.

Es una empresa más de las cada vez más numerosas y emergentes que forman parte de la comunidad de fábricas de paneles o módulos para casas pasivas de las regiones canadienses de la Columbia Británica y Nueva Inglaterra.

Imagen de Lloyd Alter

 

Estructuras + piezas

 

El Kit IMBY (In My Back Yard) es una iniciativa de un equipo de arquitectos australiano liderado por Adriano Pupilli para crear un sistema de construcción modular que “debía tener la flexibilidad necesaria para ser añadido, sustraído, reconfigurado, revestido de diferentes maneras, colocado uno al lado del otro y también empaquetado y transportado a otro lugar”, sin usar clavos o adhesivos.

El módulo estructural básico es la bahía para formar una serie de marcos de pórticos que soportan los revestimientos y revestimientos de techos, paredes y suelos. “Las bahías se pueden sumar o restar según las necesidades espaciales, o se pueden colocar múltiples IMBY’s lado a lado para extender el área de piso aún más, o se pueden organizar alrededor de un espacio exterior o patio para crear una serie de pabellones”.

Se usan paneles de madera contrachapada de pino Ecoply y ensambles tipo mortaja y espiga de la carpintería tradicional mecanizados con máquinas CNC.

 

Este sistema modular tridimensional y desmontable ha sido creado por el Dr. Bill Thomas, de la empresa estadounidense MINKA Homes & Communities, en colaboración con los daneses AJG Arkitekter, para desarrollar una plataforma de viviendas asequibles a nivel mundial que pueda adaptarse para satisfacer las necesidades de personas de diferentes edades y capacidades.

Utiliza la fabricación CNC para mecanizar piezas de madera microlaminada para crear un sistema de pórticos unidos con paneles personalizables. Se ha creado un sistema modular 3D, con un número limitado de componentes, que permite configuraciones casi infinitas de paredes, paneles, postes y vigas.

Pero todo esto se enmarca en un sistema de fabricación escalable y portátil, “permitiendo la fabricación local distribuida para grandes pedidos. La Fábrica de Minka es 100 por ciento portátil. Debido a que las máquinas pueden fabricar las 24 horas del día, los componentes para trabajos domésticos individuales pueden imprimirse desde la fábrica en días y enviarse en una sola caja de contenedor de carga.  Para desarrollos a gran escala, las impresoras Minka portátiles pueden desplegarse en el lugar de trabajo, lo que permite ahorrar tiempo y costes”.

Más información aquí.

Los daneses AJG Arkitekter también han creado otro sistema constructivo, el N-state, flexible y que permite cambios frecuentes y rápidos.  Consta de cinco tipos de módulos diferentes, hechos de madera contrachapada, mecanizada con máquinas CNC, y ensamblados con cables tensados. Aflojando dichos cables se desmontan los módulos. De esta manera, pueden formar columnas estables o vigas en todas las direcciones ortogonales.

La vivienda moderna no funciona como un objeto estático y aislado, sino que es más bien una especie de centro de la red que constituye nuestra vida cotidiana. Una red que cada vez más, además de los muebles tradicionales, consiste en sistemas y electrodomésticos tecnológicos que extienden, conectan, amplifican, expanden y desafían nuestra comprensión común de lo que es un hogar”, dice el arquitecto y socio de AJG Architects, Thomas. T. Jensen.

Es un sistema constructivo patentado por la empresa nipona Nice Holdings, Yokohama. En Europa lo distribuye Suteki Europe NV, en Bélgica, pero la madera procede y se mecaniza en Austria.

Este sistema se inspira en la construcción de casas de madera de Japón, pero racionalizando y reforzando el entramado de postes y vigas, considerado como el punto débil de las viviendas de madera.

Una de las características de este sistema es el uso de conectores de acero fundido al carbono especialmente diseñadas para unir los componentes del entramado de madera, dando así a la estructura una mayor resistencia. Otra característica del sistema: no se utilizan tornillos, por lo que no hay peligro de que se aflojen al encogerse la madera.

La solución es elegante y ha demostrado su valor en Japón, incluso en términos de resistencia sísmica.