Como continuación del anterior post Sistemas constructivos pocos conocidos para construir casas de madera – 4ª parte, seguimos enumerando más sistemas constructivos.

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

  • Bloques o elementos de materiales derivados de la madera.

  • Paneles/módulos con piezas de madera y/o otros materiales.

  • Estructuras espaciales (o timber space frame).

Bloques o elementos de materiales derivados de la madera.

TEWO es un sistema de construcción basado en un bloque de construcción genérico con capas exteriores de madera maciza/contrachapado de madera contralaminada y un aislamiento en la cavidad patentado por la empresa noruega Termowood AS, fundada en 2012. Combina las mejores características de los entramados de madera (timber framing) y la madera maciza en un producto de alta calidad en términos de resistencia, tiempo de construcción y medio ambiente.

Cada bloque de 3 metros pesa menos de 25 kg. (o 50 kg/m²), por lo que puede ser manejado por una persona, y tienen una capacidad vertical de dimensionamiento de 48 kN – 74 kN por bloque. Esto varía en función del grosor y la longitud de los elementos. Se pueden construir hasta cinco pisos con esta tecnología como estructura de carga.

El bloque se puede utilizar para soportar paredes exteriores, paredes medianeras de apartamentos (paredes de aislamiento acústico/cortafuegos), paredes interiores, elementos de parapeto, así como elementos de relleno que tienen otra construcción de soporte de carga.

La función de ranura/resorte permite que los elementos encajen perfectamente entre sí, y también hace que sea fácil montarlos juntos. Los elementos se suministran con lana mineral, fibra de madera o sin aislamiento para la insuflación.

Este sistema puede combinarse con la mayoría de las otras estructuras de pisos, techos y paredes interiores, y puede ser usado solo o en combinación con otros materiales, incluyendo el acero y el hormigón.

Este sistema de construcción reemplaza de 4 a 6 componentes en una pared de entramado de madera tradicional. Los elementos pueden utilizarse como superficies interiores acabadas, pero también son adecuados para montar paneles, yeso o tablas directamente sobre el elemento.

El sistema se compone de los bloques para muros, bloques para tejados, bloques ligeros, y bloques para rehabilitaciones.

Los bloques para muros, TEWO Wall Elements, tienen un ancho de 200, grosores de 130, 180 y 330 mm y longitudes de hasta 3 metros.

Los bloques para tejados, TEWO Roofing Elements, pueden ser utilizados para complementar las cerchas y vigas tradicionales de los tejados. Se suministran en longitudes de 1200 / 1800 mm. La estructura del tejado puede ser de cerchas ligeras o de vigas de madera laminada encolada.

Los bloques ligeros, TEWO Lightweight Elements, reemplazan los tradicionales marcos de madera con elementos aislados de madera maciza. Toda la pared entera puede ser usada como un montante de pared.

Los bloques para rehabilitaciones, TEWO Rehab, es un producto ecológico diseñado para ser utilizado para el pos-aislamiento y la sustitución del escudo climático. TEWO Rehab reemplaza el tradicional entramado de madera con elementos aislados de madera maciza, proporcionando un método de construcción eficiente y óptimo. El producto está diseñado para ser utilizado en edificios/casas/edificios comerciales más antiguos con propiedades de aislamiento, térmicas y acústicas deficientes. El producto se suministra en dos versiones diferentes, ya sea como soporte de carga o elementos no portadores de carga. Puede ser suministrado con 5 – 25 cm de aislamiento. Se pueden montar vertical u horizontalmente.

TEWO es uno de los pocos sistemas de construcción que ha recibido la aprobación técnica sin el uso de barreras de difusión de plástico.

Con el espesor de 330 mm se consigue un coeficiente U de 0,12, sin acabados internos, según EN ISO 6946.

En cuanto a riesgos de condensación, los resultados de la simulación numérica efectuada por Treteknisk (informe número 310384 – 3, de diciembre de 2015) mostraron que no hay riesgo de condensación en los elementos TEWO, a menos que la humedad interior sea superior al 75% durante al menos 6 meses consecutivos. Esto no es realista en edificios normales.

TEWO suministra entregas “exactas”, por así decirlo, de materiales a proyectos de construcción, haciendo así su parte para reducir la cantidad de materiales sobrantes que se utilizan.

TEWO dispone de un departamento de ingeniería que ofrece servicios de diseño de principio a fin para los productos en consulta directa con el cliente y los diseñadores involucrados, generando los archivos de producción automática y directamente a las líneas de de producción.

TEWO cuenta con una línea de producción automatizada de producción que permiten entregar el equivalente de hasta 1,5 casas por día en capacidad (o un total de 450 m3 de elementos de madera maciza aislados por día). A partir de 2020 una nueva línea de producción de tableros de madera laminada cruzada de tres capas (CLT /madera maciza) de 40 mm de grosor estará en funcionamiento. Esto significará que grandes volúmenes de madera – hasta 25.000 m3 por año de las zonas circundantes formarán parte de la cadena de valor local óptima y sostenible.

Termowood tiene patentes en 7 países, entre ellos: Alemania, Suiza, Austria, Francia, Suecia.

Paneles /módulos.

Es un sistema modular 2D fruto de la colaboración de Ludovic Lachavanne, arquitecto y cofundador del estudio de arquitectura francés POLYRythmic Architecture, y Guillaume Largillier. De esta colaboración nació Corner, una plataforma que ofrece un sistema digital de amdera cuya estructura de empresa se configura como una aplicación digital.

Como se cita en “<R>Evolution: Low-Tech vs High-Tech, le bâtiment comme enjeu de réconciliation?:

Para desarrollar el concepto, los fundadores partieron de dos observaciones. La primera: la creciente escasez de ciertos productos ante el agotamiento de los recursos, la inflación, el calentamiento global y las crecientes reflexiones sobre el balance de carbono, que los llevó a desarrollar un sistema que combina la prefabricación, la modularidad y el uso intensivo de la madera por su baja huella de carbono.

El segundo es el número de cuellos de botella administrativos entre el diseño del proyecto y su construcción, más una cierta lentitud en la obra, que prefigura una especie de “hastío” general y que motivó a los diseñadores a imaginar una plataforma para la producción de un producto acabado que mostrara los costos en tiempo real durante la fase de diseño. Esta es una realidad que afecta a un cierto número de arquitectos: “hubo muchos proyectos a los que no se respondió, porque el tiempo de estudio era demasiado caro en comparación con los honorarios que se podían recuperar”.

Así pues, Corner parecía ser una solución de alto rendimiento a un costo controlado, con un tiempo de aplicación considerablemente reducido.

“Queríamos crear un sistema constructivo que funcionara como un juego de construcción de tamaño real”.

Fue diseñado desde el principio para la producción en masa en taller (off site), fácil de transportar y ensamblar en el sitio. Los paneles prefabricados (paredes, suelos) se ensamblan sin problemas en el sitio gracias a nuestras “vigas mágicas“. Los postes y las vigas tienen conectores invisibles para unir los paneles SIF (Structural Insulated Finished) sin esfuerzo, asegurando al mismo tiempo una perfecta estanqueidad al agua y al aire. La estructura interna de las vigas alberga todos las instalaciones técnicas (fontanería, agua de lluvia, electricidad, aire). Cada módulo tiene dimensiones estandarizadas. El grosor estructural (40cm / 16”) sirve como unidad de cuadrícula para dimensionar cada componente del edificio (paneles, postes y vigas, ventanas, marcos de puertas, escaleras, etc.). Esto permite ofrecer un catálogo siempre en evolución de módulos compatibles que pueden ser utilizados en cualquier proyecto de construcción.

Los paneles estructurales están hechos de madera contralaminada (CLT, Cross Laminated Timber).

Corner ahorra hasta un año en la vida útil de su proyecto de construcción al agilizar todo el flujo de trabajo. En particular, Corner ahorra 4 meses de trabajo de acabado.

He aquí un video sobre este sistema.

La empresa suiza Ecocell Technology AG, fundada por el arquitecto fredy Iseli, ha diseñado un sistema constructivo, el Ecocell fast-building-system, basado en un elemento estándar: el Honeycomb-construction-board que es un panel compuesto de panal de abeja, conceptualmente similar a los paneles SIP (Structural Insulated Panel).

Ecocell Betonwabe

El panel está constituido por un núcleo patentado de panal de abeja de cartón corrugado, el Ecocell Concrete-Honeycomb (o Ecocell Betonwabe), hecho de papel 100 % reciclado y con un 90 % de aire y recubierto con un revestimiento mineral en un proceso (inmersión en cemento) cubierto por una patente mundial, y diferentes tableros a elegir:

– como panel protegidos frente al fuego: con tableros de fibrocemento o de yeso,

– y con tableros de triple capa, OSB de 15 mm, de bambú o de madera contrachapada.

Los paneles tienen un encaje para las conexiones de machihembrado o de acabado y se ensamblan con un sistema de lengüeta y ranura.

Hay unos pocos tamaños estándar de paneles para muros (espesores de 95 y 175 mm y dimensiones de 610/1220 x 2440 mm) y forjados (espesores de 95, 195 y 275 mm y dimensiones de 1220/2440 x 6100 mm). Estos paneles se usan en los muros, forjados y cubiertas.

El sistema se completa con las vigas I-joist (con alturas de almas entre 96 y 276 mm) y las tablas de madera maciza de varias secciones (de 50 x 95 hasta 50 x 275 mm).

Los paneles pesan doce veces menos que el hormigón.

Un proyecto reciente son unos edificios adosados y semiadosados con el enfoque de casas modulares Eco-Solar en Uttwill, Suiza, donde cada casa se puede construir en sólo cuatro días. Se combinan la tecnología de los panales Ecocell Betonwabe y las fachadas de vidrio con células solares fotovoltaicas integradas.

A semejanza de los sistemas alemanes IBA Timber Prototype House y Gisler Holzhaus, vistos en las anteriores entregas, este sistema sueco, pendiente de patente, permite construir muros aislantes y de carga que consisten en madera y aire, sin necesidad de envolvente. En la construcción tradicional de los entramados ligeros se utilizan membranas de sellado para garantizar que los sistemas de calefacción y ventilación funcionen de manera óptima, impidiendo que el aire se introduzca en la estructura donde se puede condensar el aire. El sistema de construcción IsoTimber elimina la posibilidad de fugas de aire, gracias a los contrachapados interno y externo. En un test tipo blower door de una casa, a 50 pascales, muestra una fuga de aire de 0,15 l / s m².

La construcción IsoTimber proporciona una densidad que es dos veces mejor que la requerida para la construcción de casas pasivas.

Los espesores son: 120, 160, 200, 250, 300 y 400 mm, pero los paneles vienen en tres dimensiones estándar (60/100/150 x 1200 x 2400 mm) y se pueden combinar para lograr el valor U que se desee. Sin embargo, la empresa suministra siempre paneles grandes en anchos de hasta 16 metros y un ancho de hasta 3,1 metros.

El IsoTimber 400 tiene un coeficiente U de 0,18 W/m2K y pesa 152 kg por m2. Es de difusión abierta al vapor.

Las paredes IsoTimber tienen una alta inercia térmica, esto permite un 15% menos de uso de energía que una pared con baja inercia térmica, a pesar de que ambas paredes tengan el mismo valor U.

Para edificios de más de 2 pisos, se recomienda construir con IsoTimber en combinación con madera contralaminada (CLT).

En cuanto al impacto medioambiental, una casa de aproximadamente 100 m2 de espacio habitable con IsoTimber en las paredes exteriores acumula 40 toneladas de dióxido de carbono.

Un edificio, en Kallfors, de 3 pisos con 8 apartamentos para personas con discapacidades físicas y mentales

En abril de 2020 IsoTimber comunicó el contrato para la construcción de una residencia de mayores de 48 apartamentos en Hudiksvall.

Aquí hay más detalles de este sistema constructivo.

Este sistema de la portuguesa Rusticasa utiliza los paneles autoportantes Naturlam para construir todos los elementos de una casa. Estos paneles son una combinación de los tablones machihembrados de abeto nórdico y de sección rectangular de las casas de troncos (log homes) tipo chalet suizo, y de las estructuras de entramados pesados de madera laminada encolada (MLE) en los forjados y tejados. Pero el “tronco” evoluciona al incorporar un núcleo aislante de corcho para aumentar el rendimiento térmico. El coeficiente U de transmitancia térmica del panel es de 0,029 W/m2K.

La cara externa del panel queda visible protegida con lasures y se puede dejar la interna vista o revestida con pladur, etc.

En este sistema lituano de pared-forjado-tejado para construir casas prefabricadas todos los componentes son de madera, o derivados.

Los paneles para muros tienen 380 mm de espesor y son una construcción de madera maciza de 180 mm con cámaras de celulosa integradas y sistema de aislamiento de fibra de madera de 180 mm.

En comparación con los sistemas de construcción convencionales de entramados ligeros de madera, WIGO ha ampliado el contenido de madera hasta diez veces y prescinde completamente de láminas de PE u otros plásticos.

Tienen una alta inercia térmica ya que la madera maciza en combinación con el aislamiento de celulosa asegura que el calor se mantenga fuera en los días calurosos y que se emita poco calor cuando hace frío. Esta propiedad positiva también se refuerza con el aislamiento externo de fibra de madera de dos capas.

El coeficiente U de los muros es de 0,16 W/m2K.

Estructuras espaciales

El sistema constructivo del neozelandés Chris Moller se ideó bajo la creencia de que “los miniprototipos pueden ser utilizados como un instrumento estratégico para ayudar a desbloquear nuevas ideas rápidamente. Es un método efectivo y barato para probar e implementar procesos y productos de construcción de bajo impacto en la industria de la construcción. La industria de la construcción de yates proporciona un paralelo útil que han afectado significativamente a la producción de barcos estándar. Un enfoque similar de bajo costo de abajo hacia arriba para la industria de la construcción con “muchas salidas” podría catalizar la industria hacia nuevos métodos, enfoques, materiales y tecnologías para iniciar la apertura a la innovación real.

Una nueva forma de arquitectura RAFT que utiliza las cualidades estructurales de los paneles de contrachapado ‘CLICK-LEAF’, de 330 x 2440 mm, para formar una red de estructura hecha de paneles estándar que pueden ser rápidamente ensamblados o ‘encajados’ juntos en RAFT’s para formar forjados, paredes y techos. La arquitectura RAFT entrelaza aislamiento, revestimiento, fontanería, energía, sistemas de agua, almacenamiento y mobiliario en el tejido estructural del edificio. Pero la flexibilidad del sistema ofrece muchas configuraciones abiertas que pueden ser exploradas por el usuario/constructor para responder a las condiciones específicas del sitio.

La arquitectura de sistema abierto Click-Raft utiliza madera contrachapada mecanizada CNC para formar una red de estructuras/redes de diafragma muy fuertes ensambladas a partir de paneles estándar que se encajan rápidamente en el forjado, la pared y el tejado en diferentes configuraciones.

Tiene un evidente parecido con la Gaiola Pombalina, una estructura en retícula ortogonal compuesta de cruces de San Andrés con pasadores de hierro como conectores, que los arquitectos e ingenieros del Marqués de Pombal idearon para la reconstrucción de Lisboa después del gran terremoto del año 1755.

Este sistema constructivo, ideado por el neozelandés Gerard Finch, se basa en un diseño de madera entrelazada autoportante que se sujeta con clips eliminando la necesidad de fijaciones de un solo uso, tiene el potencial de eliminar los residuos y reducir la cantidad de materias primas que utiliza la industria de la construcción. “El actual uso generalizado de fijaciones a base de adhesivos y materiales de una sola vida significa que la construcción de una sola casa nueva creará unas cuatro toneladas de residuos durante la construcción, y aún más, hasta 15 toneladas, cuando finalmente se derribe y se lleve al vertedero“, dice Finch.

Compuesto por doce componentes estandarizados, el sistema X-Frame ha sido sometido a cuatro mil quinientas horas de diseño de prototipos. El resultado es una matriz estructural inherentemente reforzada formada por componentes de madera contrachapada fresados por CNC que pueden ser ensamblados en paneles estructurales sin necesidad de clavos, pegamentos o tornillos.

X-Frame puede ser forrado con cualquier material de tablero estándar, sin embargo, para un potencial de circularidad total se recomienda un tablero de 12 mm de Strawboard usando cierres de presión ocultos Fastmount, los PC-F1A y PC-M1B.

Las piezas del X-Frame se fabrican con tableros estándar de 1200 x 2400 mm de madera contrachapada estructural de 12mm usando una máquina CNC.

El diseño del clip permite que cualquier tipo de estructura -forjados, paredes, techos- sea rápidamente montada y desmontada muchas veces, usando mano de obra no especializada y un mínimo de herramientas.

Con el apoyo de programas de innovación de Nueva Zelanda, Finch está tratando de comercializar su solución arquitectónica; finalizar los diseños de ingeniería para las fijaciones de sujeción resistentes a los terremotos; probar la integridad estructural y la estanqueidad a la intemperie del X-frame, ambas características críticas para cualquier producto comercializado en el futuro; colaborar con científicos de Scion que están desarrollando adhesivos naturales a partir de productos de residuos forestales y con la empresa Fastmount de Auckland que fabrica clips reutilizables que conectan los revestimientos de las paredes interiores con la estructura.

Aunque el X-Frame es innatamente estable a los terremotos debido a su geometría de diseño, las pruebas estructurales independientes son cruciales para llevar su producto al mercado.

Finch ha construido una pequeña vivienda prototipo prefabricada de 10 m² en Auckland para demostrar sus ideas a escala y para informar la viabilidad del mercado. Se ha revestido el X-Frame con un sistema de revestimiento externo completamente reutilizable, libre de químicos, centrado en un producto de madera natural preservado que está siendo desarrollado por Abodo Wood Ltd.

Finch dice: “Mi objetivo ‘blue-sky’ es construir una urbanización con un diseño de economía circular completa, en la que todos los materiales de construcción puedan recuperarse rápidamente al final de la vida de una estructura y reciclarse de forma eficiente o reutilizarse directamente sin ningún impacto ambiental negativo“.

Aquí hay un paper de Gerard Finch y otros: “Circular economy construction: lessons from applied experimentation”.