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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.

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– 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

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.

Las estructuras de CLT son como una versión a gran escala de un armario de IKEA.

Andrew Waugh, Waught Thisleton Architects

En esta tercera 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 construcción, la física de la construcción y la construcción modular.

 

  • Construcción

El peso relativamente ligero de los paneles CLT y la facilidad con la que se realiza la construcción con madera permite reducir los requisitos de mano de obra in situ. Tras la construcción del primer hotel en CLT de EE. UU, el Candlewood Suites, Redstone Arsenal, Hunstville Alabama (de 92 habitaciones y 5.823 m²), se extrajeron las siguientes conclusiones: un 43% de media de menos empleados en obra, un 37 % menos de duración de la erección de la estructura, un 44 % menos de horas-hombre estructurales, un 75 % más de ratio de producción estructural y un 20 % más de ahorro de calendario. Comparándolo con un hotel de la misma cadena con entramado metálico.

El equipo era de 11 trabajadores: 3 experimentados carpinteros y 8 veteranos desempleados del Ejército que fueron entrenados en la misma obra.

Debería considerarse el CLT para un proyecto de edificación cuando éste experimenta 3 de estas 4 condiciones:

  • escasez de mano de obra,
  • restricciones de calendario,
  • coste laboral,
  • y suelos pobres – altos costes de cimentación.

 

La estructura principal de la residencia estudiantil Brock Commons de 18 pisos de la Universidad de British Columbia, Vancouver (Canadá) se erigió en menos de 70 días después de que los componentes prefabricados estuvieran listos para el montaje, muy lejos del año tradicional o dos para la construcción tradicional de acero y hormigón (la construcción de la residencia tardó entre 19 y 20 meses en general, 4 meses antes de lo previsto).

La velocidad media de la construcción de madera y la instalación de la envolvente fue de dos pisos por semana. Esto incluyó las columnas y los paneles CLT, la encapsulación de los componentes de madera con tablero de yeso, el vertido de un solado de hormigón y la instalación de los paneles de revestimiento.

 

En cuanto a la velocidad de erección, lo que se encuentra, en realidad, es que “se trata de un 90 por ciento de preplanificación y prefabricación off site, y un 10 por ciento de ejecución“, dijo William Silva, de Swinerton Builders, un contratista de EE. UU que construye un edificio de oficinas de 5 pisos para First Tech Federal Credit Union. “Si das los pasos correctos, puedes emplear principios de construcción lean y ser mucho más inteligente, para que puedas instalarlo más rápido en obra“.

El equipo de Swinerton para instalar una estructura CLT tiene entre ocho y diez personas; la instalación de una estructura de soporte metálico de acero común para este tipo de edificio de oficinas les lleva a 20 trabajadores; y el refuerzo de hormigón podrían ser de 30 trabajadores.

Es habitual emplear equipos muy pequeños. Por ejemplo, Nordis Structures, de Quebec, Canadá, dicen que “típicamente operamos con sólo cuatro a seis operarios en el lugar de trabajo”.

A cuatro hombres, que trabajaban tres días a la semana, sólo les llevó 27 días levantar la parte de madera de Stadthaus, en Londres, un 30 % más rápido que una estructura de acero y hormigón comparable. “En lugar de construir la torre desde cero”, dijo el arquitecto británico Andrew Waugh, “era más como montar un mueble. Las instrucciones son como las de Ikea, pero un poco más directas, y los nombres son más agradables“.

 

Sigue diciendo William Silva, hay “casi como el mobiliario industrial, una de las cosas que ayuda [al CLT] a ser más rentable es la evolución de las conexiones. Si se recorren los proyectos de media docena [de CLT] completados aquí en el área metropolitana de Portland, se puede ver una evolución de los detalles de conexión y una mejor comprensión de cómo la prefabricación aprovecha la tolerancia: hay una tolerancia de 1/16 de pulgada en el material, algo inaudito en la construcción“. El acero y el concreto se pueden medir a 3/4 de pulgada, y es como un nivel diferente de resolución en el acabado. Dice Cory Scrivner de Structurlam, que “estamos diseñando un edificio hecho de componentes precisos dentro de uno a dos milímetros del modelo digital“.

Hay una curva de aprendizaje para construir con CLT”, dice Evans, gerente de proyectos de Swinerton Builders. Pero tiene poco que ver con la construcción real -en muchos sentidos, el proceso no es demasiado diferente al uso de hormigón prefabricado o acero estructural- y más bien con la adquisición y planificación. En otras palabras, se trata de entender los suministros en el mercado, lo que pueden hacer y los riesgos involucrados. El tiempo de adquisición también puede tomar más tiempo, ya que la mayor parte del trabajo de preparación se hace de antemano, y todos los factores que deben ser calculados de antemano para hacer que los proyectos de madera en masa sean más rentables, agrega. Sigue siendo un proceso que debe gestionarse y es un riesgo potencial“.

Construir en CLT es construir off site (construcción en el taller). Considerar el edificio como un prefabricado, de modo que no sólo el acero estructural y madera prefabricados off site y recién ensamblados in situ, sino también las instalaciones técnicas (electricidad, fontanería, etc.) fuesen prefabricadas fuera de la obra, y que estuviesen listas para el montaje.

 

Se logra haciendo un alto nivel de coordinación con el modelo BIM, pero llevándolo un paso más allá: se hace BIM para la fabricación, para todos nuestros oficios estructurales en los gremios MEP, todos diseñando virtualmente para que puedan pre-fabricar fuera del sitio e instalar en el sitio. Eso ahorra mucho tiempo. Hay unos meses antes de la construcción coordinando diferentes disciplinas gremiales, incluyendo electricidad, mecánica, plomería, acero estructural y hormigón estructural. Es un esfuerzo muy coordinado entre el proveedor y el contratista para asegurar que el plazo de entrega cumpla con la velocidad de construcción. Se utiliza software de gestión de proyectos, como el Primavera, para ayudar a mantener organizados los horarios de los distintos fabricantes. Eso sólo es posible si se cuenta con un equipo integrado verticalmente y un método de entrega que permita al contratista participar en el proceso de diseño desde el principio para tomar decisiones clave, de modo que pueda aprovechar plenamente las posibilidades.

Los especialistas en el sector también estiman que, al pasar a una solución de construcción 100% en madera, el ahorro de tiempo se debe a la reducción del número de intervenciones. Los carpinteros tendrán el control de todo el proyecto, lo que reducirá los problemas potenciales de interacción entre gremios con ritmos diferentes (hormigón, por ejemplo). Según los expertos, esto sólo mejorará la eficiencia.

 

En el ámbito del servicio técnico, Stéphane Sajoux, presidente y CEO de Geceha (HVAC engineering), anuncia:”¡Las operaciones de carpintería son Lean-BIM por naturaleza! Permiten una optimización de la organización y una lucha contra el despilfaro. Se basan en métodos de montaje innovadores, ofrecen el derecho a cometer errores, con fácil realización de reservas de pequeño diámetro…“. La única condición es integrar los lotes técnicos en el proceso de diseño lo antes posible para poder anticipar las fases de corte de los elementos en la fábrica. Debe tenerse en cuenta que el coste de mecanizado, cortes, reservas y ensambles a realizar afectará a la factura hasta el +10/15% en casos complejos.

 

 

De hecho, la industria ya se está moviendo hacia el off site.

La construcción ha sufrido numerosos amaneceres falsos en torno a la construcción offsite y métodos modernos de construcción, ahora a veces etiquetados como diseño para la fabricación y el montaje (DfMA). ¿Podría CLT ser la primera metodología para entregar proyectos más rápido con mayor calidad y mayor certeza de costos?

 

Un ejemplo de la aplicación de las nuevas tecnologías informáticas fue el proceso de diseño del Brock Commons:

Para mantener un seguimiento del proyecto, el equipo de diseño utilizó un modelador de diseño y construcción virtual (VDC) de CadMakers Inc.

Esta tarea incluyó la creación de un modelo BIM 3D de la estructura y sus sistemas y la proyección de una simulación 4D del proceso de instalación, lo que ayudó al equipo a visualizar cómo se juntaría y resolvería cualquier problema de constructibilidad que surgiera antes de que se rompiera el terreno.

El modelo también sirvió como fuente única para la fabricación de los sistemas del edificio. Los componentes de madera masiva se construyeron usando un archivo STEP exportado desde CATIA al software CNC del fabricante, mientras que los sistemas MEP se prefabricaron a partir del mismo modelo CATIA utilizando dibujos de ensamblaje y de planos de prefabricación de tuberías.

Parte de la justificación de esta decisión fue que el VDC podría crear un modelo 3D comprensivo que pudiera ser utilizado por todos los colaboradores durante todo el ciclo de vida del proyecto, incluso mucho después de que el equipo de construcción abandonara el sitio.

El modelo resultante utilizó una solución híbrida de plataformas de software, que incluía_

  • CATIA 3DEXPERIENCE para modelado 3D y salidas de prefabricación,
  • SketchUp para renderizados arquitectónicos,
  • Vectorworks para dibujos arquitectónicos,
  • AutoCAD para dibujos mecánicos, eléctricos y de fontanería (MEP),
  • CATIA y AutoCAD para dibujos estructurales,
  • Y DELMIA 3DEXPERIENCE para simulaciones 4D y de secuenciación.

Imagen de Cadmakers

Aquí hay un video de Cadmakers sobre la construcción virtual del Brock Commons.

 

La construcción en CLT contribuye a un entorno de trabajo más limpio y seguro:

Dado que los paneles CLT proporcionan rápidamente un entorno seco y resistente a la intemperie, libre de puntales temporales, el progreso en los acabados y servicios internos puede comenzar tan pronto como los paneles estén en su lugar. La madera también proporciona un buen sustrato para la primera y segunda fijación de elementos en todo el conjunto, utilizando un simple atornillador con tornillos autorroscantes para madera. En comparación con la mampostería, que requiere pretaladrado y taponado de agujeros para la fijación, el proceso debería ser considerablemente más rápido. Otra ventaja es que los dinteles no suelen ser necesarios.

Tales entornos consiguen reducir los residuos. En el caso del hotel mencionado anteriormente, se generaron casi 26 kg de desechos por m² (4,5 libras por pie cuadrado).

También supone menos logística de transportes. En la construcción de Dalston Lane, el proyecto sólo requirió 111 entregas in situ, frente a las 800 entregas estimadas para la estructura de hormigón equivalente.

Al ser sitios “secos”, la construcción con madera reduce la necesidad de trabajos de alto riesgo como el corte, la soldadura y el esmerilado, junto con la necesidad de andamiaje.

 

Un hecho evidenciado por Andrew Waugh de WTA explicó que, después de haber construido varias estructuras de madera en masa, la empresa había “mejorado mucho más” que cuando empezaron. Un área de mejora ha sido el uso de materiales, que disminuyó con cada proyecto a medida que las capacidades estructurales de la madera masiva han sido exploradas, probadas y certificadas. El proyecto de Dalston Lane, por ejemplo, utilizó cerca de dos tercios de la cantidad de madera que se emplearía hace una década. Parte del motivo de las mejoras es el resultado de la mayor conciencia y comodidad de los diseñadores en el proceso de construcción. Para diseñar una estructura de madera masiva, “se necesita un arquitecto que quiera entender que la naturaleza del arquitecto es una de un ‘maestro constructor’, así como la de un ‘maestro diseñador’, explicó Waugh.

También hay un lado humano en trabajar con el CLT que no debe ser subestimado, dice Christiane Lellig, directora del grupo Wood for Good de la campaña de la industria británica maderera: “Este es un material que puede hacer felices a sus constructores, parece que realmente les gusta trabajar con él. Un director de proyecto en el edificio Yoker, un proyecto de viviendas de siete pisos construido recientemente en Glasgow por el contratista CCG, miró la estructura acabada con lágrimas en los ojos y habló de ello como si fuera una hermosa mujer“.

 

  • Física de la construcción.

Al mostrarle a la gente alrededor del edificio Forte, Australia, en un día con 35 grados de temperatura, se les muestra la habilidad del material para “respirar” y absorber la humedad cuando el aire era denso, pero lo libera cuando el aire estaba más seco, significaba que un número de los huéspedes al entrar al edificio erróneamente creía que el aire acondicionado había estado funcionando.

Forte

Mientras que el CLT suele tener una masa térmica más alta que la de un entramado ligero de madera, sigue estando muy por debajo del hormigón, que es capaz de almacenar unas 2,5 veces la cantidad de calor. Estas fluctuaciones son más fáciles de tratar en edificios residenciales, pero para las oficinas que se utilizan durante el día, esto requiere una estrategia de ventilación cuidadosamente considerada.

Su baja conductividad térmica simplifica los detalles para evitar los puentes térmicos, así como su hermeticidad al aire.

 

En base a un estudio “Building enclosure design for cross-laminated timber construction, de Samuel V. Glass, Jieying Wang, Steve Easley y Graham Finch, se han obtenido las siguientes conclusiones:

Principios de diseño en cuanto a la durabilidad:

* Para empezar, el CLT no cambia las características básicas de la madera. Y no cambia los principios básicos de la durabilidad.

* El CLT no cambia la física básica de la construcción: hay que evaluar la carga climática y controlar el agua, el aire y el flujo de vapor, y use las 4 D’s para proteger el ensamblaje (assembly) de la penetración de agua: Deflection (desvío), desviar el agua del edificio, Drainage (drenaje), eliminar el agua a granel, Drying (secado), facilitar el secado de la madera, y Durable material (material durable), madera tratada o naturalmente duradera.

Gestión de la humedad en la construcción:

* La construcción CLT puede reducir el potencial de humectación, sobre todo con la prefabricación, que reduce el tiempo de construcción.

* Potencial para absorber o atrapar humedad influenciada por: la especie de madera; las cantidades de albura permeable en comparación con duramen; las holguras interiores y entre las láminas del panel de CLT (se evitarían con el uso de encolado de cantos); y por cualquier repelente al agua/recubrimiento/membrana aplicada.

* Hay que diseñar el ensamblaje para facilitar el secado en caso de humectación.

Envolvente: gestión de aguas pluviales:

* La lluvia es, generalmente, la fuente de agua más importante.

* El diseño del edificio es importante para reducir la humectación, por tanto, hay que diseñar aleros adecuados y cubiertas inclinadas.

Los muros con revestimientos trasdosados con una cámara de ventilación y drenaje, aislamiento y una barrera de aire impermeable, han demostrado su eficacia.

Envolvente: diseño de aislamiento térmico:

* El CLT proporciona un aislamiento considerable. Proporciona un valor R inherente de alrededor 0,21 por 24,5 mm (o R=1,2 por pulgada, en el sistema americano). El panel sólido de CLT reduce la convección en el ensamblaje.

* El aislamiento exterior ayuda a mantener la madera caliente y seca. La fijación del revestimiento debe cumplir los requisitos estructurales. La permeabilidad del aislamiento tiene un impacto en el rendimiento de la pared.

* Un principio general es que hay que evitar la condensación del vapor y facilitar el secado Y la capa de control en el lado caliente, con alta presión de vapor. Pero como el CLT es un retardador/barrera de vapor (con 38,1 mm de madera maciza hay 3-30 ng/Pa*s*m2 o 0.05-0.5 US Perms), entonces no se necesita un retardador/barrera de vapor interior en climas fríos.

* Los ensamblajes deben ser “transpirables”, que implique un secado de la humectación inicial. Presentan un menor riesgo si se producen fugas en la envolvente del edificio.

* El riesgo aumenta cuando se utilizan materiales impermeables ya que no se puede secar cuando está inicialmente mojado/mojado en servicio, y el nivel de humedad puede superar el margen de seguridad.

* No hay que colocar barreras/retardadores de vapor potenciales en ambos lados del panel CLT.

Envolvente: control de flujo de aire:

* La estanqueidad al aire de CLT depende de las juntas entre tablas y capas. Ayuda mucho el encolado de cantos y las capas escalonadas.

* Con cambios en la humedad de la madera: las holguras entre las tablas pueden aumentar o disminuir, y en las superficies de madera se pueden formar “fisuras” o grietas.

* Unión entre los paneles: no se puede confiar en la CLT como barrera de aire primario.

* Se recomienda el uso de una barrera de aire primario: preferida para usar como barrera resistente al agua, pero otros enfoques también pueden funcionar, como los paneles de yeso interiores.

* La continuidad en las uniones entre paneles es crítica.

CLT sobre los cimientos:

* Es importante dejar un espacio libre entre la madera y el terreno. Se recomienda un mínimo de 200 mm, y hay que considerar el diseño de las estructuras de CLT sobre un podio de hormigón.

* Tiene que haber una separación entre la madera y el hormigón en contacto con la humedad es importante.

Equilibrio entre la humectación, el secado y el almacenamiento:

El CLT tiene una gran capacidad de almacenamiento de humedad y buffering, pero… hay un límite en la cantidad que puede ser manejada con seguridad. La humedad puede quedar atrapada localmente, como al final de las fibras.

Aumentar aún más la durabilidad de CLT:

* Seleccionando una madera con baja permeabilidad al agua para reducir el potencial de absorción de agua.

* Seleccionando el duramen de maderas duraderas naturales, pero es poco probable que sea un enfoque práctico.

* Utilizando láminas tratadas con conservantes para la base del panel para las zonas del CLT que puedan estar expuestas a la humedad.

* Utilizando un tratamiento difusible in situ, como borato/glicol en la superficie + varillas de boro en el interior.

* Considere la posibilidad de fabricar CLT a partir de láminas tratadas.

 

En base a un estudio “Field Study of Hygrothermal Performance of Cross-Laminated Timber Wall Assemblies with Built-in Moisture”, de Ruth McClung, John Straube, Hua Ge y Jieying Wang, se han sacado las siguientes conclusiones:

* Durante la construcción, los paneles mojados se secan muy rápidamente bajo las condiciones típicas del verano del sur de Ontario, Canadá.

* El uso de materiales de envoltura de alta permeabilidad puede promover efectivamente el secado de los paneles CLT.

* No se deben utilizar materiales de baja permeabilidad, no sólo porque prolongan el período de tiempo necesario para que los paneles mojados se sequen a un nivel seguro, sino también por la evidencia de una lenta redistribución de la humedad en el centro del panel, lo que indica además que el panel CLT es un buen retardador de vapor. Por lo tanto, no se debe utilizar ninguna barrera de vapor adicional en un conjunto CLT.

* Si el contenido de humedad inicial es seco y no hay imperfecciones de construcción, todas las paredes examinadas funcionan bien.

* Si la madera empieza a mojarse o se moja:

– Aislamiento exterior + membrana permeable al vapor, funcionan bien.

– El aislamiento interior ofrece un alto riesgo de fallo.

– Aislamiento exterior + membrana de barrera de vapor en climas secos, pero con más riesgos en climas húmedos.

* Los ensamblajes CLT que se mojan durante la construcción pueden secarse hacia el interior (si no hay barrera de vapor) y hacia el exterior (si no hay barrera de vapor).

* Aislamiento exterior sobre el vapor de agua permeable y barrera de aire se seca más rápidamente. Por tanto, hay que controlar la humedad de la construcción con mediciones in situ para garantizar que el porcentaje de humedad antes del momento del cierre de los paneles sea el mínimo.

* El aislamiento en el interior del CLT es un diseño marginal: implica un alto riesgo de mojado y un secado lento.

* La especie de madera no parece tener un efecto significativo en el comportamiento de secado de los paneles CLT.

* La industria debe desarrollar protocolos para evitar el exceso de humectación de la construcción de CLT.

* Como el desempeño higrotérmico y las propiedades del CLT aún no comprendidas completamente, todavía hay una experiencia de campo limitada, ya que las propiedades adecuadas de los materiales para el modelado higrotérmico requieren más investigación:

– La simulación proporciona resultados útiles, pero no muy precisos en algunos casos.

– Se necesitan más estudios de la dinámica de humedad de las propiedades del material.

Instalaciones del estudio

Diferentes montajes de aislamiento y cladding

La envolvente

En el tema de la protección de la madera frente a la intemperie, cuanto más alto es el edificio, se presta más atención a las fachadas que al tejado, y más es necesario que las fachadas sean de prefabricación off-site, mínima preparación en obra y de rápida colocación. Asegurar la durabilidad: materiales robustos, que sean más tolerantes al movimiento, térmicamente eficientes y, ¿no combustibles?

Las 5 simples reglas para una envolvente durable:

1. Respetar el CLT y la humedad.

Hallazgos clave hasta la fecha: el CLT es relativamente resistente a la humedad, las testas y los huecos/juntas son los puntos más vulnerables; evitar la exposición prolongada/eventos cíclicos de mojado/secado; y es más seguro proporcionar protección contra la humedad en casi todas las aplicaciones mediante recubrimientos:

  • Los recubrimientos aplicados en fábrica ayudan mucho (especialmente en las testas) para minimizar la absorción de agua y reducir los tiempos de secado en obra después de los eventos de mojado.
  • Los recubrimientos en obra se aplican a menudo demasiado tarde.
  • Ser cuidadoso en la selección del recubrimiento – buen balancee entre una alta repelencia al agua y la velocidad de secado.

Imagen de Cut My Timber

2. Mantenga el CLT seco durante el transporte y la construcción.

Se recomienda encarecidamente los sistemas de toldos/carpas sobre los forjados y tejados de CLT durante la construcción si se prevén lluvias.

Considere un equipo de miembros dedicado que esté listo para secar rápidamente las superficies CLT para conseguir reducir la absorción de agua.

Cuando la madera contralaminada se moja, la exposición al sol, el viento y la ventilación mecánica con calor, generalmente, la secan rápidamente.

El grano final en los bordes del panel, agujeros cortados, juntas de panel, juntas ranuradas, etc. permanecerán húmedas durante más tiempo y puede ser sitios más difíciles de acceder para el secado, por lo tanto, hay que las recomendaciones para recubrimientos.

Hay que observar la exposición a la intemperie durante períodos prolongados: el agua se absorberá en la superficie de la madera y penetrará a través de grietas, fisuras, juntas y costuras, aumentando la cantidad de tiempo que tardará en secarse.

La humectación y el secado cíclicos también pueden dar lugar a la apertura de juntas y costuras, lo que permite que el agua penetre aún más, aumentando así la duración del tiempo para secarse antes de encapsularse.

Las juntas entre paneles CLT pueden dificultar mucho que la construcción esté seca.

Hay que notar que las cintas/los selladores impermeables ralentizan el secado.

El uso de recubrimientos en todos los bordes y juntas con solapes de los paneles CLT reduce la absorción y reduce los tiempos de secado después de un mojado.

Asegúrese de que el contenido de humedad de los paneles CLT sea inferior al 15 % antes de cubrirlos con hormigón o recubrirlos con membranas impermeables.

Imagen de Svenskttra

Hay que proteger el CLT de la humedad del hormigón:

Las pruebas han demostrado que, en la mayoría de los casos, las losas de suelo CLT deben protegerse de los solados de hormigón autonivelantes húmedos mediante el uso de un recubrimiento aplicado en fábrica que sea altamente resistente y tenga una permeabilidad baja a moderada, pero sólo cuando se aplica a CLT antes de la humectación, por ejemplo, en la fábrica.

CLT debe protegerse del contacto directo con el concreto, especialmente en losas de concreto donde se acumulará agua durante la construcción. Se recomienda una membrana entre el hormigón y el CLT y el uso de bordillos elevados.

3. Diseñe los muros de CLT apropiados para el clima y uso.

Mantenga el CLT caliente y seco – no debe exponerse a la lluvia ni a la intemperie.

En casi todos los tipos de edificios y zonas climáticas se necesita un aislamiento adicional, idealmente situado en el exterior.

Idealmente diseñe el ensamblaje con la capacidad de que el panel CLT se seque si podría mojarse en servicio.

Se debe considerar cuidadosamente el uso de membranas impermeables y aislamientos – sólo se debe aplicar al CLT seco.

  • Para las zonas climáticas templadas-frías:

Aislar por el exterior del panel CLT con un aislamiento permeable al vapor de agua y una membrana permeable autoadherente.

El CLT no necesita una barrera de vapor adicional. Por sí mismo, tiene un control de vapor interior.

<imagen Panel with exposed inner face and flexible insulation>

  • Para las zonas climáticas calientes-húmedas:

Lo anterior todavía se aplica, aunque puede haber alguna necesidad de controlar el flujo de vapor interior con menos membrana permeable y/o aislamiento aplicado en el exterior del CLT seco o el uso de sistemas interiores aislados con aislamiento permeable.

4. Sea muy cuidadoso con los montajes para tejados de CLT.

La membrana del tejado por naturaleza es impermeable al vapor – no se puede aplicar a la CLT húmeda y en el caso de que se produzca una fuga del techo, la CLT tardará mucho en secarse.

Aislar en exteriores (montajes convencionales y protegidos de membranas/tejados invertidos).

Considere separar la estructura CLT de la cubierta del techo y proporcionar cierta capacidad de secado en el interior (también se usa como pendiente).

Considere la preaplicación de la membrana de tejado sobre los paneles y selle inmediatamente todas las solapas y juntas en obra.

5. Utilice una barrera de aire.

La mayoría de los paneles CLT no son lo suficientemente herméticos en las vueltas, juntas e intersecciones donde las laminaciones de las capas y las juntas interactúan entre sí, lo que resulta problemático para el sellado al aire y el control de humos.

Se recomienda el uso de una membrana autoadherente en el exterior como barrera de aire.

Panel with exposed inner face and flexible insulation

 

  • Construcción Modular

La naturaleza de la construcción actual implica una variabilidad significativa. Debido a que todo está construido en el sitio, hay un gran riesgo de desajustes de calendario, errores, inexactitudes, accidentes, etc. Y todas esas ineficiencias se suman a muchas incógnitas, y eso hace aumentar significativamente los costes.

El cambio que, está a punto de ocurrir, es que vamos a pasar de la construcción como una industria basada en la artesanía a ser una industria como todas las demás donde los edificios se construyen en gran parte en fábricas y luego se traen a la obra y se ensamblan. La construcción modular no es una idea nueva, por supuesto. Pero algunos acontecimientos recientes lo han posicionado para su adopción generalizada. Tal vez el más importante es la aplicación a la construcción de viviendas de los tipos de herramientas automatizadas o tecnologías utilizadas en industrias como la fabricación de automóviles. Y vamos a ver fábricas similares construyendo edificios muy grandes que son altamente personalizables y tan adaptables a diseños únicos. También clave es el surgimiento del CLT, que es significativamente más ligero que los materiales como el hormigón, mientras que sigue siendo lo suficientemente robusto como para enviar largas distancias. Eso significa que se pueden cortar estos paneles con herramientas informáticas de alta precisión, y luego se pueden enviar, porque son tan rígidos, con sistemas de instalaciones técnicas completas (electricidad y fontanería) en su lugar.

Han aparecido nuevas empresas que han incursionado en la construcción en madera con nuevos modelos disruptivos de fabricación. En el Reino Unido, el gigante de seguros Legal & General ha construido una planta CLT en las afueras de Leeds, con la que pretende producir entre 2.500 y 3.000 viviendas al año.  A los negocios de pensiones y seguros de Legal & General, quiere añadir la actividad como una  sociedad de inversión que sea dueña de activos inmobiliarios y cuyos ingresos proceden fundamentalmente de los alquileres de los mismos.

La fábrica de Legal & General

También, Katerra. La firma de Silicon Valley tiene como objetivo racionalizar la construcción de viviendas. Katerra se está posicionando como una compañía de construcción de servicio completo, cubriendo todo, desde el diseño y la ingeniería hasta la fabricación y la construcción. Legal & General también manejará el proceso completo de construcción de viviendas, pero, a diferencia de Katerra, también asume el rol de promotor.

Instalaciones de Katerra

Un enfoque modular basado en CLT es atractivo en el sentido de que les da a estas empresas más control sobre el proceso de construcción de viviendas del que podrían tener de otro modo. El principio rector es que la construcción de viviendas en un entorno de fábrica controlada con una cadena de suministro más controlable, donde se puede supervisar el proceso de fabricación independientemente de la cantidad de supervisión que se tenga en una obra de construcción, se ajusta a la lógica de inversión detrás de la construcción y la fabricación de viviendas a largo plazo.

Otra ventaja potencial es la reducción de los costes de mantenimiento a largo plazo. Debido a que utilizan la automatización controlada por ordenador y materiales como CLT, que se pueden cortar con tolerancias extremadamente altas, los procesos modulares de construcción son capaces de construir según especificaciones muy precisas, lo que, en teoría, debería mejorar la calidad de los hogares.

En términos de los costos del ciclo de vida de operar y ser dueños de estas casas, aunque en esta etapa es difícil cuantificar los ahorros que podrían ser, la lógica sugiere que, si se fabrican con las tolerancias de diseño que se conseguiría en las nuevas fábricas, entonces se esperaría que sean más baratas de mantener.

En los EE. UU., algunos analistas han citado los costos de mantenimiento de viviendas como una fuente importante de incertidumbre en torno al desempeño a largo plazo de las socimis (Sociedad Cotizada Anónima de Inversión en el Mercado Inmobiliario o, en inglés, Real Estate Investment Trust) de una sola familia, lo que sugiere que empresas como Legal & General podrían beneficiarse de poder controlar más estrechamente este gasto a medida que ensambla su propia cartera de alquileres.

Históricamente, la industria de la construcción se ha manejado con casi todo el proceso de construcción subcontratado, desde los profesionales de diseño e ingeniería hasta los diferentes oficios en la obra. Empresas como las mencionadas, Katerra y Legal & General, están tratando de cambiar todo eso implantando una integración vertical, el deseo de controlar todos los aspectos de la producción. Katerra está comprando empresas de arquitectura e ingeniería y de gestión de la construcción, y han construido una fábrica de 23.226 m² en Spokane, Washington, para poner en marcha su material de construcción favorito, el CLT.

Para los clientes de Katerra, elegir un edificio es similar a pedir un coche nuevo con características personalizadas“, dijo Fritz Wolff, cofundador de Katerra. Pero como dice Lloyd Alter, “un edificio está mucho más cerca de un traje a medida que de un coche . […] Usted tiene que pasar horas con el cliente para que les quede bien a todos y cada uno. Aunque sean los mismos materiales y patrones básicos, cada uno es diferente. Y cada cliente quiere su propia cosa especial, sus propios pequeños detalles que lo hacen diferente. Por eso cuestan tanto. Esa es una de las razones por las que los edificios cuestan tanto. [..] Me preocupa el modelo de principio a fin; a veces es mejor obtener ideas frescas de un arquitecto diferente; a veces es mejor utilizar un material diferente. Pero cuando se ha invertido tanto en determinadas personas y tecnologías, me preocupa que se pierda flexibilidad.”

 

Pero hay un problema relacionado con la mano de obra. No es que todo el mundo esté especialmente entusiasmado con la perspectiva de una construcción modular. Una cuestión, es que, aunque la construcción de los paneles modulares en el lugar de trabajo es, en teoría, más sencilla que la construcción convencional, requiere trabajadores con habilidades especializadas que no siempre están fácilmente disponibles.

En la construcción convencional, especialmente en el residencial, es una mano de obra muy migrante. Ciertos oficios, pasan por la ciudad, hacen el trabajo, y se van. Son muy buenos en lo que hacen. Pero no tienen que ser mano de obra calificada y entrenada.

Sin embargo, todos estos grandes sistemas requieren un poco más de mano de obra calificada porque son de naturaleza específica y son específicos para esa tecnología, con relación al sistema del constructor.

 

Un ejemplo de proyecto de construcción modular volumétrica son los 50 apartamentos en Toulouse, Francia, de PPA Architectures.

Imagen de Philippe Ruault

Imagen de Philippe Ruault

Imagen de Philippe Ruault

 

 

En la siguiente parte se tratarán las siguientes perspectivas: la durabilidad y la sostenibilidad.

 

 

Se estima que Canadá tiene suficientes bosques como para suministrar viviendas de madera para 1000 millones de personas.

 

 

En esta segunda 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: el fuego, la acústica, la economía, y el bienestar.

 

  • Fuego:

Imagen de Sebastian Popp

Ya se han realizados bastantes pruebas en el mundo, hasta ahora, en las que se ha demostrado las bondades del CLT como material resistente al fuego. Unos ejemplos:

  • En una demostración en Quebec, Canadá, en 2016, se construyó un compartimiento con paneles CLT de cinco capas protegidos con paneles de yeso y luego se prendió fuego. Incluso con temperaturas máximas de más de 1.100°C, el fuego fue contenido en el compartimiento y se quemó en dos horas, excepto por algunos carbones incandescentes.
  • Se ha probado que un forjado de 172 mm hecho de CLT de 5 capas tiene una resistencia al fuego de dos horas.
  • El equipo de Thomas Robinson, del estudio estadounidense de Lever Architecture, sometió a ensamblajes a rigurosas pruebas de fuego. Uno de ellos se componía de una viga, una columna y un panel CLT, que unidos, fueron colocados en un horno, y luego se pesaron con 25.000 libras, para ver qué tan fuertes serían después de la exposición al fuego y al calor. Dos horas después, emergieron carbonizados, pero estructuralmente intactos.

 

No todos han aceptado la idea de usar madera para construir estructuras más altas y son habituales las manifestaciones “interesadas” o tremendistas.

Pero Glen Corbett, profesor de ciencias del fuego en el John Jay College, Reino Unido, cree que la madera podría alimentar un infierno que los bomberos no pueden combatir, como el mortífero incendio de Grenfell en Londres, que escaló el revestimiento de aluminio del edificio. Al preguntársele si un edificio alto de madera podría arder en llamas como Grenfell, Corbett dijo: “Sí, porque una vez que está sobre el décimo o decimoquinto piso de un edificio, no hay manera de echarle agua. Es imparable básicamente“.

La National Ready Mixed Concrete Association de EE.UU lanzó en 2016 Build With Strength, una campaña que busca alertar sobre los peligros de construir estructuras más altas con cualquier tipo de madera o material combustible, argumentando que materiales como el hormigón y el acero son mucho más seguros. Algunos de los miembros de la coalición incluyen asociaciones de bomberos, departamentos locales de bomberos y la Steel Framing Industry Association. “A medida que Estados Unidos ha visto un aumento en la construcción de estructuras ligeras de madera, también ha habido un aumento en los incendios”, dice el portavoz de la campaña. “En cuanto al CLT, estos productos no han sido suficientemente probados. Hay muchos materiales mejores que la gente puede usar“, agrega.

Independientemente del material utilizado, menos del uno por ciento de los incendios ocurren durante la construcción. Muchos de los incendios que ocurren en edificios de apartamentos construidos con estructuras de entramado ligero ocurren antes de que el edificio haya sido terminado y cuando las características que limitan el fuego, como los sistemas de rociadores automáticos, todavía no están en su lugar. Los códigos de construcción requieren que todos los edificios -independientemente de los materiales utilizados para construirlos- estén al mismo nivel de seguridad. Una vez construido, no tiene las mismas vulnerabilidades.

 

Tal vez unas pruebas hechas en EE. UU pueden explicar mejor sobre el buen comportamiento del CLT frente al fuego.

En mayo y junio de 2017, los investigadores del Laboratorio de Productos Forestales del Servicio Forestal (FPL) recientemente completaron una serie de pruebas de fuego en cooperación con el American Wood Council, el Bureau of Alcohol, Tobacco, Firearms, and Explosives (ATF), y el Forest Service’s State and Private Forestry. Los investigadores recrearon cinco escenarios de incendio en un edificio de prueba de dos pisos a escala real construido usando CLT y los resultados fueron prometedores. Estas pruebas demuestran que es posible construir un edificio CLT resistente al fuego, incluso con CLT expuesto.

imagen de Kenneth Bland

El edificio de pruebas consistía en dos apartamentos idénticos de un dormitorio amueblado, construidos como si estuvieran en un edificio de apartamentos de varios pisos. Los escenarios probaron varios arreglos de CLT expuestos y no expuestos con puertas abiertas entre las áreas de estar y dormir.

  • Con la estructura de madera totalmente protegida por tableros de yeso, se detuvo un “gran incendio de muebles y contenido combustible” después de tres horas “sin carbonización significativa en las superficies de madera protegidas” del apartamento.
  • En otra prueba, algunas paredes de madera quedaron expuestas. Una vez que los muebles y el contenido del apartamento habían sido consumidos por el fuego, se formó una capa protectora de carbón formado en el CLT y el fuego quedó esencialmente auto extinguido.
  • Con todas las superficies de madera masiva dejadas al descubierto, un solo aspersor “fácilmente contenía” el fuego.
  • En una prueba relacionada, el fuego se dejó crecer durante 23 minutos antes de que se activara el sistema de rociadores, y “rápidamente controlaba el fuego“. Esta prueba final fue la más emocionante porque nadie sabía qué esperar con paredes y techos CLT completamente expuestos. No se habían realizado pruebas similares a esta escala antes, y los resultados resultaron ser bastante impresionantes. Las temperaturas se elevaron a unos 700 grados centígrados, pero una vez que se activaron los aspersores, bajaron a aproximadamente 50 grados centígrados en cuestión de minutos.
  • Finalmente, con aproximadamente el 30% de la superficie del techo CLT en el salón y el dormitorio expuestos, el fuego se apagó una vez que los muebles y el contenido de la habitación habían sido consumidos por el fuego. La madera subyacente fue protegida por una capa de carbón durante la prueba de cuatro horas.

imagen de Kenneth Bland

Una vez analizados los datos, los resultados se publicarán en un informe del FPL y se presentarán al Comité Ad Hoc sobre Tall Wood Buildings del International Code Council.

Los resultados de estas pruebas no sólo ayudarán a informar los códigos de construcción, sino que también proporcionarán información útil para las compañías de seguros, contribuirán a un modelado más preciso del comportamiento ante incendios y llevarán a una lucha contra incendios más segura en edificios CLT.

Véase un informe aquí.

Véase un video resumen de las pruebas.

 

Así que el CLT es “básicamente autoextinguible” ya que una gran parte de la madera es inherentemente resistente al fuego. Cuando los paneles de madera masiva, la capa exterior se quema y se carboniza, lo que aísla las capas internas[1] y evita que el núcleo se incendie e, incluso después de una hora de carbonización, todavía hay suficiente madera buena dentro de una sección transversal para soportar la carga de un edificio. Los elementos estructurales de un edificio están sobrediseñados para anticipar la formación de carbón y reducir la cantidad de madera disponible para llevar la carga.

 

¿Y cómo se comportan el acero y el hormigón ante el fuego? Durante un incendio, el acero puede elevarse rápidamente de temperatura y empezar a deformarse, y el hormigón puede saltar cuando la humedad atrapada se expande a medida que se convierte en vapor, causando que pedazos de hormigón exploten y salgan disparados.

 

Pongamos en perspectiva la prueba de los rociadores con diversos estudios:

Un estudio de 2016 de 42,700 incendios residenciales en Columbia Británica realizado por la Universidad del Valle de Fraser (UFV) entre 1988 y 2015 mostró que la mayoría de las muertes por incendios ocurrieron en edificios sin medidas adecuadas de seguridad contra incendios. El estudio examinó todos los tipos de ocupación residencial y encontró que el 85.4 por ciento de las muertes por incendio ocurrieron en edificios sin aspersores y alarmas de humo. Además, halló que los edificios con rociadores y detectores de humo en funcionamiento requerían menos intervención del departamento de bomberos y tenían más casos de incendio contenido en la habitación de origen (92 por ciento frente a 59.7 por ciento).

Esto confirmó los resultados de un estudio de investigación de 2014 de la UFV que demostró que los edificios de armazón de madera son tan seguros como los edificios de acero o de hormigón una vez que los sistemas de seguridad contra incendios están instalados. “Fire Outcomes in Residential Fires by Construction Type” examinó casi 12.000 incendios de edificios reportados en British Columbia entre 2008 y 2013 y no encontró muertes y tasas de lesiones similares por incendios en edificios con aspersores y alarmas de humo en funcionamiento, independientemente del tipo de construcción. La propagación del fuego también fue notablemente similar: la mayoría de los incendios en todos los tipos de construcción se limitaron a la habitación de origen.

 

El “método de sección reducida” es el método analítico más conocido en todo el mundo para evaluar la función portante de elementos de madera masiva expuestos al fuego (p. ej. vigas, columnas, forjados de suelo/techo, etc.). Para calcular la sección reducida se suele utilizar una tasa de carbonización lineal, prescrita en las correspondientes normas de diseño de la madera, junto con una capa de resistencia cero. Dado que se trata de un método basado en la mecánica y que varias pruebas han superado las 2 horas, teóricamente no hay justificación para limitar su aplicación a una resistencia estructural máxima al fuego (por ejemplo, 2 horas).

Además, algunos ensamblajes de edificios pueden requerir una función de separación (aislamiento e integridad) para proporcionar cierto nivel de compartimentación dentro de un edificio (es decir, celdas de fuego). Sin embargo, la función de separación de los ensamblajes de madera masiva no está tan bien documentada como su función portante. Por lo tanto, se deben dar consideraciones especiales para asegurar que estos ensamblajes también cumplan con sus funciones de separación, cuando sea necesario. Un número de pruebas de fuego en ensamblajes CLT demostraron una función de separación significativa, muy superior a 2 horas.

Por último, las conexiones entre elementos estructurales deben proporcionar una resistencia al fuego suficiente para que no se conviertan en los elementos críticos de un sistema estructural. Actualmente, el Eurocódigo 5: Parte 1-2 limita el procedimiento de diseño de las conexiones de madera a 60 minutos cuando se exponen a un incendio estándar. Uno puede suponer que cualquier conector metálico situado dentro de la sección transversal residual no se vería gravemente afectado por la degradación termomecánica y, por lo tanto, seguiría cumpliendo su función de soporte de carga. Sin embargo, se pueden encontrar muy pocos datos de prueba para la duración del fuego que exceda de 1 hora en la literatura. Es necesario racionalizar el diseño resistente al fuego de las conexiones para edificios altos de madera, que probablemente requerirían una resistencia al fuego de 90 y 120 minutos.

 

Hay un fuerte deseo de que la madera sea el motor estético en la arquitectura, por lo que la madera no combustible es un tema bastante interesante e importante. El deseo es exponer la madera, y dado los códigos de construcción, se tendría que colocar madera incombustible para conseguirlo. Por eso hay proyectos de edificios altos de madera en los que se investiga que es posible demostrar que se puede desarrollar un conjunto de madera que no sea combustible.

En lo que se refiere a la viabilidad de los conjuntos de madera masiva en general, ¿cuáles son las principales áreas de interés hoy en día?

  • Primera área: el rendimiento estructural durante un incendio (el edificio tiene suficiente madera en su estructura para sostenerse después del incendio),
  • y la capacidad de extinción de incendios dentro del edificio (el fuego afecta a la estructura, pero también debe ser combatido desde fuera y desde dentro).

¿Qué tipo de estrategias se están utilizando para ayudar a que la madera masiva sea resistente al fuego? Sistemas de alerta temprana, sistemas de rociadores contra incendios más redundantes, paneles de yeso e incluso hormigón ayudan a proteger la madera, dependiendo de la aplicación. En la construcción de muros exteriores, se puede limitar o eliminar los combustibles, ya que puede no ser un elemento portante en un edificio alto y, en ese caso, se pueden utilizar los tradicionales muros cortina.

La suposición es que se dejaría la madera carbonizada. Qué porción de la madera se espera que queme y qué cantidad de la misma está protegida por un material incombustible es la parte que requiere mucho análisis. Si se proporciona la misma duración de la protección incombustible tanto sobre un conjunto de madera masiva como en uno de acero, la madera masiva superará al acero porque, para el momento en que atraviesa esa misma cantidad de protección contra incendios, el edificio de madera no se calentará rápidamente y fallará, como el acero. En cambio, comenzará a arder lentamente.

 

Cuando se construía el edificio Brock Commons, los bomberos participaron en reuniones con los técnicos. Y surgió la pregunta: ¿qué pasa después de que el edificio esté ocupado? Una preocupación común era el potencial de cambios interiores que podrían comprometer la seguridad contra incendios del edificio en el futuro. “Es difícil seguir la pista de si van a crear problemas y cambiar las cosas por dentro. La preocupación, al avanzar, es que mantenga su integridad“, explica un capitán de bomberos. Los cambios en la construcción emprendidos sin obtener el permiso adecuado es un problema en muchas ciudades. “El hecho de que sea un propietario consistente [el propietario del edificio es la Universidad de Vancouver], que obviamente tiene el objetivo de asegurar que el edificio sea seguro, ayuda mucho en términos de la seguridad contra incendios general del edificio”.

 

 

[1] Bajo la capa carbonizada, la temperatura es muy poco influenciada (la madera queda casi “normal”). Para un panel de forjado de 175 mm (5 capas), su fallo ocurre a los 178 minutos, quedando una sección reducida efectiva de 89 mm. La temperatura del horno de prueba era de 1006 °C. La temperatura inicial de la cara no expuesta al fuego era de 20 °C y la temperatura final, tras la prueba, era de 30 °C. O sea, un aumento de 10 °C. Pruebas realizadas en Quebec, Canadá, por Forest Products Innovations.

 

  • Acústica:

El CLT tienen una desventaja: la acústica. Un panel CLT es significativamente más ligero que uno hecho de acero u hormigón, proporcionando un menor aislamiento acústico de impacto y ruidos aéreos. Esto es particularmente difícil para los desarrolladores que intentan construir cualquier tipo de vivienda multifamiliar, porque los códigos de construcción especifican cuánta separación acústica se necesita entre las unidades.

Los constructores de los mercados centroeuropeos a menudo cubren la madera para mejorar la acústica y/o la resistencia al fuego. Pero es todo un reto si se quiere exponer la estructura de CLT en los interiores, ya que el grosor y la densidad tienden a igualar un mejor aislamiento acústico.

Hay que confiar en algún tipo de combinación de masa y resiliencia para formar una barrera atenuante del sonido – algo masivo para bloquear los sonidos aéreos y algo flexible para absorber las pisadas.

En el edificio Framework  se optó por un diseño que recubría la estructura de madera con una fina capa de caucho y luego una gruesa (pero no muy gruesa) losa de hormigón ligero llamada Gyp-Crete, seguido por el piso terminado.

Forjado de CLT acústico

 

  • Economía:

El tiempo es igual a ahorros en costos “, dijo el arquitecto Michael Green al Journal. “Ahorro para financiar el proyecto a lo largo del tiempo, ahorro para gestionar la construcción a lo largo del tiempo, y una capacidad más rápida para ocupar el edificio”.

 

Hay divergencias en cuanto si la construcción con CLT es más barata que con otros materiales:

  • En términos generales, la construcción CLT es aproximadamente un 15 por ciento más barata que el acero y el hormigón convencionales, según la investigación del arquitecto Waugh Thistleton.
  • Sin embargo, otros estudios sobre la base de un análisis económico, el CLT sigue siendo un 5% más caro que una solución similar en concreto. Este hecho se relaciona esencialmente con la gran cantidad de madera utilizada y con el uso de tableros de yeso para cumplir con la seguridad contra incendios.
  • Niall Hewson: “He estado involucrado en una serie de propuestas para edificios CLT y en un gran número de casos el costo es a menudo el lugar donde se puede tropezar. Si cualquiera de estos edificios fuese calculado a un coste de sólo intercambiar de un material conl otro, entonces el CLT siempre se verá la opción más cara. Si se tienen en cuenta las ventajas constructivas más amplias de la construcción de madera prefabricada, a menudo se recupera toda esa diferencia en los costes de material. Los aparejadores y constructores son a menudo reacios a cuantificar estos ahorros, lo que es comprensible teniendo en cuenta que se trata de una nueva forma de construcción, pero estos tres proyectos demuestran que es posible hacerlo con un poco de investigación. Mi propia experiencia trabajando en edificios de madera me demuestra que el ahorro de costes y tiempo en estos proyectos se está subestimando ya que los siguientes oficios trabajan mucho más rápidos que en la construcción convencional.”
  • Se ha demostrado que la construcción de madera masiva es más barata que la construcción con estructura de hormigón, particularmente en proyectos más grandes. Esto se debe principalmente a que la construcción con madera masiva ha logrado una reducción del 25% en el programa de construcción y el consiguiente ahorro en los costes de financiación, costes preliminares y costes de contingencia. Sin embargo, un especialista en madera masiva debe formar parte del equipo de diseño si se quiere lograr un ahorro de costes. Esto se debe a que el 70-80% del coste de un edificio se determina durante la fase de diseño de un proyecto y durante el periodo in situ de la estructura de madera masiva por su diseño para su fabricación y montaje.

 

Según Niall Hewson, “aunque todo esto suena genial, si bien un poco intangible, hay ciertas situaciones en las que las otras ventajas de la madera harán que los edificios de madera sean aún más baratos en comparación con la construcción convencional o desbloquear proyectos que antes se consideraban poco rentables de desarrollar:”

 

  • Sitios con malas condiciones del terreno: los edificios de madera podrían llegar a pesar hasta la mitad del peso del equivalente en hormigón. Esto podría generar grandes ahorros en los costos de cimentación.
  • Construcción sobre corredores ferroviarios o ampliación de edificios existentes: mayor rendimiento o reducción de los costes de la estructura portante.
  • Edificios multiresidenciales entre 5-15 pisos: ahorro de velocidad y eficiencia en obra, lo que significa entregas más tempranas y reducción de los costes financieros.
  • Escuelas: la velocidad significa que la construcción podría condensarse en vacaciones, y menos ruido y la seguridad de la obra son también enormes ventajas.
  • Más ahorros se pueden encontrar en el reducido costo de instalación, generalmente un 50% más barato que instalar otros materiales con formatos de paneles/placas.
  • La seguridad en el lugar de trabajo se incrementa drásticamente debido a los paneles CLT prefabricados en fábricas y, por lo general, las únicas herramientas son los taladros eléctricos o neumáticos.
  • Con una fecha de finalización del proyecto más temprana, se acometen otras obras, a veces meses, mínimo 6-8, antes de lo previsto.
  • Durante la instalación, las interrupciones a los residentes y negocios de los alrededores se reducen al mínimo con una reducción del tiempo en el sitio de trabajo de más del 70%. Menos tiempo in situ también reduce el riesgo de accidentes para los instaladores. Los edificios construidos fuera de las instalaciones también son ligeros, por lo que la cantidad de tonelaje transportado en la carretera también se reduce.

 

La construcción con CLT puede ser competitivo en mercados inmobiliarios deprimidos como en Montreal, Canadá. Un proyecto como el edificio Arbora, construido por Nordic Structures, demuestra que hay un lugar para la construcción viable y asequible de media altura.

Complejo Arbora

 

Con las estructuras de madera en masa, se puede tener menos empleados y hacer más trabajo. Hay una escasez de mano de obra calificada en América del Norte, por lo que el hecho de que se puedan levantar estructuras con empleados considerablemente menos calificados es muy crítico. Típicamente se opera con sólo cuatro a seis trabajadores en una obra. El rendimiento por persona es mucho mayor.

Sin embargo, estos beneficios tienen un costo: mayor coordinación inicial y tiempo de diseño. Los componentes de madera de ingeniería se diseñan, optimizan, cortan con precisión milimétrica y luego se envían al sitio para su ensamblaje.

La clave del éxito comercial de Arbora en un mercado inmobiliario competitivo es la eficiencia del diseño y el reconocimiento de las propiedades estructurales inherentes al CLT desde el inicio de un proyecto. Hay aumentos de eficiencia en la replicación. El proyecto se organizó en torno a una retícula de 6,096 metros (20 pies), un vano estructural y una dimensión ideal para el transporte de vigas y paneles. La consistencia de la rejilla permitió un proceso de fabricación eficiente y un tiempo de montaje in situ reducido.

 

El reducido tiempo de construcción CLT, 6-8 meses menos de lo habitual que con otros materiales, da lugar a un ajuste en el calendario de entrada de ingresos. La disminución de 6-8 meses en el tiempo de entrada de ingresos tiene un efecto dramático en la TIR (Tasa Interna de Rendimiento) de Renta Variable. Los accionistas de capital ven reembolsados su patrimonio neto más el margen substancialmente más rápido, resultando en una TIR de capital mejorada. Debido a esta reducción del tiempo de construcción que resulta en una fecha de liquidación más temprana, se reducen los intereses y costos de tenencia de la tierra.

 

  • Bienestar:

Las paredes en blanco no provocan mucho en forma de una respuesta psicológica o emocional, pero el patronaje y la textura de los materiales naturales sí pueden. Las mentes humanas entienden la textura de la madera como no viviente, pero todavía la asocian con representaciones de los seres vivos. Los interiores de las escuelas que presentan madera y traen la naturaleza al interior provocan respuestas psicológicas positivas similares a cómo los árboles provocan respuestas biofílicas.

Esto apunta a mayores beneficios y posibles impactos en la salud humana. En un estudio de la Planet Ark Environmental Foundation, de Australia, publicado en 2015, señaló que la madera ha demostrado tener beneficios fisiológicos y psicológicos positivos. Los sentimientos de calor y comodidad que la madera provoca en las personas reducen la presión arterial y las frecuencias cardiacas, reduciendo el estrés y la ansiedad y aumentando las interacciones sociales positivas. También se ha demostrado que los productos de madera dentro de una habitación mejoran la calidad del aire interior al moderar la humedad.

 

Imagen de Best Timber Polska

 

Está la cuestión de su baja reflectividad lumínica, muy por debajo de la pintura blanca. Mientras que para muchos es un ‘anatema’ pintar o cubrir los paneles CLT, vale la pena tener en cuenta el impacto que tendrá el CLT desnudo sobre los niveles de luz.

 

Los arquitectos creen, cada vez más, que los rascacielos de madera son especialmente adecuados para las ciudades porque no son una molestia durante la construcción. Debido a que la madera está pre-fabricada, hay muy poco polvo, y se eliminan, prácticamente, las hormigoneras ruidosas. La retroalimentación que se reciben de los vecinos de una construcción CLT fue extremadamente positiva. La gente decía que era un placer pasar por la obra y que olía bien.

 

 

En la siguiente parte se tratarán las siguientes perspectivas: la construcción, la física de la construcción y la construcción modular.

Alguna vez nos hemos abrazado a los árboles sintiendo una conexión emocional. ¿Y a un pilar de hormigón? No. Pero el arquitecto Michael Green sí ha sido testigo de ver a la gente abrazarse a un pilar de madera de uno de los últimos edificios de madera de los que tanto se habla en Norteamérica. “Nunca he visto a nadie entrar en uno de mis edificios y abrazar una columna de acero o de hormigón. Pero en realidad he visto pasar eso en un edificio de madera“, dijo Green.

Ya se han publicado innumerables artículos, informes, posts, papers en diversos medios informativos sobre la construcción de edificios empleando el CLT (Cross Laminated Timber, madera contralaminada o, ¿contrachapado con esteroides?) en los últimos tiempos como para tener una comprensión del estado del arte actual. En este post se hará una recopilación de las ideas-fuerza que apuntalan el debate sobre la construcción con CLT, englobadas en diversas perspectivas: estructural, arquitectura, viento, seísmo, fuego, acústica, economía, bienestar, construcción, física de la construcción, envolventes, construcción modular, durabilidad, la sostenibilidad, la política, competencia y futuro.

Como el post será bastante largo, se publicarán sucesivas entregas y, en cada una de ellas, se explicarán una o más perspectivas.

Pero antes, una breve introducción:

Es increíble el desarrollo que está teniendo considerando el desarrollo de la industria global de CLT con la instalación de fábricas en Austria, Alemania, Suecia, Noruega, USA, Finlandia, Letonia, Japón, Suiza, Canadá, Australia, España, China, etc.

En Europa, se espera que el volumen de producción de 2016 se triplique hasta 2020; además, se prevén crecimientos considerables para América del Norte, Japón y Australia. El próximo año ya se romperá la marca general de 1 millón de m³ de CLT.

EL CLT es un invento francés, ya que fue desarrollado por el ingeniero francés Pierre Gauthier en 1947, la tecnología de la madera contralaminada es utilizada por primera vez por el arquitecto francés Jean Prouvé para fabricar tejados, tabiques y puertas sin marcos. Pero cayó en el olvido. A mediados de los años noventa, el gobierno austriaco financió un programa conjunto de investigación académica e industrial para desarrollar nuevas y más sólidas formas de madera “de ingeniería” para absorber la sobreoferta de madera del país. Entonces, la Universidad Técnica de Graz, Austria, inició una serie de experimentos. Los investigadores encolaron capas de tablones estándar perpendiculares entre sí, y descubrieron que alternando la dirección de la fibra se eliminaban/negaban efectivamente las imperfecciones y debilidades en cualquier tablón de madera dado (la madera es fuerte en la dirección de la fibra, pero débil en la dirección transversal). El resultado, conocido como madera contralaminada, es un panel de madera resistente y ligero con una alta estabilidad dimensional y capacidades portantes en más direcciones que la madera aserrada normal o la madera laminada. Por tanto, la fabricación de CLT supera la naturaleza anisotrópica de la madera.

 

Según un libro de Bruce King de reciente aparición, The New Carbon Architecture, Building Out of Sky (La nueva arquitectura de carbono, construyendo desde el cielo),  por primera vez en la historia, podemos construir casi cualquier cosa a partir del carbono procedente del CO2 en el aire, la luz solar y el agua, que, a través de la fotosíntesis, cultivan plantas que podemos transformar en materiales de construcción. Todas estas tecnologías emergentes, como el CLT, llegan junto con la creciente comprensión de que el llamado carbono incorporado de los materiales de construcción importa mucho más de lo que cualquiera pensaba en la lucha para detener y revertir el cambio climático.

The New Carbon Architecture Building Out of Sky

 

  • Estructural

Cuando se trata de sistemas estructurales, el peso importa. Por término medio, las estructuras de madera masiva pesan entre un tercio y una quinta parte de las estructuras de hormigón, a pesar de las capacidades estructurales equivalentes. Lo cual es positivo para la construcción en situaciones urbanas difíciles, por ejemplo, donde los ferrocarriles subterráneos, túneles de metro y servicios públicos municipales ponen límites a los edificios pesados y altos.

El CLT tiene hasta siete veces la resistencia del hormigón.

Se pueden alcanzar vanos comerciales de hasta 7 m sin necesidad de soportes intermedios. Para una carga residencial, los vanos indicativos son de 3,4 m para un panel de forjado de 3 capas de 105mm y 5,1 m para un panel de 175mm de espesor. Los intervalos se rigen tanto por la desviación como por la vibración.

La fluencia depende principalmente del tipo y duración de la carga aplicada, el nivel de tensión en la madera y los cambios en el contenido de humedad en servicio. La disposición ortogonal de las capas dentro de CLT la hace más propensa a deformaciones dependientes del tiempo bajo carga que los productos de madera lineales como la madera laminada encolada.

Un edificio construido con CLT es, aproximadamente, un cuarto del peso de una estructura de hormigón de igual tamaño, lo que significa que los cimientos no tienen que ser tan grandes. Pero la baja relación de amortiguación y la frecuencia natural fundamental de vibración de CLT requieren una cuidadosa consideración durante el diseño y la construcción.

En un edificio de CLT, las paredes interiores están hechas de paneles CLT. Estas y todos los paneles exteriores están unidos entre sí, por lo que la carga constructiva -el peso de todos los materiales, muebles, objetos y personas- se distribuye a través de la mayoría o de todos ellos. “Porque toda la estructura actúa en conjunto“, dice el arquitecto Thistleton,”consigues este camino de carga increíblemente complejo a través del edificio“. Ese complejo camino también ayuda a protegerse contra el colapso progresivo, cuando la pérdida de un elemento estructural hace que otros fracasen. Es relativamente fácil diseñar un edificio CLT de manera que, si se destruyera un elemento -quizás a causa de una explosión-, la carga que llevaba sería transportada con seguridad por los otros elementos.

El edificio Stadthaus – Waugh Thisleton Architects

La robustez:

La robustez de un edificio es muy importante. En pocas palabras, la robustez significa que nuestros edificios deben ser capaces de hacer frente a lo inesperado sin un fracaso dramático. Hay códigos de construcción en los que se especifica que se compruebe que la remoción teórica de los elementos portantes no causa el colapso de una parte significativa del edificio. El hormigón y el acero son materiales se comportan de una manera relativamente dúctil – esto significa que los elementos pueden ceder y someterse a movimientos significativos y compartir cargas fácilmente, lo que significa que la remoción de una columna, por ejemplo, no necesariamente significa que toda la estructura se derrumbe. La madera, por otra parte, no se comporta de esta manera y además está hecha de varias piezas separadas unidas entre sí, por lo que hay mucha menos capacidad inherente para redistribuir la carga.

¿Cómo diseñamos edificios robustos en madera? La solidez de un edificio de madera debe ser considerada al inicio del proyecto. Diseñar para la redundancia de elementos va a ser el método más simple de ganar en robustez y la introducción de elementos como vigas de borde alrededor de los forjados ayudará enormemente en este sentido.

El CLT puede ofrecer una serie de ventajas a la hora de considerar la robustez por su resistencia adicional y otros comportamientos estructurales únicos. La capacidad de los muros CLT para funcionar como vigas ofrece una enorme capacidad para resistir estos daños accidentales y un edificio de apartamentos CLT celular podría ser mucho más robusto que su equivalente en otros materiales.

En unas recientes pruebas de USDA y WoodWorks, unos edificios de CLT sobrevivieron a la segunda ronda de pruebas de explosión. Estas pruebas pretendían simular las condiciones asociadas a un edificio residencial o de oficinas de 5 pisos. Todas las estructuras permanecieron intactas bajo una carga explosiva significativa que sobrepasaba con creces su capacidad de diseño. Las tres estructuras permanecieron en pie después de la cuarta y más grande explosión, con la intención de llevar las estructuras más allá de su propósito de diseño. Mientras que se esperaba y observaba la ruptura del panel en todos los paneles frontales y laterales de la pared, los edificios mantuvieron la suficiente capacidad residual para permanecer intactos y seguros para entrar en ellos.

Blast Tests – Imagen de Woodworks

Las estructuras híbridas:

El acero, la madera y el hormigón tienen ventajas y desventajas naturales. Las estructuras sostenibles apuntan a utilizar una cantidad mínima de materiales y minimizar la huella de carbono incorporada. Las estructuras híbridas utilizan cada material donde son más eficaces, reduciendo el consumo global. El enfoque híbrido/compuesto es a menudo la solución más económica en términos de coste y huella de carbono. Unos informes del estudio Skidmore, Owings & Merrill (SOM) reconocen ese hecho y exploran cómo las estructuras de madera pueden beneficiarse de un enfoque híbrido.

  • Madera-hormigón: El espécimen falló en aproximadamente 82,000 libras, u ocho veces la carga de servicio del diseño. Como resultado, el equipo anticipa que la resistencia no será el factor limitado en el uso de un panel de piso compuesto, excepto en los casos en que se requiera “carbonización de la madera” para contribuir a la clasificación de fuego del sistema.

SOM – hormigón

  • Madera-acero: Un sistema de pisos compuestos para aprovechar las “capacidades superiores de grandes vanos” del acero y las “propiedades ligeras” del sistema de pisos compuestos de madera. El tamaño de la crujía del sistema compuesto modelado es todavía más grande. El edificio de acero y madera masiva podría construirse más rápido que un edificio con estructura de hormigón si los elementos híbridos fueran prefabricados, y que el edificio pesaría un 65 % menos que un edificio con estructura de hormigón comparable.

SOM – acero

El estudio también concluye que los dos tipos de edificios podrían ser comparables en costo (dentro de un 10 por ciento de cada uno), dependiendo de las especificaciones del proyecto y las condiciones actuales del mercado.

Hasta ahora, se han construido edificios de madera masiva que no son 100% madera. ¿Cuál es el papel del material no maderero en un edificio de este tipo?

El material correcto debe ser utilizado para la aplicación correcta. El acero es muy dúctil y la madera no. El hormigón es dúctil si tiene la proporción correcta de acero en el hormigón. Para las cosas que necesitan ductilidad, como los mecanismos de falla en un sistema de resistencia a la fuerza lateral, por ejemplo, se quiere una gran cantidad de ductilidad, que es donde el acero desempeña un papel importante. Eventualmente, veremos más sistemas laterales de arriostramiento de madera, pero por ahora ni siquiera tenemos un valor R, así que requiere mucho juicio de ingeniería, y eso hace difícil que la gente siga la ruta de usar madera masiva como un sistema lateral.

El hormigón es excelente como endurecedor, y los solados sobre forjados de CLT, NLT (Nail Laminated Timber) y DLT (Dowel Laminated Timber) limitan la deflexión y ayudan a proteger contra el fuego. Como mínimo, un recubrimiento de hormigón de 1 pulgada (24,5 mm) es útil para aumentar la masa de la estructura del piso para limitar la transmisión de sonido y el ruido de impacto a través del piso.

Edificio T3 – interior

  • Arquitectura:

En Europa, la madera se utiliza actualmente en cerca del 25% de la construcción residencial, frente al 5-10% de los años noventa.

En Europa, el CLT se ha utilizado principalmente para estructuras bajas, como edificios de apartamentos de dos pisos o complejos de oficinas y escuelas, en parte porque los códigos de construcción de muchos países restringen los edificios de madera a cuatro pisos.

Un edificio hecho de CLT es más fuerte que una estructura de entramado ligero convencional, en la que los montantes de 2×4 pulgadas y otros componentes relativamente pequeños están unidos entre sí por materiales como madera contrachapada/OSB y cartón-yeso.

Esa es una de las cosas que nos costó superar, que la construcción de paneles de madera es completamente diferente a la estructura de madera “, dijo el Sr. Thistleton. “Tiene más en común con la construcción prefabricada de hormigón.

 

Es poco probable que veamos torres de madera elevándose tan alto como los rascacielos de hoy en día. Pero eso deja muchas oportunidades. Incluso en las ciudades más grandes del mundo, sólo un puñado de edificios son más altos que 40 pisos. “Una gran parte del mercado es viable. Nueva York es una ciudad de edificios altos, pero no es tan alta “, dice William F. Baker, del estudio SOM. “Podríamos manejar la mayor parte de Manhattan.

No se cree que haya un límite de altura. La madera puede llegar a más de 100 pisos, como propuso Michael Green, no hay problema. Las cuestiones son menos técnicas que de códigos de construcción.

 

Lloyd Alter ha manifestado: “me pregunto si tal vez estemos en el punto en que esta competencia por ser la torre de madera más alta se está volviendo tonta, especialmente cuando los escandinavos son brillantes en el diseño de edificios medianos que tienen mucho más sentido en madera”. Thistleton y Waugh prefieren construir en altura media. Creen que es una tipología mejor para el CLT y la construcción en madera. Clare Farrow dice: “De hecho, el argumento de Andrew Waugh es que no necesitamos pensar necesariamente en rascacielos de madera en Londres, por muy seductor que sea el concepto, sino más bien en aumentar la densidad en general. Él está pensando más en términos de edificios de 10-15 pisos, que muchos creen que son la altura cómoda para los seres humanos. Lo que se necesita, argumenta, es una comprensión política más amplia del potencial de la ingeniería maderera.

Dalston Lane, del estudio Waugh Thisleton Architects, es el edificio CLT más grande del mundo. Una autopista y una vía de ferrocarril pasan por debajo de la obra. Esto significaba que el sitio estaba limitado debido a las restricciones de peso y los métodos de construcción tradicionales no eran viables. Las propiedades ligeras de CLT hicieron que se utilizaran cimientos más pequeños y se pudieran desarrollar dos pisos más de alojamiento en el sitio.

 

El auge de las viviendas de media altura:

Con el intenso crecimiento de la población en áreas urbanas alrededor del mundo, la madera es un medio sensible para la intensificación en parte porque minimiza las costosas interrupciones en las calles de la ciudad durante la construcción.

En Suecia, el Strandparken del promotor Folkhem, un complejo de viviendas de ocho pisos de 34 unidades, fue construido con CLT en siete meses, en gran parte porque el 80% del desarrollo fue prefabricado. Los bosques suecos tardan sólo un minuto en producir la madera (120 metros cúbicos) necesaria para la construcción del Strandparken.

Strandparken – un edificio de 8 pisos con 34 unidades construido por Folkhem – Suecia

Las viviendas de media altura, habituales en países como Suecia, se empiezan a ver en países como Canadá y EE.UU.  Los residentes de las ciudades canadienses de rápido crecimiento necesitan una “mayor diversidad” de opciones de vivienda. “Muchos consumidores actualmente ven la elección como una caja de zapatos en el cielo (torre de condominio) … o como una casa unifamiliar“, dijo Mike Collins-Williams, director de políticas de la Ontario Home Builders’ Association (OHBA). En ciudades como Toronto se intenta promover los desarrollos de gran altura, más rentable, particularmente a lo largo de los corredores de tránsito, para allanar el camino hacia la intensificación urbana.

 

Existe una tendencia creciente entre los promotores inmobiliarios de todo Estados Unidos de llevar el uso de la madera a nuevas alturas en edificios comerciales.

Una de las ventajas con los productos de madera masiva es que puede que no tengan una cifra en dólares unida al valor estético. Cada vez más, el público está buscando recursos sostenibles y renovables en la construcción, y -especialmente en el Pacífico Noroccidental- existe un fuerte atractivo para los edificios de madera natural expuestos. Esto es especialmente cierto en ciudades densas, donde la gente quiere sentirse conectada a la naturaleza. Cada vez más, el público está buscando esa sensación en los espacios que vive.

Un ejemplo es Arbora, en Montreal (Canadá), una construcción viable y asequible de media altura de oficinas creando una nueva tipología de lugares de trabajo de oficina, donde el aspecto único de una estructura de madera puede ofrecer una diferenciación en el mercado. La clave del éxito comercial de este edificio en un mercado inmobiliario competitivo de Montreal es la eficiencia del diseño y el reconocimiento de las propiedades estructurales inherentes a CLT desde el inicio de un proyecto. Hay aumentos de eficiencia en la replicación. El proyecto se organizó en torno a una retícula de 20 pies (6,096 m), un vano estructural y una dimensión ideal para el transporte de vigas y paneles. La consistencia de la rejilla permitió un proceso de fabricación eficiente y un tiempo de montaje in situ reducido.

Arbora – Imagen de Arbora

Un estudio realizado por la empresa consultora y de ingeniería Poyry y la New England Forestry Foundation muestra que el mayor potencial para la construcción con madera está en edificios de entre seis y catorce pisos, ya que también tiende a ser más económico construir con madera a esa escala.

 

El edificio Brock Commons[1], Vancouver, Canadá:

Como algunos de los primeros edificios pioneros de CLT son, en realidad, casi como un proyecto parcial de I+D disfrazado. La maduración de la construcción en madera masiva depende de la incorporación de los estándares CLT impulsados por la investigación en los códigos de construcción.

La clave para recibir las aprobaciones y realizar la viabilidad económica de la torre de madera fue un enfoque de diseño ‘mantenerlo simple‘ que hace que el edificio parezca ordinario -extraordinariamente ordinario- a través de la encapsulación de la estructura de madera con placas de yeso.

 

Sistemas constructivos en CLT:

La versatilidad de diseño es una característica del sistema constructivo CLT, sin embargo, cuando se aplica a edificios altos, los sistemas comunes presentan algunas limitaciones espaciales relacionadas con el gran número de tabiques divisorios estructurales, así como limitaciones relacionadas con las dimensiones de apertura.

En el caso de edificios con un número reducido de plantas, el CLT es un material muy atractivo y de gran calidad. La placa masiva e isotrópica permite una gran libertad durante el proceso de diseño, permitiendo diferentes formas de construcción en general, diferentes configuraciones espaciales y libertad en la ubicación de aperturas, formas y tamaño. Además, las propiedades de transferencia de fuerza de una estructura de placa permiten estructuras de piso con grandes luces (aproximadamente 7.5m), estructuras de pared que funcionan como vigas profundas, y las columnas pueden ser usadas como soportes sin vigas principales.

Sin embargo, cuando el CLT es el único material estructural de un edificio alto, la libertad de diseño sugerida anteriormente es limitada. Estructuralmente, el CLT ha sido mencionado como un buen material para construir edificios muy altos. Además, la construcción masiva se caracteriza por su comportamiento monolítico, basado en la distribución de muros portantes capaces de proporcionar a la estructura un mayor nivel de resistencia y rigidez.

Sin embargo, el edificio alto requiere la rigidez adecuada para responder a las fuerzas horizontales derivadas del viento o los peligros, lo que significa la necesidad de aumentar la masa de la estructura. Así, la construcción de CLT se refugió en un sistema súper masivo llamado construcción celular. En otras palabras, es un sistema en el que el CLT debe dar forma a todos los elementos estructurales del edificio.

La construcción celular ha sido aplicada recientemente en algunos edificios altos recientes exponiendo algunas limitaciones importantes asociadas a este sistema. Más allá de los requerimientos de rigidez, este tipo de sistema puede promover el colapso progresivo que requiere rutas de carga adicionales a través del aumento en el número de paredes estructurales. Al final, el edificio muestra una imagen exterior cerrada con pequeñas aberturas y espacios interiores excesivamente compartimentados. Esta última es la razón por la que los edificios altos típicos de CLT se han limitado esencialmente a edificios residenciales.

Conscientes de este obstáculo, los ingenieros y arquitectos comienzan en trabajar en nuevas soluciones capaces de ofrecer una mayor libertad a los diseñadores y satisfacer las necesidades reales de los clientes. Ya existen algunas propuestas para reducir el espacio de partición excesivo, como: ubicar núcleos reforzados y algunos sistemas estructurales híbridos. Las nuevas soluciones deben apostar por la exploración de la fuerza material, el fortalecimiento local de los puntos de apoyo y el aumento de la rigidez, para permitir resultados más audaces y creativos.

Obviamente, el futuro del CLT en el contexto urbano no debería basarse únicamente en edificios altos. Sin embargo, este tipo de edificios ha estado probando su potencial para ser una tipología bien difundida en las ciudades más densas.

En realidad, los edificios altos de CLT han sido apoyados principalmente por razones cualitativas, como las ventajas sostenibles, pero esta tipología no puede desarrollarse adecuadamente sólo en base a eso. Por lo tanto, los sistemas CLT deben buscar soluciones más económicas capaces de soportar edificios altos y soluciones arquitectónicas más exigentes.

Por último, hay que decir que la búsqueda de nuevos sistemas de construcción CLT debe seguir explotando adecuadamente las cualidades multifuncionales de la forma de placa CLT, generando nuevas formas de pensar, diseñar y construir con madera.

 

Dado que las metodologías de construcción de madera en masa se basan en sistemas de ensamblaje de piezas de los tipos de paneles y elementos estructurales producidos en serie, ha aumentado el interés de las empresas europeas y canadienses por construir viviendas de madera en masa de alta densidad. Estos experimentos tienen implicaciones positivas para muchas ciudades americanas que sufren de escasez de viviendas y largos tiempos de aprobación de proyectos. Waugh, de WTA, dice que el enfoque de WTA se basa en expandir la abundancia de viviendas disponibles a través de la construcción masiva de madera. “Diseñamos todo en nuestra oficina ahora como si fuera un proyecto de madera masiva. Los proyectos en hormigón son cada vez más raros“.

Waugh añadió:”La humanidad se está volviendo más urbana, por lo que la tarea principal de un arquitecto en el siglo XXI es desarrollar viviendas urbanas de alta densidad. En una era de cambio climático, le corresponde a usted [como diseñador] reducir la cantidad de carbono emitido. De nuevo, para nosotros, la madera masiva es una forma de hacerlo.

 

  • Viento

El sistema estructural híbrido de Brock Commons saca a la luz una valiosa lección: que por encima de ciertas alturas -diez a doce pisos- la ligereza de la construcción masiva de madera se convierte en un problema con respecto a las cargas de viento. La falta de masa física en las partes más altas de una torre de madera prototípica provoca un aumento de la desviación de las cargas de viento. Lo cual implica que los diseñadores tienen que desarrollar nuevas estrategias de construcción masiva para limitar la carga de viento.

Una solución es la que tiene el edificio Mjøstårnet, en Noruega, en construcción. Como dice Rune Abrahamsen, director de Moelven Limtra, “Es principalmente el ancho lo que determina la altura con la que podemos construir un edificio de madera. A mayor anchura, el edificio se balancea menos. Un edificio más ancho no supondría ningún problema para construir a más de 100 metros de altura, e incluso a 150 metros o más….. La principal cuestión en la construcción es la ligereza del marco de madera, que puede oscilar hasta 140 milímetros en la parte superior ante los fuertes vientos de la región. Para eliminar este problema, se utilizarán losas de hormigón en los siete pisos superiores para aumentar el peso hacia la parte superior y ralentizar el balanceo. El edificio también será anclado al suelo con pilotes de hasta 50 metros de profundidad.”

 

  • Seísmo

Las fuerzas sísmicas son proporcionales al peso de una estructura, y la madera es sustancialmente más liviana que el acero u hormigón y disipa la energía del temblor más fácilmente que las estructuras de acero. Dado que los edificios más ligeros tienen menos inercia, el potencial de sacudidas catastróficas disminuye.

Con el CLT, todo gira como un cuerpo rígido bajo esfuerzos sísmicos. Los paneles no se deforman lo suficiente como para disipar energía y absorber la carga directamente en ellos.

Los proyectos CLT de más de diez pisos a menudo son híbridos con núcleos de hormigón o acero para la resistencia lateral. Se obtiene lo mejor de ambos materiales. Sin embargo, agregar sistemas laterales de concreto o acero, como en el Brock Commons y en el Carbon12, respectivamente, requiere múltiples oficios en la obra y despilfarra la velocidad de construcción de CLT. Las avanzadas “tecnologías disruptivas” comunes en Japón (base o aislamiento entre pisos usando deslizadores, balancines o dispositivos de amortiguación) requieren una revisión especial. Para los edificios de madera muy altos, de 20 pisos o más, hay quien cree que exige un modelado basado en el rendimiento en lugar de tablas prescriptivas y “siempre requerirá revisión, al menos en nuestra vida“.

 

Para 2017, hay principalmente dos enfoques para construir edificios de madera en masa:

1) Construcción tipo plataforma con muros de carga CLT similar al edificio Forte en Melbourne, Australia.

2) Combinando el sistema de gravedad de madera (diafragma CLT/NLT + entramado pesado de madera) con el sistema lateral tradicional de acero u hormigón, como el edificio T3 en Minneapolis.

 

La opción (1) comparte la misma limitación arquitectónica que la construcción de entramado ligero que es difícil de lograr si el forjado es abierto (o reconfigurable).

La Opción (2) se originó por la falta de disposiciones de diseño sísmico para el sistema lateral de madera masiva en el código de construcción actual (por lo tanto, los diseñadores utilizarán sistemas existentes que no sean de madera).

Es relativamente fácil ver la necesidad de un plan de piso abierto en la construcción masiva de madera. Porque esta característica ayuda a empujar la construcción de madera masiva en el mercado de la construcción comercial de edificios donde la construcción de madera con marco ligero no es muy competitiva.

Si los edificios de madera masiva continúan utilizando los sistemas laterales de hormigón o acero que cumplen con los códigos existentes, el daño a estos edificios será similar al de los edificios de hormigón y acero, lo cual es muy costoso. Entonces, ¿qué pasa si los edificios de madera masiva pueden volverse a prueba de terremotos usando un nuevo sistema lateral basado en madera? Esta es la motivación clave del proyecto de investigación de Katerra.

 

El tets de Katerra:

El pasado día 27 de julio, una empresa estadounidense, Katerra, probó un diseño CLT en una gran plataforma de sacudidas en la Universidad de California en San Diego para ver cómo manejaría las fuerzas producidas por un terremoto de magnitud 6.7, lo mismo que en el terremoto de Northridge de 1994 en el área de Los Ángeles. Ya se sabía que la madera es uno de los materiales más adecuados para la construcción resistente a terremotos debido a su peso ligero y resistencia al cizallamiento a través de las fibras, pero mucho depende de cómo se sujetan los paneles de madera.

La plataforma de Katerra – Imagen de Katerra

Katerra ha diseñado un nuevo tipo de sistema de muro resistente al cizallamiento en seísmos, con un conector con ranuras largas en lugar de ser un conector de placa sólida. También hay un mecanismo de balanceo en la base de cada panel, que permite que el edificio absorba energía y se flexione horizontalmente. Los resultados dicen que: bajo una intensidad media, el sistema no sufrió daños; y bajo una intensidad grande y extrema, se produjeron daños, pero sólo en los dispositivos de conexión.

Detalles – imagen de Katerra

En conjunto, el CLT se desempeñó tan bien como el acero o el hormigón. Sin embargo, en caso de un terremoto, el sistema de muro de Katerra permite que los dispositivos de conexión dañados en el edificio sean retirados y reemplazados, a menudo en cuestión de horas, en lugar de desmontar toda la estructura, algo que no es posible con acero u hormigón.

Su objetivo es poner a prueba un edificio de diez plantas para 2020.

los investigadores están estudiando el comportamiento de los sistemas de seguridad sísmica a escala real hechos de materiales de madera avanzados, incluyendo paredes basculantes (rocking walls), que se pueden balancear durante un temblor.

En los sistemas de paredes basculantes, las paredes de madera en masa verticales se conectan a los cimientos mediante barras postensadas que corren a través del piso y disipadores de energía de acero en forma de U especiales. Las barras permiten que la pared se balancee durante un terremoto y que vuelva a su posición original vertical, minimizando la deformación y el daño estructural resultante.

Los códigos de construcción actuales de seguridad sísmica apuntan a garantizar la seguridad humana en grandes terremotos, permitiendo que los edificios permanezcan en pie el tiempo suficiente para que los ocupantes puedan salir ilesos. Los códigos de construcción, sin embargo, no necesariamente aseguran que los ocupantes tengan un edificio al que regresar. El diseño de edificios que se espera que vuelvan a estar en servicio poco después de un terremoto grande, y con costos mínimos de reparación, se conoce como diseño para resiliencia a terremotos.

 

En este enlace, se puede visualizar en un gráfico 3D interactivo cómo se ha construido el edificio Framework. Pulsando en el icono de ‘Comments’ se pueden ver los detalles sobre los 8 muros basculantes post-tensionados.

Rocking wall – imagen de Structrure Craft

En la siguiente parte se tratarán las siguientes perspectivas: el fuego, la acústica, la economía y el bienestar.

 

 

 

[1] Una curiosidad, en breve, el edificio de madera más alto de mundo será el Mjøstårnet, que se construye en Brumunddal, Noruega, superando al Treet, en Bergen, también en Noruega. Y no el Brock Commons, en Vancouver, Canadá, o el Ho-Ho, próximamente en Viena, Austria, ya que son unos edificios híbridos de madera y hormigón. Es un debate que se superará en breve por el CTBUH (Council On Tall Buildings And Urban Habitats) al definir una norma internacional de lo que debería llamarse un edificio de madera.