Archivos para las entradas con etiqueta: brettstapel

Con la etiqueta de Un proyecto europeo, el blog de Madera Estructural les informará sobre proyectos de investigaciones, en el ámbito de la Unión Europea, que se consideran relevantes en el progreso de la construcción en madera.

Towards Adhesive Free Timber Buildings (AFTB) es un proyecto europeo financiado por el Interreg North West Europe, una institución de la Comisión Europea, y dirigida por ingenieros de la Universidad de Liverpool, Reino Unido.

El objetivo del proyecto es trabajar hacia la eliminación de los adhesivos y el acero en los productos de ingeniería de la madera (EWP) mediante el desarrollo de una alternativa que incorpore tanto las técnicas tradicionales como la investigación avanzada de la madera.

El proyecto tiene dos objetivos principales:

  • La primera consiste en sustituir el adhesivo en los productos de madera de ingeniería encolados (por ejemplo, madera laminada encolada y madera contralaminada, CLT) mejorando las técnicas de Brettstapel (o DLT, Dowel Laminated Timber) del siglo XX con maderas de coníferas altamente densificadas. Sustituyendo las espigas de madera de frondosas (haya) por madera de coníferas densificada.

Brettstapel

Al calentar la madera de coníferas a unos 130°C, se puede comprimir en una prensa hidráulica hasta casi triplicar su densidad original sin dañar significativamente su microestructura. Esto da como resultado un producto de madera densificada con propiedades muy mejoradas, por ejemplo, con un aumento del 120-130% en resistencia y rigidez. Así se consigue un aumento de la resistencia y rigidez de los productos de madera de ingeniería.

 

  • El segundo objetivo es proporcionar una alternativa al acero, para las uniones semidúctiles, combinando los pasadores con las placas de madera comprimida que unen los miembros de madera, por ejemplo, en uniones de viga a columna. Estas conexiones presentan propiedades dúctiles como resultado de la incrustación de los pasadores de madera comprimida en los miembros de madera blanda.

Una imagen del proyecto

Interesante es que se está desarrollando una herramienta de diseño estructural fácil de usar, que permite a los ingenieros especificar y optimizar los diseños EWP sin adhesivo para que se ajusten a los requisitos del uso final.

Por lo que se sabe, a finales del año pasado, hay 10 empresas que adoptan la nueva tecnología y producen una gama de productos EWP sin adhesivos.

Via TRADA.

Web del proyecto.

 

El proyecto AFTB y las investigaciones sobre maderas tan resistentes como el acero (más de 10 veces más fuerte y resistente que la madera normal) o más fuertes como la seda de araña (con una resistencia a la tracción casi cuatro veces superior a la del acero) son relevantes en cuanto, en un futuro a largo plazo, optimizar las estructuras de madera en el sentido de que sean más sostenibles, es decir, con menor huella de carbono empleando menos madera y materiales como el acero.

Antes estructuras como la de la siguiente imagen, uno se pregunta si es una estructura de madera con herrajes metálicos o es una estructura metálica con piezas de madera.

Terminal 2 del Raleigh Durham Airport

Sí, ya se sabe que la madera es mejor en compresióny flexión, y el acero, en tracción. Pero sustituyendo el acero por esas nuevas maderas resistentes a tracción …

Imagen de Strong Work Structural Engineering

Y ante la estructura de esta imagen, podría diseñarse de otra manera con las nuevas tecnologías como las del proyecto AFTB y de las investigaciones mencionadas, por ejemplo, empleando chapas de madera ultrarresistente en vez de acero.

 

 

El estudio de ingeniería Smith and Wallwork, que participan en proyectos en madera y que enseñan en Cambridge, dio una conferencia o lección sobre la madera contralaminada. Tiene un título “sorprendente” porque compara a la CLT frente al acero y al hormigón en términos de eficiencia. También frente a otras opciones como la madera NLT o Brettstapel.

¿Es menos eficiente la CLT?

En:

http://www.smithandwallwork.com/wp-content/uploads/2013/02/SaW_Solid_Wood_Solutions_Feb_2013.pdf

 

Todos tenemos sueños. Y cuando tenemos un sueño, imaginamos sus características: que si esto, que si lo otro, etc. Cuando soñamos una casa, hacemos lo mismo.

Madera Estructural quiere compartir el contenido de un post interesante, How to build a healthy home, extreme dream edition, del arquitecto estadounidense Lloyd Alter publicado en treehugger, el pasado día 16 de diciembre.

Cuando soñamos con una casa saludable (y ecológica), ¿qué premisas debería cumplir, según este arquitecto?

1. Se construirá de madera maciza. Con paneles tipo brettstapel, sin colas, o con paneles de madera contralaminada (CLT) de Nur-Holz, que en vez de adhesivos utiliza espigas roscadas de madera de haya.

Nur-Holz

Nur-Holz

2. Estándar “[…] el enfoque de clima en interiores dice que la adición de aislamiento resulta en temperaturas radiantes medias más altas en invierno y menor temperatura radiante media en verano”.

3. Se aislará con lana de roca (que es inerte, libre de químicos, no combustible e inorgánico).

Aquí Madera Estructural discrepa, son más ecológicas las fibras de madera, tienen una menor huella de carbono. Máxime si, a medio plazo, aparecerán en le mercado las espumas de fibras de madera, con una conductividad térmica similar al XPS.

4. Se construirá sobre pilotes tipo tornillo. Sin cimientos de hormigón (poco ecológico), con la misma envolvente en todos los lados, y así no nos preocuparíamos de puentes térmicos (que habría donde las cimentaciones), del gas radón y de las plagas.

También se evita los efectos de las inundaciones. Estos fenómenos meteorológicos extremos empiezan a ser más habituales en España…

5. Se calentará eléctricamente.

Vale, si la casa produce más energía, mediante paneles fotovoltaicos con baterías, de la que consume para suministrar a unos paneles, suelos radiantes eléctricos, etc

6. Tendrá un ventilador de recuperación de calor grande con un filtro HEPA. Como los diseños de passivhaus son tan herméticos, es necesario tener una fuente de aire fresco. Es más, el estándar passivhaus viene de países de clima bastante frío por lo que, en España, hay que adaptarlo a nuestro clima más cálido.

7. Planificación: Tendrá un gran vestíbulo con mucho espacio de almacenamiento (incluido zapateros). Y un aseo.

8. Tendrá una cocina separada que se pueda cerrar. Al cocinar se crean: “monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno, formaldehídos, compuestos orgánicos volátiles, hidrocarburos aromáticos policíclicos, partículas finas y ultrafinas”. En China, las cocinas de alta gama se separan tras unas mamparas de cristal (¿con una salida al exterior para los humos?)

9. Los baños serán muy japoneses. Bañera y ducha en su habitación, lavabos en otra y el inodoro en otra.

10. El mobiliario será vintage. De madera maciza y metal, y ligero y fácil de mover.

11. El cableado será de corriente directa (DC). Es decir, las luminarias LED se enchufarán al cable Ethernet CAT 5 de una red local CISCO Power over Ethernet. Mientras que en la cocina y lavandería contarán con las tomas normales de 220 v.

Los fabricantes de paneles de madera maciza afirman que sus productos bloquean hasta el 95 % de las radiaciones de alta frecuencia (EMF) de los móviles, pero un estudio dice los paneles deberían tener más de 440 mm de espesor.

12. Y las cuestiones sobre los servicios. ¿De dónde viene la electricidad? ¿A dónde van las aguas residuales?

 

Hoy en día, muchas construcciones en madera innovadoras se hacen con elementos de CLT (Cross Laminated Timber, o madera contralaminada). Pero, de hecho, hay una tecnología mucho más antigua, en EE. UU y desde hace 150 años, para la construcción sólida con madera: NLT (Nail Laminated Timber), madera laminada clavada. También se la conoce como heavy timber o mill decking. La idea es sencilla: clavar un montón de tablones de madera maciza colocados, uno al lado de otro, de canto.

Nail Laminated Timber

Nail Laminated Timber

En los años 70’s, aparece el brettstapel concebido por el ingeniero alemán Julius Natterer, que ha sido ampliamente usado en la Europa Central. La primera evolución consistía en tablones de madera aserrada, de clases de calidad inferiores, C16 o C18, continuamente clavados juntos, con clavos largos que penetraban en 3-4 tablones, para formar elementos estructurales de 600 mm de ancho. Luego se usaron adhesivos como una forma de fortalecerlos, permitiendo así abarcar luces más grandes. Pero había un problema al cortarlos porque no se sabía dónde estaban los clavos.

brettstapel_1

En 1999, una compañía alemana desarrolló el Dübelholz con espigas o clavijas de madera insertadas en pre-taladros perpendiculares a los tablones. La idea se basa en un ingenioso método: se combinan dos elementos con diferentes contenidos de humedad: los tablones, de abeto, tienen una humedad del 12-145% y las espigas, del 8 %. Entonces, las espigas se expanden para alcanzar el equilibrio de humedad que bloquea juntos los tablones. Pero como madera merma y se contrae, los tablones quedaban sueltos a lo largos del eje de las espigas.

brettstapel_2

Por eso, en 1998, una compañía austriaca desarrolló un sistema de espigas en ángulo a través de los tablones en formaciones de “v” y “w”. Dando como resultado un sistema se unión muy rígida. Y así se consigue un elemento estructural ecológico, o sea, 100 % en madera.

brettstapel_3

Como dice Samuel Foster, arquitecto asociado de Gaia Group, “”La razón por la que nos mantenemos alejados de las colas es que los eurocódigos que gobiernan los adhesivos estructurales significan que estos productos podrían ser un riesgo para la salud.  Trabajamos sobre el principio de precaución y no hemos visto ninguna evidencia de que estos productos no son nocivos para la salud”.

Se puede aumentar más la rigidez del brettstapel con un perfilado de cada tablón:

brettstapel-feder

En cuanto a longitudes, con el brettstapel se consiguen longitudes de hasta 12 m, ya que se emplea madera maciza KVH (madera maciza empalmada mediante finger-join, en las testas).

En la actualidad, hay más de 20 empresas que fabrican brettstapel en Austria, Alemania, Suiza y Noruega.

Como curiosidad, hay una empresa austriaca, Thoma, que argumenta que sus productos son adecuados para las personas alérgicas debido a la resistencia a los hongos de la “madera de luna” (mondholz). [1]

Hay que hacer un inciso: el brettstapel (o Dowel Laminated Timber, DLT) se fabrica con espigas de madera y en el NLT se utilizan conectores metálicos.

Una de las características relevantes de estos productos es que permiten una diversidad de diseños de perfiles, en la parte inferior, tanto desde el punto de vista estético como de aislamiento acústico.

perfil-acustico

Foto de Marlegno

Foto de Marlegno

 

Y se pueden conseguir formas geométricas como las ondas:

Foto de Structurecraft

Foto de Structurecraft

Mientras el CLT es caro, y si se construye sobre simples tramos, como sucede en viviendas unifamiliares, el NLT hace el trabajo muy bien, es mucho más barato y se puede fabricar por cualquier carpintero de armar.

Foto de Nicola Log Works

Foto de Nicola Log Works

 

Luego se adhiere unos paneles contrachapados, por encima, para proporcionar al panel de NLT capacidad a cortante, o sea, un diafragma estructural.

El NLT requiere un cuidado con respecto a la merma e hinchazón perpendicular a la fibra, por lo que hay que disponer un hueco entre paneles.

nlt-merma-e-hinchazon

El estudio Smith and Wallwork Engineers muestra la eficiencia estructural entre el CLT y el Brettstapel en forjados y muros:

Forjados

Forjados

Paredes

Paredes

Una particular ventaja del NLT frente al CLT es la resistencia frente al fuego. Aunque ambos productos tienen una velocidad de carbonización similar, entre 38 y 44 mm en 60 minutos, es mejor exigir, si se exigir un CLT de más de 5 capas, que proporcionan una ratio de entre 45 y 90 minutos.

nlt-fuego_1

nlt-fuego_2

En este enlace, se ofrece un cálculo online del brettstapel, en alemán.

Como orientación para el cálculo de un forjado de una vivienda residencial, para un vano de 4,5 m, 4 kN de cargas (permanentes y sobrecarga) y una deflexión f = L/300,  resulta un espesor de panel de 140 mm.

 

En resumidas cuentas:

  • El NLT es más fácil de fabricar. Cualquier carpintero lo hace y empleando maderas de origen local y de baja calidad. Pero las longitudes son limitadas a las de la madera maciza.
  • El brettstapel es el más ecológico. Es 100% madera, sin colas.
  • Hay una producción estandarizada de paneles de brettstapel.

 

Una ventaja del NLT y brettstapel frente al CLT es que permite alojar tubos de instalaciones técnicas en los huecos que dejan tablas de distinto canto:

Foto de Tschopp Holzbau

Foto de Tschopp Holzbau

El brettstapel no es tan flexible y fuerte como el CLT, pero para muchos edificios de poca altura, tiene buen desempeño. Pero crea un ambiente interior realmente sano, tiene buena masa termal, permeable a la humedad, buen aislamiento acústico y, a efectos estéticos, prescinde de los paneles de pladur.

 

Ejemplos de proyectos.

En EE. UU, la empresa Structurecraft ha desarrollado bastantes proyectos con la tecnología NLT. Un proyecto relevante de Structurecraft ha sido el T3 Building, en Minneapolis, la primera construcción en madera masiva de EE.UU. Básicamente la estructura principal es de post and beam y los forjados son de paneles de NLT de 3,05 x 12,8 m.

Foto de Structurecraft

Foto de Structurecraft

En el Reino Unido, el estudio Gaia Architects fue el autor del primer edificio que utilizó el brettstapel, el Acharacle Primary School, construido en 2009 y con certificado Passivhaus. Forjados, muros y cubiertas se construyeron a base de paneles de brettstapel, libre de colas.

Interior de la escuela de Acharacle

Interior de la escuela de Acharacle

Gaia via Building.co.uk

Gaia via Building.co.uk

Más información en Brettstapel.org o en Brettstapel.de. Y en Isssuu.

Para descargar el NLT Design Guide de Structurecraft, aquí.

 

 

 

 

[1] Llaman madera de luna a la cortada durante la luna menguante, cuando la savia está más baja en el árbol. La madera se deja secar verticalmente, al revés, con su corteza y algunas ramas dejadas intactas. La gravedad sacará lo que queda de la savia en las ramas, que luego se cortan. Este proceso produce una madera de calidad superior que no tiene agrietamiento, división o deformación, así como ninguna infestación de insectos y una durabilidad más larga. Este proceso no implica el uso de toxinas o el secado en hornos, creando así una menor huella de carbono. Esta es una técnica antigua que ha proporcionado la misma madera que creó los templos de mil años de antigüedad que todavía se mantienen, hasta el día de hoy, en países como Japón.