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Una de las lecciones aprendidas: en cuanto al diseño de un edifico de madera, se hace lo contrario: se empieza con la seguridad contra incendios a través del diseño del interior, y se trata la cuestión de la estructura en último lugar.

Madera Estructural les ofrece, por su mayor interés, la traducción de un artículo, Construction bois: le retour d’expérience instructif d’une entreprise générale, publicado por Batiactu el pasado 22 de enero.

La desilusión.

¿Qué lugar ocupará la madera en la construcción de mañana? Una posible respuesta es la esclarecedora información sobre la experiencia detallada por Jacques Bouillot, de la División de Innovación y Sector Seco de Eiffage Construction, en una conferencia organizada por la Sociedad de Ingenieros de Protección contra Incendios (SFPE, Society of Fire Protection Engineer).

Después del entusiasmo, viene la desilusión, seguida del descubrimiento de un equilibrio productivo a precios competitivos en mercados bien definidos. Eiffage está terminando este recorrido en el sector de la construcción en madera, tal y como explicó Jacques Bouillot, de la División de Innovación y Sector Seco, en una conferencia organizada por la Sociedad Francesa de Ingenieros de Protección contra Incendios (SFPE) el 22 de enero de 2020 en París.

Inicialmente muy optimista respecto a la madera, Eiffage Construction ha ido evolucionando gradualmente su análisis, hasta llegar a tomar decisiones radicales. El grupo tiene una cierta relevancia en este campo, ya que ha participado en las operaciones de varios proyectos emblemáticos: la residencia Jean Jouzel en La Rochelle (“el edificio que más carbono almacena hoy en día en Francia“, dice Jacques Bouillot), el Quai de la Borde (Ris Orangis), el edificio Sensations en Estrasburgo y, por último, el proyecto de la torre Hypérion en Burdeos, actualmente en construcción. Batiactu resume los principales puntos planteados por el constructor.

Quai de la Borde
El edificio Sensations
Tour Hypérion

Para un proyecto de madera, el método es lo contrario de un proyecto de hormigón.

La principal lección de Jacques Bouillot es que la construcción de un edificio de madera se piensa de una manera muy diferente, e incluso opuesta, a la de un edificio de hormigón. “Para el hormigón, se empieza por preguntarse la cuestión de la estructura, luego se define el resto paso a paso. En el caso de un proyecto de madera, hacemos lo contrario: empezamos con la seguridad contra incendios a través del diseño del interior, y tratamos la cuestión de la estructura en último lugar“, dice.

¿Cuál es la razón de este cambio de perspectiva? Para el profesional, la respuesta es simple: se de be a que el hormigón es un “material fantástico“, que por sí mismo responde a una multiplicidad de problemas (fuego, acústica, por ejemplo). Este no es el caso de la madera – que tiene otras ventajas – por lo que es necesario cambiar el método y dedicar mucho más tiempo a la fase de diseño/estudio. Su baja resistencia al fuego es una desventaja evidente, especialmente para proyectos de construcción de edificios medianos o altos. Por otra parte, los reglamentos siguen y siempre están diseñados para el hormigón, de ahí la necesidad de una rápida evolución de los textos si se quiere estabilizar las reglas del juego.

La dificultad de ‘vender’ un proyecto de madera… ¡donde la madera no es visible!

Otra dificultad identificada por Eiffage es cómo ganar una licitación que requiere que el material de madera sea visible en el proyecto acabado, aunque, sobre todo por razones de seguridad contra incendios, la madera debe ser a menudo sellada, protegida y, por lo tanto, invisible? Un problema que es tan relevante para la fachada como para el diseño interior. “Siempre pregunto al promotor qué ha vendido a sus clientes“, explica Jacques Bouillot.


También puede surgir una preocupación por la distorsión de la competencia en el momento de la licitación, ya que la prima puede ir, en el momento de la elección del proyecto por parte del cliente no especialista, al proyecto con las imágenes más atractivas, dando el lugar de honor a la madera. Aunque estudios posteriores demostrarán que no es posible poner tanta madera visible como se había previsto inicialmente … Esto plantea la necesidad de dos avances: el primero es enmarcar adecuadamente las regulaciones de la construcción en madera para que todos los jugadores sepan lo que se puede y lo que no se puede hacer – evitando así las distorsiones de la competencia.

El segundo es evaluar el umbral de aceptabilidad del propietario “para ver o no ver el material de madera dentro o sobre el edificio”. Jacques Bouillot identifica tres escenarios para la madera visible: o bien se ve un poco en el interior y no en la fachada; o bien es visible en la fachada, pero protegida por una película de vidrio, por ejemplo; o bien es visible en la parte inferior de los balcones (solución elegida para Hypérion, el proyecto de madera construido por Eiffage donde el material es menos visible). Por supuesto, estas observaciones se refieren principalmente a proyectos de cierta altura, ya que en los edificios de viviendas de primera y segunda familia [véase aquí], la obligación reglamentaria es mucho menos severa.

Los balcones del eidficio Sensations
1ª familia
2ª familia

El tema de los costes de diseño y los ensayos de incendio

Quien dice que la construcción con madera hoy en día a menudo se refiere a la necesidad de financiar costosas pruebas relacionadas on la seguridad contra incendios, como el famoso LEPIR, [ Local Expérimental Pour Incendie Réel, ensayos de resistencia al fuego en fachadas]. “Hemos realizado pruebas por valor de más de un millón de euros en temas de madera“, revela Jacques Bouillot. “Una pregunta: ¿cuántos contratistas generales en Francia pueden permitirse gastar tal suma en la fase inicial?” Esto también podría conducir a una forma de distorsión de la competencia, entre los que tienen los medios y los que no los tienen. Por supuesto, el sector está avanzando en este tema con la producción y actualización en 2019 de una guía de fachadas de madera que permitirá a cualquier empresa conocer las soluciones probadas y validadas llave en mano de las fachadas de madera. Sin embargo, queda la cuestión de los avisos de sitio, pruebas que sólo son válidas para un solo proyecto, teniendo en cuenta sus particularidades, cuyo coste adicional es muy real.

Un ensayo de fuego en fachadas de madera

La cuestión de los balcones en relación con la seguridad contra incendios

La Torre Hyperion tiene la peculiaridad de tener muchos balcones. “Muchas torres en el mundo no tienen balcones“, observa el jefe de Eiffage. “¿Es razonable seguir haciendo balcones en voladizo en un edificio de mediana altura? Sigo teniendo dudas“. La cuestión de la presencia del material de madera sin protección en un balcón conlleva obviamente un riesgo de contaminación por fuego en toda la fachada.

El riesgo legal inducido por el uso de la madera

Dado que la madera es un material más fácilmente inflamable que el hormigón, instalarlo en un edificio, especialmente en uno residencial, no está exento de riesgos en términos de responsabilidad legal, e incluso de responsabilidad penal en caso de tragedia. “No podemos jugar con la vida de los usuarios y los bomberos“, dice Bouillot, que espera que los profesionales que prescriben e instalan la madera lo tengan en cuenta. En caso de incendio, aunque no haya víctimas, la reputación de los profesionales implicados podría verse gravemente dañada.

¿La madera sigue siendo relevante en la cuarta familia?

Eiffage lo reconoce claramente: en los últimos tiempos, ha rechazado cuatro proyectos de edificios de mediana altura (28-50 metros) de madera. Y tiene la intención de centrarse en las soluciones de la segunda y tercera familia, donde hay “cosas bonitas que hacer”, apostando por un coste competitivo – la firma ha comprado la marca Savare, especializada en armazones de madera. ” Hemos pasado por una fase de desilusión con la madera, después de haber investigado el asunto, y hoy estamos remontando el vuelo”, explica Jacques Bouillot. Habla de las “quimeras de IMH e IGH en madera”. Según él, mientras que la mayor parte de la comunicación de este material se centra en estos proyectos emblemáticos, su futuro está más en la tercera familia y por debajo.

3ª familia A
3º familia B
4ª familia

Este futuro de la madera, que es más bien de la tercera familia, se debe probablemente en parte al endurecimiento de la normativa en agosto de 2019, que se produjo a raíz de la tragedia de la Torre Grenfell en Londres. Un punto que fue detallado por Emmanuelle Gaud, de la compañía Efectis, también presente en el día de la SFPE. “En la tercera familia de viviendas, la instalación de madera en la fachada es posible si se utilizan las soluciones detalladas en la guía ‘fachada de madera’, o mediante la realización de una evaluación de laboratorio“, detalló. En la cuarta familia, sin embargo, la instalación de elementos de madera en la fachada ya no es posible, a menos que esté protegida por un escudo térmico (por lo tanto, la madera ya no sería visible).

El “mar de fondo” del carbono

Si, a pesar de todo, el representante de Eiffage está convencido de que la madera en la construcción tiene un futuro, resulta obvio en el interés de descarbonizar los edificios. Por ello, Eiffage se ha comprometido a construir la villa de los atletas para los Juegos Olímpicos de 2024. “En los edificios R+10, la estructura es 100% de hormigón. En los edificios R+5, estamos trabajando actualmente en un forjado de hormigón colaborante con un sistema de columnas y vigas de madera. Realizaremos ensayos de fuego para asegurarnos de que podemos mantener las vigas de madera expuestas. Si eso no funciona, tendremos que encajonarlos“. Los requisitos de Solideo son “extremos” cuando se trata del carbono, dice. “Vamos a construir los edificios más descarbonizados que haya, y eso es muy interesante“.

La mezcla de materiales, ¿una solución real?

Para el jefe de Eiffage, el verdadero cambio vendrá menos del uso de la madera como material que de la guerra declarada al carbono. “Tendremos que reducir a la mitad la proporción de hormigón en la construcción, manteniendo el mismo rendimiento, sobre todo en la protección contra incendios”, explica. “Así que empezaremos a mezclar los materiales, lo que causará problemas de incendio debido a las interfaces, con menos hormigón y productos multimateriales más complejos”. Se conocen otras tendencias: prefabricación, reutilización de materiales, uso de materiales de origen biológico… Después de la expectación por los grandes proyectos emblemáticos de madera, ¿llegará la industria de la construcción a la edad de la razón?

Pablo Guindos es profesor del Departamento de Ingeniería Estructural y Geotécnica y el Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción de la Pontificia Universidad Católica de Chile. También es el Director interino del Centro de Innovación con Madera de la Universidad Católica de Chile y el Coordinador de la Red Latinoamericana de la Madera Estructural (RELAMAD). Ha publicado la serie de libros “Fundamentos del Diseño y la Construcción con Madera”. Estos son:

Fundamentos del diseño y la construcción con madera, 2019, 468 pp, ISBN: 9789561424531.

¿Por qué vivimos mayormente en construcciones de hormigón? ¿Es posible diseñar y construir edificios y otras obras afines con madera? ¿Pueden ser dichas construcciones sólidas, durables y seguras?

Las respuestas a estas preguntas han cambiado mucho en los últimos años; en la actualidad existen edificios de madera de 18 pisos de altura, lo que sorprende al público general pero especialmente a arquitectos, constructores e ingenieros. ¿De qué se trata esta nueva evolución de la madera y qué tipo de tecnologías se están empleando?

Este texto conforma la primera parte de una trilogía de libros cuyo objetivo es presentar el estado del arte respecto de los últimos avances del diseño y la construcción con madera, incluyendo el diseño de edificios de mediana altura. Este primer volumen se dirige a arquitectos, constructores, industriales, diseñadores e ingenieros que quieren introducirse en la materia. El libro trata todos los aspectos esenciales que se requieren para abordar con eficiencia la construcción moderna con madera. Se recorren todos los principios fundamentales, desde el conocimiento del propio material, pasando por el diseño estructural, la construcción, industrialización, protección frente al fuego y durabilidad. Los dos volúmenes posteriores se focalizan en el diseño estructural con madera, especialmente en el diseño de edificios.

CONCEPTOS AVANZADOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL CON MADERA. Parte I: Uniones, Refuerzos, Elementos Compuestos y Diseño Antisísmico, 2019, 464 pp, ISBN: 9789561424616.

¿Cómo se diseña estructuralmente un edificio de madera y otras obras complejas con este material?

Esa es la principal pregunta que se intenta de abordar en este libro, el cual conforma el segundo volumen de una trilogía que recorre el estado del arte relativo al diseño y la construcción con madera. En este volumen se aborda el diseño sismo-resistente de edificios de madera estructurados con el sistema de marco-plataforma. También se revisa la mayor parte de la ingeniería de detalle, lo que incluye el diseño de uniones, pórticos, elementos compuestos y refuerzos estructurales. La materia se aborda desde una perspectiva moderna y global, introduciendo conceptos importantes no solo de la normativa chilena, sino también de las normas norteamericanas y el eurocódigo.

Este volumen se trata de un libro avanzado en la materia, destinado a ingenieros y diseñadores que pretenden capacitarse en el uso de la madera como alternativa estructural o en combinación con el hormigón o el acero. Es importante que el lector se encuentre familiarizado con los conceptos esenciales de ingeniería de la madera presentados en el primer libro de la trilogía antes de abordar el presente volumen.

CONCEPTOS AVANZADOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL CON MADERA. Parte II: CLT, Modelación Numérica, Diseño Anti-incendios y Ayudas al Cálculo, 2019, 492 pp., ISBN: 978956142462.

Este es el tercer libro de una trilogía destinada a recorrer el estado del arte en lo referente al diseño y la construcción con madera. En este volumen en particular se aborda gran parte de las últimas tendencias y novedades internacionales con respecto al diseño estructural con madera. Así pues, el objetivo del libro es capacitar a ingenieros y diseñadores en el diseño estructural de edificios de madera contralaminada (CLT), la modelación numérica de estructuras, conceptos avanzados del diseño y protección frente al fuego, y un compendio de ayudas al cálculo que facilitarán notablemente la tarea de diseñar estructuralmente con madera. En dicho compendio se incluye además un método simplificado de diseño sísmico de edificios, y también un ejemplo completo de cálculo sísmico de una construcción de 6 pisos.

Los contenidos se presentan desde una perspectiva moderna y global; no solo se revisan desde la normativa chilena, sino que además desde distintas normas norteamericanas y europeas como también diversos métodos de cálculo internacionales. Al igual que el segundo volumen, este libro se trata de un texto avanzado en la materia por lo que es importante que el diseñador se encuentre previamente familiarizado con los conceptos esenciales de ingeniería de la madera presentados en el primer volumen de la trilogía. La lectura previa del segundo volumen no es imprescindible, aunque sí recomendable.

En casi todos los productos de madera de ingeniería (EWP, Engineered Wood Products) se emplean adhesivos. Pero desde una perspectiva biofílica, algunos anhelan construir su casa sin emplear adhesivos a causa por la preocupación suscitada por los formaldehídos. Pero, ¿qué sabemos sobre los adhesivos que se emplean actualmente?, y, ¿qué nos espera el futuro inmediato en cuanto a los adhesivos de base biológica? Y una nota final sobre el proyecto Wood2new sobre la calidad del aire interior en las casas de madera.

 Primero debemos conocer cuáles y cómo son los adhesivos empleados en la construcción en madera. En este post, la madera de ingeniería que más se tratará es la madera contralaminada (CLT).

Los adhesivos para madera juegan un papel clave en la construcción en madera. Los adhesivos ayudan a ahorrar madera, y pueden ser usados para construir estructuras ligeras pero fuertes y para moderar la expansión y contracción debida a la retención de humedad inherente de la madera. Los modernos adhesivos para madera han sido diseñados para satisfacer las necesidades de la industria de la madera y están en constante evolución.

Los adhesivos se utilizan bajo condiciones controladas en la producción de los productos de madera de ingeniería (EWP) estructurales.  Estos productos incluyen madera aserrada unida por entalladuras (KVH), madera laminada encolada (MLE), tablones laminados (DUO, TRIO), madera contralaminada (CLT), madera contrachapada y madera microlaminada (LVL).

 

1. Tipos de adhesivos habituales:

Los tipos de adhesivos más comunes son el fenol-formaldehído (PF), el fenol-resorcinol-formaldehído (PRF), el adhesivo resorcinol-formaldehído (RF), el adhesivo a base de amino resinas (adhesivo melamínico-urea-formaldehído (MUF)), el adhesivo de poliuretano (PU o PUR) y el adhesivo de emulsión de polímero isocianato (EPI). En cada caso, las necesidades del producto final, la clase de servicio en obra (1, 2 ó 3) y el tipo de línea de producción influyen en la selección.

  • Los adhesivos a base de fenol, como el fenol formaldehído (PF), se utilizan principalmente en la producción de madera contrachapada estructural y madera microlaminada (LVL). El PF es la clase más antigua de adhesivos sintéticos. Es muy fuerte y duradero en condiciones secas y húmedas y presenta una gran adherencia a la madera. Son muy fáciles de manejar y el tiempo de vida de la mezcla puede ajustarse fácilmente mediante pequeños cambios de formulación. Los adhesivos de fenol tienen dos o tres componentes, se curan a altas temperaturas, sin endurecedor, y crean una junta adhesiva oscura duradera, frente a la humedad, pero visible. Han sido utilizados y probados para la producción de paneles composites de madera durante muchos años. El contenido de formaldehído libre emitido por el adhesivo PF en los productos de madera de ingeniería es menor que el emitido por los adhesivos MUF y UF (urea formaldehído). Son baratos.
  • Los adhesivos de urea-formaldehído (UF) son los más utilizados en la actualidad. Se emplean desde hace más de 60 años. Estos adhesivos de bajo costo son fáciles de usar en una amplia variedad de condiciones, se curan a bajas temperaturas, tienen excelentes propiedades térmicas y la resina curada no da ningún cambio de color a los paneles terminados.Los adhesivos UF liberan formaldehído en el ambiente interior a tasas más altas que otros adhesivos debido a su reducida resistencia a la humedad, especialmente cuando la temperatura ambiente aumenta. Estas condiciones resultan en la hidrólisis del enlace UF, que aumenta la tasa de emisiones de formaldehído. Como resultado, los adhesivos UF se encuentran con mayor frecuencia en productos utilizados en interiores de edificios, donde hay menos exposición a la humedad.
  • Los adhesivos de melamina urea formaldehído (MUF), o adhesivos de dos componentes melamínico-urea-formaldehído, se utilizan en la producción de muchos productos estructurales de madera, particularmente en la producción de tablones KVH (madera encolada por las testas mediante finger-joint y de madera laminada encolada (MLE). Llevan en el mercado más de 40 años. La MUF se cura a altas temperaturas y crea una junta adhesiva incolora. La melamina proporciona mayor resistencia y durabilidad al adhesivo, a la vez que reduce la tasa de hidrólisis, lo que ayuda a reducir las emisiones de formaldehído del adhesivo. En producción, las juntas de cola MUF aún no endurecidas contienen formaldehído libre, que puede emitirse durante el proceso de endurecimiento. Pero endurecidas las juntas de pegamento son completamente inofensivas. Es bastante caro.
  • Los adhesivos monocomponentes de poliuretano (PUR) se utilizan en la producción de finger joints, madera laminada encolada, troncos laminados y madera contralaminada (CLT) y madera laminada. El adhesivo de poliuretano también se utiliza para unir capas de láminas LVL (face bonding). Los adhesivos de poliuretano para madera se curan cuando se exponen a la humedad a temperatura ambiente (curado en frío) y crean una junta adhesiva incolora. Se preparan utilizando una reacción de poliol e isocianato, que crea enlaces de uretano. La ventaja del adhesivo PU es la reacción de los isocianatos con el hidrógeno activo en la superficie, el substrato o el aire, haciendo posible el encolado de superficies con diferentes contenidos de humedad. El tiempo de curado es relativamente corto, de 3 a 4 horas, lo que da como resultado una unión fuerte y duradera al agua. Durante el proceso de curado, se crea y emite una baja cantidad de CO2. Es fácil de manipular y apenas ensucia las máquinas de encolado y prensado. Las desventajas de los adhesivos de PU son las emisiones de isocianato y la mayor presión necesaria para la fijación.El PUR es un adhesivo libre de formaldehídos.Es bastante caro.
  • Los adhesivos de polímero de emulsión de isocianato (EPI) están hechos de adhesivos de dispersión y curados con isocianato. La línea de cola es de curado en frío, tiene alta flexibilidad, baja fluencia, no contiene formaldehído, no introduce un exceso de humedad en la madera y ofrece una excelente resistencia al agua, tanto en agua fría como en agua hirviendo. Los adhesivos EPI proporcionan una muy buena adherencia y por ello son muy adecuados para el encolado de maderas difíciles como la madera dura, que es un recurso con un gran potencial. Los adhesivos de EPI también se pueden utilizar para pegar madera a metal. Los adhesivos EPI se utilizan más comúnmente fuera de Europa en la producción de finger-joint de pequeñas dimensiones, madera laminada encolada y troncos laminados. Más caro que los basados en formaldehídos.

 

2. Los adhesivos y el fuego:

Los requisitos para la fabricación de la madera contralaminada (CLT) y la madera laminada encolada (MLE) son considerablemente diferentes entre países y, en consecuencia, influyen en su comportamiento frente al fuego. Se ha comprobado que la principal diferencia en los requisitos que influyen en la seguridad contra incendios son las diversas especificaciones de los adhesivos, mientras que otros factores no están suficientemente cuantificados o no varían mucho entre jurisdicciones. En los EE. UU. y Canadá, los adhesivos para la MLE deben pasar la prueba de calificación a una temperatura de 220 °C y una prueba de llama a pequeña escala. En el caso del CLT, esto se ha complementado en 2018 con el requisito de pasar una prueba de llama a pequeña escala y un exhaustivo método de prueba de compartimentos a gran escala para evitar que el carbón se desprenda (delaminación por calor) en caso de fuego. En Europa, Australia, Nueva Zelanda y Japón, los requisitos de adhesivo se elaboran teniendo en cuenta la delaminación inducida por el ciclo caliente-frío y húmedo-seco y, por lo tanto, no tienen en cuenta explícitamente los incendios, lo que aumenta el riesgo de un incendio prolongado dentro de un compartimento de madera (aunque en Australia y Nueva Zelanda es poco probable que esto suceda, ya que los requisitos estructurales sólo permiten adhesivos que no sean sensibles al calor).Se puede decir que, con respecto al comportamiento del adhesivo en el caso de incendio, Norteamérica es actualmente el país que presenta los requisitos más desarrollados y exigentes para la fabricación de CLT.

Algunos fabricantes tienen en cuenta el rendimiento del PUR de los CLT frente al fuego:

Las preocupaciones sobre la resistencia al fuego de los sistemas PUR son infundadas. Aquí, puede hacer fácilmente adaptaciones en los cálculos aumentando la tasa de carbonización. Sabemos que hay discusiones sobre estos aspectos, pero no los consideramos un gran problema“, dice Daniel Wilded, product manager de Martinsons.

Cuando el fuego llega a la junta adhesiva, las altas temperaturas pueden destruirla. Existe la posibilidad de que la capa de madera carbonizada aislante, que se forma en el proceso, se desprenda, aumentando así la carbonización. Este es un fenómeno relativamente raro que se puede tener en cuenta calculando una tasa de carbonización más alta“, explica Christian Lehringer, director de Engineered Wood Europe de Henkel, y añade: “Estudios científicos realizados por la ETH Zurich han demostrado que, en caso de incendio, las dimensiones de la madera contralaminada no son esenciales para las situaciones habituales, independientemente del sistema de adhesión certificado utilizado“.

 

 

3. Evaluación del ciclo de vida de los adhesivos utilizados en las construcciones de madera

Estudios recientes muestran que el adhesivo para madera es un punto caliente del ciclo de vida de los productos de madera de ingeniería. Se han encontrado contribuciones significativas a las siguientes categorías de impacto: calentamiento global, formación de oxidantes fotoquímicos, acidificación, eutrofización, toxicidad. Para todos los adhesivos, la producción de materia prima constituyó el mayor impacto en el resultado final de la producción debido a su alto consumo de materia prima fósil y al uso de energía.

Para la producción de CLT, el adhesivo de PUR de un componente tiene el menor impacto ambiental en comparación con otros adhesivos para las otras etapas del Análisis del Ciclo de Vida (aplicación, fase de uso y eliminación final), excepto para la eliminación final, en la que se observó un impacto similar al adhesivo MUF. El bajo impacto del PUR se debe, principalmente, a una baja cantidad de adhesivo y a que no se requiere ningún endurecedor adicional.

Para todos los adhesivos, la fase de uso tiene un mayor impacto en la toxicidad humana que la producción. En el caso de la MUF, la aplicación también tiene un mayor impacto que la producción (debido principalmente a la emisión de formaldehído).

El impacto de la eliminación final de los adhesivos fue menor en comparación con la producción de los mismos.

Desde que en los últimos años se inició la tendencia a la construcción de edificios modernos herméticos, ha aumentado el problema de las emisiones de formaldehído de los productos de madera en el ambiente interior.

En general, se considera que las emisiones de los productos de madera de ingeniería utilizados en la construcción, como el CLT, son muy inferiores a las de los productos compuestos de madera, como los tableros de partículas. Por lo tanto, para los productos de madera utilizados en la construcción, se espera que las emisiones sean mayores durante el proceso de fabricación que en la fase de uso.

A continuación, se describen el impacto en la salud y el valor umbral de los formaldehídos y los isocianatos emitidos por los adhesivos:

1. El formaldehído es un COV (Compuesto Orgánico Volátil), que se sospecha que causa irritación en los ojos, la nariz y la garganta. Se caracteriza por ser un carcinógeno humano causante de cáncer de nariz y garganta (según la IARC, Agencia Internacional de investigación sobre el Cáncer). La principal área de preocupación medioambiental con respecto a los adhesivos ha sido la emisión de formaldehído procedente de los productos encolados durante la producción y el uso, principalmente los que utilizan adhesivos UF (Urea Formaldehído). Los productos encolados con adhesivos a base de UF, como la madera contrachapada, el MDF y los tableros de partículas, se utilizan a menudo, por ejemplo, en carpintería de cocina y muebles, por lo que pueden provocar un aumento del nivel de formaldehído en el aire interior.

Los organismos reguladores y los consumidores han tomado mayor conciencia de los peligros del formaldehído y se han establecido niveles de emisión en todo el mundo con niveles que se considera que disminuyen de forma aceptable con el paso de los años. La más estricta hasta la fecha (2016) es la tasa de emisión japonesa (F****) de 0,04 ppm, que se está acercando al nivel de fondo del formaldehído. Según la OMS (Organización mundial de la Salud) y el Estándar Europeo E1, el nivel tiene que ser inferior a 0,10 ppm.

La concentración máxima en el lugar de trabajo (MAK) ha sido definida para tener un límite de umbral de 0,37mg/m3. La cantidad de emisiones de formaldehído emitidas por los adhesivos para madera (MUF, PF y PRF) depende del tipo de adhesivo. En el caso de MUF, se observaron emisiones más altas que en el caso de los adhesivos PRF y PF.

El debate sobre los formaldehídos se intensificó de nuevo a raíz de la última normativa europea CLP (clasificación, etiquetado y envasado), que entró en vigor en 2016 y que clasifica el formaldehído como un compuesto carcinógeno de categoría 1B.

No obstante, los fabricantes de tableros están utilizando adhesivos con muy baja emisión e incluso por el uso de otro tipo de adhesivos. La emisión de formaldehído se determina entre otros mediante el análisis de arrastre de gas en cámaras climáticas de acuerdo con la norma EN 717-2. La normativa de clasificación de tableros los clasifica como E1 (inferior a 3,5 mg/m2h) o E2 (superior a 3,5 mg/m2h e inferior a 8 mg/m2h) en función de los miligramos de formaldehído emitido por hora y por metro cuadrado de tablero. Actualmente el uso de tableros con baja emisión o E1 está generalizado, e incluso la tendencia es a minimizar aún más estos valores.

Las emisiones de formaldehído de los principales fabricantes de CLT según EN 717-1 o ISO 16000-3 están entre 0,01 y 0,04 ppm. Las emisiones de formaldehído son, por tanto, significativamente inferiores al límite de 0,1 ppm del Estándar Europeo E1.

La madera maciza emite, de forma natural, formaldehído. La madera de abeto, la habitual en el CLT, emite 0,0055 ppm, según EN 717-1, lo cual es inofensivo.

 

2. Los isocianatos son una familia de productos químicos altamente reactivos con bajo peso molecular. Los compuestos más utilizados son los diisocianatos, como el MDI (diisocianato de metileno difenil), el más empleado, y el HDI, que también se utilizan en los adhesivos PUR. El contacto directo con altas emisiones de isocianato puede causar irritación de las vías respiratorias y de los ojos. El contacto directo con la piel puede causar una inflamación marcada, y hay evidencia de que tanto la piel como la exposición respiratoria pueden llevar a la sensibilización de los trabajadores.

El peligro de exposición está directamente relacionado con la volatilidad y el peso molecular de los isocianatos. Los diisocianatos tienen un mayor peso molecular que otros isocianatos, y su volatilidad, presión de vapor y toxicidad es por lo tanto mucho menor que la de otros isocianatos. Se sospecha que el grupo NCO altamente reactivo de la molécula del isocianato tiene un impacto en la salud humana. Para determinar la calidad del aire se mide la concentración total del grupo NCO. La concentración máxima definida en el lugar de trabajo (MAK) del grupo NCO es de 0,02mg/m3.

Está bien documentado que los adhesivos a base de isocianato liberan monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y gases de cianuro de hidrógeno durante la exposición al fuego.

Isocianatos y CLT:

Los paneles CTL suelen ser muy gruesos y no es posible curar su adhesivo de forma económica en una prensa caliente. Por lo tanto, deben fabricarse con adhesivos para madera de fraguado en frío.

Muchos fabricantes de CLT usan los adhesivos PUR de un componente, representando menos del 1 % del peso de producto final, y usan los compuestos de isocianatos menos tóxicos, el MDI y el pMDI (polímero de MDI).

Porcentaje de adhesivos con respecto al peso de producto final de los CLT de los principales fabricantes, según sus declaraciones ambientales de producto (EPD):

  • El CLT EGO de Egoin: 0,63 % de cola PUR.
  • El CLT de Binder Holz: 0,985 % de cola PUR y un 0,03 % de MUF.
  • El CLT de Stora Enso: 1 % de cola PUR y EPI.
  • El CLT de KLH: 0,6 % de cola PUR, un 1,5 % de MUF y un 0,1 % de.

 

4. Los adhesivos de base biológica

El primer objetivo de la investigación fue encontrar un reemplazo seguro para los adhesivos a base de formaldehído. Actualmente, los isocianatos se están usando como reemplazo, pero presentan riesgos similares para la salud.

Los cambios en la legislación sobre el formaldehído y las certificaciones voluntarios y el interés de los consumidores por los productos sanos y sostenibles son actualmente los factores que impulsan la investigación sobre los adhesivos de base de biológica. Sin embargo, sufren de varios problemas diferentes que dificultan su uso industrialmente. Estos adhesivos son:

  • Taninos:

Proporciona una buena adherencia y mayor tolerancia a la humedad. Como el tanino es altamente reactivo con una vida útil corta, se están desarrollando nuevos reticulantes para ser menos reactivos que el formaldehído. Incluso si se desarrollan métodos de extracción, las tasas de extracción de taninos no son económicamente rentables para la mayoría de las especies de madera porque los taninos no están disponibles en todo el mundo para uso industrial. Además, los taninos tienen una alta viscosidad, un color oscuro y una composición variable que depende de la especie, las condiciones de crecimiento y el momento de la cosecha. Las modificaciones de los taninos se centran en disminuir la viscosidad para facilitar el manejo, aumentar la vida útil de la mezcla y crear un mejor entrecruzamiento (cross-linking). En regiones donde el tanino está fácilmente disponible, el tanino proporciona una alternativa industrialmente viable para los adhesivos sintéticos para composites de madera.

El tanino ha sido utilizado como adhesivo en la producción de tableros de partículas y MDF, así como en la producción de laminados y de unión de finger-joints.

Pruebas de resistencia con adhesivos de taninos

  • Lignina:

El principal problema es su extremadamente baja reactividad, lo que conlleva largos tiempos de prensado (y mayores presiones) y, por tanto, mayores costes de producción en la fabricación de EWP. Su éxito industrial ha sido por lo tanto pequeño, aunque la lignina ha sido probablemente la materia prima más investigada para aplicaciones de adhesivos para madera. La mayor parte de la investigación se ha realizado sobre la lignina industrial procedente de los procesos de fabricación de pasta en procesos de despulpado. Los mejores resultados se han logrado reemplazando, hasta un 30 %, el fenol en las resinas PF. Se ha intentado aumentar el porcentaje de lignina industrial en la resina final a través de diferentes modificaciones. Se tiene noticia del uso de una combinación de tanino/lignina para reemplazar el fenol y de diferentes reticulantes para reemplazar el formaldehído. La lignina de los procesos de biorrefinería ha sido menos investigada. Estos tipos de lignina son típicamente más cercanos a su forma natural que los de los procesos de despulpado. Hay muchas modificaciones inexploradas y formas de usarlas como adhesivos. Sin embargo, los métodos actuales no son lo suficientemente fuertes para aumentar la reactividad de la lignina al nivel que necesita para funcionar como un adhesivo para madera.

  • Almidón:

Los adhesivos a base de almidón proporcionan muchas ventajas para las industrias de madera maciza y madera contrachapada, ya que son fáciles de manejar, son de bajo costo y tienen bajas emisiones de formaldehído. Sin embargo, la falta de reactividad, la resistencia de adhesión, la estabilidad de almacenamiento y la tolerancia al agua de los adhesivos a base de almidón los convierten en un reto cuando se consideran las aplicaciones de los paneles industriales.

  • Soja:

Los adhesivos de proteína de soja, por otro lado, tienen un futuro prometedor. El desarrollo de nuevos reticulantes y agentes de curado ha permitido que las proteínas de soja estén disponibles comercialmente en el mercado norteamericano. Unos ejemplos son:  SoyStrong y PureBond. Aunque hasta ahora sólo se utilizan paneles “verdes” premium de mayor coste, existe un mayor potencial debido al precio relativamente bajo y a la amplia disponibilidad de la proteína de soja como subproducto. Son respetuosos con el medio ambiente, relativamente fáciles de manejar, y tienen bajas temperaturas de prensado que permiten reducir los costos de producción. Sin embargo, el uso de adhesivos de soja ha estado limitado durante mucho tiempo por su baja resistencia al agua, su sensibilidad a la degradación biológica y una relativamente baja resistencia mecánica de los composites de madera que se fabrican empleando dichos adhesivos.

No obstante, Yahya Mousavi ha desarrollado un adhesivo para madera de fraguado en frío sin formaldehído e isocianato utilizando proteína de soja. Los paneles unidos con este novedoso adhesivo pasaron la prueba de ebullición de dos ciclos, que es el requisito industrial para la producción de paneles de madera para exteriores.

Conclusiones:

Los bio-adhesivos también son más respetuosos con el medio ambiente que los que contienen formaldehído. Un análisis de la cuna a la tumba realizado por un equipo de Scion, que consideró los insumos directos e indirectos y la eliminación final, encontró que incluso con sólo un 10% de contenido de adhesivo, el MDF fabricado en Nueva Zelanda con el  bio-adhesivo Ligate tuvo un impacto ambiental un 22% menor a lo largo de su ciclo de vida, en comparación con el MDF fabricado con adhesivo petroquímico. La diferencia se debió en gran medida a que el bio-adhesivo utiliza menos petróleo crudo y tiene menos emisiones de transporte asociadas con su producción, y está asociado con menos impactos en la salud humana.

Los adhesivos de base biológica que están disponibles y son asequibles para la industria de la madera sufren tres problemas principales: baja resistencia a la humedad, baja reactividad (a excepción del tanino con su alta reactividad) y bajas propiedades adhesivas, y en muchos casos son caros.

Para los adhesivos como la lignina, el almidón y la soja, parece existir un problema común hallado en toda la investigación realizada hasta ahora: la falta de reticulantes de base biológica y económicamente viables para estos adhesivos que aumenten la reactividad, las propiedades mecánicas y la estabilidad a la humedad. Entre los reticulantes sintéticos potenciales, los isocianatos parecen ser los más populares para aplicaciones basadas en la biotecnología cercanas a la comercialización, pero deben descartarse. Por lo tanto, parece que, para encontrar soluciones industrialmente viables basadas en la biotecnología, la investigación sobre adhesivos debe centrarse más en el desarrollo de nuevos reticulantes reactivos.

La resistencia al agua es un área que es particularmente desafiante; el carácter hidrófilo general inherente a la mayoría de los biopolímeros tiene que ser alterado de tal manera que la unión adhesiva final sea capaz de resistir tanto la humedad como el agua de manera suficiente.

Ya existen sistemas adhesivos híbridos (por ejemplo, colas de proteína-PF de la empresa Dynea), compuestos en parte de polímeros de base biológica, que sugieren que la transición a sistemas adhesivos más ecológicos se producirá gradualmente. La transición de la industria a adhesivos para madera totalmente ecológicos, probablemente se prolongará durante bastante tiempo. Tal vez durante 10 años.

Sin embargo, la investigación sobre adhesivos sostenibles se está expandiendo definitivamente y, a medida que surjan nuevas mejoras, su uso industrial aumentará.

 

5. Pero la madera, de manera natural, emite formaldehídos …

La madera natural contiene formaldehído detectable. Los niveles de emisión de formaldehído dependen de factores como la especie de madera, el contenido de humedad, la temperatura exterior y el tiempo de almacenamiento. Las investigaciones muestran que el formaldehído de la madera seca variaba hasta 4 veces entre las especies de coníferas y maderas duras comerciales, pero se mantenía en bajas concentraciones por debajo de 1 mg/100 g. Generalmente, las maderas blandas tienen un contenido más alto de formaldehído que las maderas duras. Mientras que las diferentes calidades de madera no parecen tener ningún efecto sobre el contenido de formaldehído, las diferencias entre la madera juvenil y la adulta se manifestaron de forma mucho más clara. El contenido más bajo de formaldehído se encontró en la madera juvenil de haya (menos de 0,15 mg/100 g) y el más alto en la madera madura de pino (alrededor de 0,70 mg/100 g). La emisión de formaldehído de la madera aumenta durante su transformación como madera aserrada y como paneles de madera (por ejemplo, tableros de partículas y tableros de fibra). Este aumento de emisiones puede atribuirse al procedimiento de procesamiento de la madera, que incluye el secado, el prensado y la termo hidrólisis (ruptura de la lignina y la celulosa con tratamiento de calor y presión). El formaldehído se emite a partir de la madera en condiciones de calor muy intenso y no se espera que sea una fuente significativa de las emisiones de los productos de madera compuesta durante el servicio normal. Los datos presentados son importantes porque los consumidores necesitan entender que las emisiones de formaldehído se producen a través de procesos de degradación natural. Por lo tanto, los productos de madera de “emisión cero” simplemente no son alcanzables con las técnicas de procesamiento actuales.

Se ha demostrado que la emisión de formaldehído de la madera maciza es transitoria, y disminuye rápidamente a niveles inferiores a los establecidos por las normas EN 717-1 (Tableros derivados de la madera. Determinación de la emisión de formaldehído. Parte 1: Emisión de formaldehído por el método de la cámara) y EN 717-2 (Tableros derivados de la madera. Determinación de la emisión de formaldehído. Parte 2: emisión de formaldehído por el método de análisis de gas).

 

6. Wood2new – Calidad del aire interior

En el marco de del proyecto Wood2new, “Competitive wood-based interior materials and systems for modern wood construction”, ya finalizado, Holzforschung Austria recopiló datos sobre el aire interior y parámetros específicos relacionados con la salud en 13 casas prefabricadas de madera recién construidas (6 construcciones de madera maciza, 6 de entramado ligero de madera y una de hormigón, representando ésta una referencia no maderera) y ocupadas a largo plazo.  Se consideraron varios tipos de construcción y ventilación (9 con ventilación mecánica).  Los parámetros observados del aire interior incluían la emisión de compuestos orgánicos volátiles (COV) y formaldehído, microorganismos transportados por el aire como levaduras y moho, partículas y datos climáticos.  Los datos médicos incluían la presión arterial y el pulso, la función pulmonar y la frecuencia de parpadeo de los ojos.  Las mediciones experimentales se completaron con una encuesta médica centrada en parámetros como la calidad del sueño, las reacciones dermatológicas, la percepción del dolor, la presión mental, la calidad de vida y el bienestar general.

La toma de muestras se realizaba siempre en los dormitorios de las casas. La primera toma de muestras tuvo lugar en la construcción de los edificios y sirvió como medida de referencia para las emisiones de los productos de la construcción.   Los muestreos subsiguientes se llevaron a cabo alrededor del momento de la mudanza y a partir de entonces a intervalos regulares (mensuales).

Todos los datos se evaluaron con respecto a la calidad del aire en interiores. La evaluación cuantitativa de las concentraciones de COV detectadas se basó en la directriz austriaca para la evaluación de la calidad del aire interior (BMLFUW 2005).

Conclusiones:

Las emisiones de COV en casas de madera recién construidas y ocupadas fueron inicialmente elevadas, independientemente del tipo de construcción y ventilación. Sin embargo, después de un período de 6 a 8 meses, las emisiones disminuyeron en su mayoría hasta un nivel medio o ligeramente elevado.  Comparando el desarrollo de TVOC de los tipos de construcción investigados, no se pudieron encontrar diferencias significativas entre la madera maciza y el entramado de madera, a pesar de que las construcciones de madera maciza resultaron en una liberación claramente mayor de terpenos.  Las emisiones de formaldehído de las construcciones de madera estuvieron consistentemente en el rango de las de la construcción de hormigón.

El uso de sistemas de ventilación controlada resultó en menores concentraciones de COV y, por lo tanto, en una mayor calidad del aire interior en comparación con la ventilación por ventanas únicamente.

La evaluación cualitativa de las emisiones de COV observadas mostró que el impacto de los productos de construcción, los suelos y los muebles es significativo al principio del período de observación. En una fase posterior, las emisiones detectadas podrían estar relacionadas principalmente con el comportamiento de los ocupantes.

Desde un punto de vista toxicológico, la mayor parte de las casas investigadas eran discretas y la calidad del aire interior se consideraba alta o satisfactoria.

Como resultado de la evaluación médica, se puede enfatizar la muy positiva autoevaluación de los participantes del estudio relacionada con la salud y el bienestar. Las personas que participaron en la prueba estaban muy satisfechas con su salud y calidad de vida a lo largo de todo el proceso. Esta percepción fue confirmada por los exámenes médicos complementarios de carácter orientador, que no dan ninguna indicación de deficiencias físicas en el campo del sistema respiratorio y cardiovascular.

 

 

Bibliografía:

Cronhjort, Yrsa & Hughes, Mark & Tulamo, Tomi & Bysheim, Kristian & Carlborg, Per & Dobianer, Karl & Fürhapper, Christina & Grüll, Gerhard & Habla, Elisabeth & Macé, Elodie & Nord, Tomas & Nore, Kristine & Nyrud, Anders & Suttie, Ed & Truskaller, Michael & Tycho, Jörgen & Weigl, Martin & Vahtikari, Katja & Verma, Ira & Zubillaga, Laura. (2017). Competitive wood-based interior materials and systems for modern wood construction Wood2New.

Grostad, Kristin & Bredesen, Ronny. (2014). EPI for Glued Laminated Timber. 9. 355-364.

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Hemmilä, Venla & Trischler, Johann & Sandberg, Dick, Bio-based adhesives for the wood industry: an opportunity for the future?

Hemmilä, Venla & Adamopoulos, Stergios & Karlsson, Olov & Kumar, Anuj. (2017). Development of sustainable bio-adhesives for engineered wood panels – A Review. RSC Advances.

Messmer, Annika & Chaudhary, Abhishek. (2015). Life cycle assessment of adhesives used in wood constructions.

Mousavi, Seyyed Yahya. (2018). The future of wood adhesive industry.

Norström, Emelie & Demircan, Deniz & Fogelström, Linda & Khabbaz, Farideh & Malmström, Eva. (2018). Green Binders for Wood Adhesives.

Salem, Mohamed & Böhm, Martin. (2013). Understanding of Formaldehyde Emissions from Solid Wood: An Overview. Bioresources. 8. 4775-4790.

Sandberg, Dick. (2016). Additives in Wood Products — Today and Future Development.

Solt, Pia & Konnerth, Johannes & Gindl-Altmutter, Wolfgang & Kantner, Wolfgang & Moser, Johann & Mitter, Roland & Van Herwijnen, Hendrikus. (2019). Technological performance of formaldehyde-free adhesive alternatives for particleboard industry. International Journal of Adhesion and Adhesives.

Weigl, Martin & Wimmer, Rupert & Sykacek, Eva & Steinwender, Martin. (2009). Wood-borne formaldehyde varying with species, wood grade, and cambial age. Forest Products Journal. 59. 88-92.

Wiesner, Felix & Klippel, Michael & Dagenais, Christian & Dunn, Andrew & Östman, Birgit & Janssens, Marc & Kagiya, Koji. (2018). Requirements for Engineered Wood Products and Their Influence on the Structural Fire Performance.

 

 

Enlaces a artículos:

Ensayo de emisión de formaldehído en tableros derivados de la madera

Formaldehyde-Emitting Wood Bonding Adhesives: Separating Fact from Fiction.

How to not come unglued: A wood adhesive story.

New glue: A New Zealand solution to a sticky problem.

Paradigm shift in the use of adhesives. A Scandinavian CLT producer chooses a central European adhesive.

 

La madera es un material de construcción natural: si se utiliza en los elementos de construcción, puede desempeñar funciones estructurales, funcionales y estéticas al mismo tiempo. El uso de la madera en la edificación, que se remonta a los tiempos más remotos, está experimentando ahora un período de fuerte expansión en virtud de la dimensión sostenible de los edificios de madera desde el punto de vista medioambiental, económico y social. Sin embargo, su uso como material de ingeniería requiere un desarrollo constante de la investigación teórica y experimental para responder adecuadamente a los problemas que ello implica. En los capítulos individuales escritos por expertos en diferentes campos, el libro pretende contribuir al conocimiento de la aplicación de la madera en la construcción.

Índice de capítulos:

  1. Grading of Low-Quality Wood for Use in Structural Elements.
  2. Wood Thermal Properties.
  3. A Finite Element Method Model for Large Strains Analysis of Timber.
  4. Flame-Retardant Systems Based on Alkoxysilanes for Wood Protection
  5. Wood-Boring Insect Control in Constructions by High Temperature and Microwaves.
  6. Exterior Wood Coatings.
  7. Wooden Reinforcement for Earth Constructions in the Castile Area of Spain.
  8. Wood-Reinforced Polymer Composites.
  9. Ductile Behavior of Timber Structures under Strong Dynamic Loads.
  10. Traditional Wooden Buildings in China.
  11. Experimental Analyses and Numerical Models of CLT Shear Walls under Cyclic Loading.

 

Referencia bibliográfica del libro:

Concu, Giovanna, editora, Wood in Civil Engineering, IntechOpen, 2017, 250 pp, ISBN: 978-953-51-2985-1.

 

En:

https://www.intechopen.com/books/wood-in-civil-engineering

La World Conference on Timber Engineering (WCTE) es un foro internacional para presentar y discutir los últimos desarrollos e innovaciones técnicas y arquitectónicas en construcción en madera, ingeniería en madera, productos de ingeniería en madera, diseño de estructuras de madera y temas relacionados.

En su reunión de 2018 en Seúl, Corea del Sur, se han perfilado unas líneas de investigación que servirán de marco para las futuras innovaciones en la construcción en madera.

Agrupados en temas, se listan los papers, unas cuantas serán esas líneas de investigación, más interesantes (con sus enlaces de descarga en formato .pdf).

 

Materiales

Sobre propiedades estructurales, clasificación y control de calidad de los materiales de madera.

Los papers más interesantes son:

Fabrication of beam-beam connections using compressed wood fasteners.

Conexiones:

Sobre el análisis estructural, modelado y diseño de conexiones, comportamiento a largo plazo, fatiga y efectos de la humedad en las conexiones.

Los papers más interesantes son:

  • Assessment of Connections in Cross-Laminated Timber Buildings Regarding Structural Robustness. El objetivo es llevar a cabo una evaluación inicial de los conectores después de la eliminación de una pared en una plataforma de construcción de madera contralaminada. Los resultados indican que los conectores de pared a pared y de piso a piso pueden fallar a niveles bajos de deflexión, lo que conduce a altas cargas de cizallamiento en el panel del piso sobre la pared removida, lo que puede provocar grietas.
  • High-Performance Connection System for Mid-Rise CLT Buildings in High Seismic Area. En este trabajo se examina la viabilidad del edificio CLT de 5 pisos con el sistema de conexión de alto rendimiento a través de pruebas y análisis estáticos.
  • Experimental Research on Hardwood Connections Loaded Perpendicular to the Grain. Conocer la capacidad de división de las vigas cargadas perpendicularmente a la fibra por medio de uniones tipo pasador es de primordial importancia en las estructuras de madera. La ecuación analítica a este respecto incluida en el Eurocódigo 5 europeo sólo depende de parámetros geométricos. Además, la expresión sólo es válida para las maderas blandas, por lo que su aplicabilidad a las maderas duras requiere una investigación particular.
  • Mechanical Characterization of Timber Structural Elements Using Integral Mechanical Attachments. Se centra en la caracterización mecánica de un elemento estructural prefabricado fabricado íntegramente con paneles de tablero de fibras orientadas (OSB) producidos por una línea totalmente robotizada. Para evitar el proceso de adhesión por razones de coste, ecológicas y de tiempo, se ha optado por el uso de OSB para la conexión de cada elemento prefabricado.

Imagen de Cedric Moutschen – MOBIC SA

 

 

Desempeño estructural:

Una amplia gama de sistemas estructurales, tales como marcos de madera pesados, marcos ligeros, arriostramientos, estructuras CLT y varios sistemas compuestos (madera-hormigón, madera-acero, madera-vidrio, etc.), desempeño a largo plazo, diseño sísmico y desarrollo de códigos para los sistemas estructurales.

Los papers más interesantes son:

  • Cross-Laminated Timber Rocking Wall with Replaceable Fuses: Validation through Full-Scale Shake Table Testing. El objetivo es probar un concepto para un nuevo sistema lateral sísmico de alto rendimiento que sea fácil de modularizar e instalar, y que pueda ser reparado rápidamente después de grandes terremotos. Los resultados de las pruebas muestran que el sistema estructural estaba libre de daños bajo los movimientos del terreno a nivel de servicio, y que experimentó daños reparables en los puntos de conexión designados para terremotos de base de diseño y terremotos de máxima consideración. En general, el sistema fue capaz de limitar la deriva residual a un nivel aceptable y proporcionar una alta capacidad de desplazamiento de carga para el sistema de construcción.

  • Experimental Seismic Response of a Full-Scale Japanese Conventional Wooden Post and Beam Building. Una casa de madera convencional japonesa de dos pisos construida con un sistema de postes y vigas fue probada en una mesa de vibración triaxial. El edificio se desempeñó de manera excelente con poco daño, incluso después de los cinco terremotos más importantes registrados en Japón.
  • Structural Robustness of Timber Buildings. Este estudio tiene como objetivo revisar los métodos de diseño para la robustez de las construcciones de madera. En primer lugar, se introducen la terminología y las definiciones. A continuación, se presenta el estado del arte de los métodos de diseño para la robustez en general. Finalmente, se discuten y comparan los métodos de diseño de las construcciones de madera con los de otros materiales de construcción. Los resultados indican que las directrices para los edificios de entramado ligero de madera son más refinadas que las de las construcciones de postes y vigas y las de madera contralaminada. En cuanto a la robustez, los dos últimos tipos de construcción presentan ciertas similitudes con los marcos de acero y los edificios prefabricados de hormigón, respectivamente.
  • Design of Timber Frame Assemblies Under Standard Fire Conditions – a Proposal for the Next Revision of en 1995-1-2. En la actualidad, el Eurocódigo 5 Parte 1-2 proporciona un modelo para el diseño del fuego de la función portante de los conjuntos de marcos de madera con cavidades que están rellenas con aislamientos de lana de roca. Este modelo está limitado a 60 minutos de resistencia al fuego. Recientemente se ha propuesto un enfoque de diseño mejorado. Este enfoque tiene el potencial de considerar la contribución, en términos de capacidad de carga de los miembros de madera en condiciones de fuego, proporcionada por cualquier producto de aislamiento de cavidades.

 

Desempeño y gestión de edificios:

Sobre la calidad del aire interior (IAQ), acústica (aislamiento acústico) y resistencia al fuego de los componentes y sistemas del edificio, tecnología de operación y mantenimiento del edificio.

Los papers más interesantes son:

  • Wood as a Climate Buffer in a Discount Grocery Store. Se usa la madera que, con su masa higrotérmica que absorbe y libera humedad, puede amortiguar la humedad interior y, por ende, regular el clima interior de un edificio.
  • Maintenance Systems and Costs for Wooden Facades. El objetivo es evaluar algunas soluciones de envolventes con respecto a los costes y beneficios del mantenimiento que proporcionan en la fase de diseño, con el fin de definir una serie de posibles soluciones y sus costes relacionados.
  • Fire Safety of Façades in Medium and High-Rise Wood Building: the French Experience. Presenta los conocimientos adquiridos en Francia a través de un amplio proyecto de investigación nacional aún en curso, durante el cual se realizaron ensayos de incendio de fachadas de madera con diferentes materiales de revestimiento, tratamientos superficiales, barreras de cavidad, materiales aislantes y estructuras. El papel se centra en sistemas de revestimiento con diferentes clases de reacción al fuego colocados en estructuras de madera con huecos de aire detrás de los revestimientos exteriores. Por último, el presente documento describe las directrices aprobadas recientemente por las autoridades públicas francesas en febrero de 2017 y ofrece perspectivas para el desarrollo de modelos numéricos capaces de captar el comportamiento de la propagación del fuego en una fachada combustible.

Cavity barrier with overhang fixed at each level of the façade

  • Developing an Event Tree for Probabilistic Moisture Risk Analysis of Urban Tall Timber Buildings. Los edificios altos están particularmente expuestos a las altas presiones del viento combinadas con la lluvia torrencial, se construyen en más tiempo y su mantenimiento de su envolvente es más problemático.
  • Adequate Impact Sound Protection in Light Construction and Solid Floors – Sequence of Layers. Materials Selection and Dimensioning. Basándose en los códigos europeos OENORM y DIN sobre requisitos de ruido de impacto con valores entre 50 dB y 46 dB en edificios residenciales de varias plantas, se enumeran las construcciones de suelo que pueden cumplir estos requisitos. La comparación entre la construcción ligera y los suelos macizos pesados revela que se requieren diferentes dimensiones y materiales en cada una de las capas. Cuando se construye como una estructura de piso flotante, es más fácil lograr valores adecuados de protección acústica con pisos pesados, debido a su gran masa y rigidez a la flexión. En este caso, el ajuste acústico puede realizarse fácilmente. En suelos de construcción ligeros, la masa de área relativamente pequeña y la rigidez a la flexión en el suelo en bruto constituye una desventaja en términos de absorción del ruido de impacto.
  • Assessing the Adhesive Performance in CLT Exposed to Fire. El adhesivo utilizado en las líneas de unión de CLT juega un papel importante en el diseño del fuego. Sin embargo, en la actualidad, las normas europeas no proporcionan un método de ensayo para evaluar el comportamiento del adhesivo en el CLT expuesto al fuego. En este trabajo se presentan una serie de ensayos de incendio realizados con paneles CLT encolados con diferentes adhesivos.

 

Edificios altos de madera:

Sobre los edificios altos de madera, diseño estructural, desarrollo de códigos, sistemas estructurales innovadores para edificios altos y de varios pisos de madera, diseño y construcción integrados para edificios altos de madera.

Los papers más interesantes son:

The Oak Tower

  • Prefabricated Timber-Framed Façade Elements on High-Rise Residential Buildings – Possible or Not?. En esta publicación se discutirá si los elementos prefabricados de madera para fachadas se pueden utilizar también en edificios de gran altura y de qué manera. Se desarrolló un escenario de prueba para evaluar el comportamiento del material combustible madera dentro del sistema de fachada y para permitir su uso seguro en un edificio de gran altura.
  • Recent Developments in Global Cross-Laminated Timber (CLT) Market. El objetivo de este proyecto era ayudar al desarrollo de la industria de CLT proporcionando información sobre la estructura del sector global, el potencial de producción, el perfil de producción, la diversidad interna, la competitividad, los enfoques de la capacidad de innovación y los obstáculos que se perciben para una mayor expansión. Los datos recogidos de las encuestas de los fabricantes de CLT se complementan con información obtenida de otras fuentes, incluyendo visitas a las instalaciones y entrevistas. La principal conclusión es que la industria manufacturera de CLT es muy diversa y única en el sector forestal orientado a los productos básicos, ya que la mayor parte de su producción está hecha a medida para proyectos específicos. La mayor parte del CLT se produce para viviendas multifamiliares de tamaño pequeño a mediano, estructuras públicas e industriales. Existe un alto nivel de colaboración a lo largo de la cadena de suministro de CLT, incluida la integración vertical. Casi un tercio de los encuestados están involucrados en la construcción de edificios.

 

Impacto ambiental y energía:

Sobre un entorno residencial sostenible y respetuoso con el medio ambiente en edificios de madera, evaluación del ciclo de vida, eficiencia energética, tecnologías de viviendas de energía pasiva y de energía neta cero.

Los papers más interesantes son:

  • Circular Engineering – The Future Generation in Timber. El Equipo de Madera de Berlín de la empresa de ingeniería Arup comenzó a trabajar en la creación de herramientas de diseño de ingeniería circular. Arup pretende crear una caja de herramientas en el Modelado de Información de Edificios (BIM) para poder diseñar un edificio de madera utilizando sistemas o elementos probados. Mientras que la idea de Circular Building es localizar a partir de una base de datos y utilizar material de construcción de otros proyectos para construir nuevas estructuras, la Ingeniería Circular va un paso más allá, alimentando la base de datos con material virtual para permitir el diseño y la construcción digital. Estos nuevos edificios de ingeniería circular permitirían reutilizar todos sus elementos constructivos al final de su vida útil.
  • Thermal Activation of Solid Timber Elements for Indoor Climate Control. El objetivo final es el desarrollo de un panel de pared CLT que incluya aplicaciones de calefacción y refrigeración en interiores.

CLT element with air ducts in the production line before gluing.

 

Estructuras tradicionales e históricas:

Sobre la rehabilitación, reciclaje y rehabilitación de edificios y estructuras históricas, monitoreo del comportamiento estructural y propiedades culturales de los edificios de madera tradicionales.

Los papers más interesantes son:

Finnish vernacular architecture – Imagen de Soma Sato

 

Educación y Tendencias Futuras:

Sobre la enseñanza y políticas para la ingeniería de la madera, resurgimiento de la madera como principal material de construcción en la construcción contemporánea, herramientas de diseño y formación, estrategias de la industria para aumentar y mejorar el uso de la madera en las construcciones modernas.

Los papers más interesantes son:

The TRE3 Research Project

Grishell de eucalipto en el Campus Terra de la Universidad de Santiago de Compostel

THE CASE FOR INTELLIGENT TIMBER CONSTRUCTION SOLUTIONS

USE OF PARAMETRIC TOOLS TO DESIGN AND BUILD COMPLEX WOOD STRUCTURES