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

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

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

 

Elementos lineales de madera:

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

 

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

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

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

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

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

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

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

 

Thomas Müller

Foto: Thomas Müller

Bloques o piezas de materiales derivados de la madera.

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

Un buen ejemplo es el proyecto The Box house.

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

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

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

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

Aquí hay un video.

Paneles/módulos.

 

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Vigas laminadas forradas con tablillas de iroko

 

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

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

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

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

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

Se consigue una construcción muy estanca y aislada.

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

Imagen de Lloyd Alter

 

Estructuras + piezas

 

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

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

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

 

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

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

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

Más información aquí.

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

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

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

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

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

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

 

 

La madera se agrieta y sabemos, perfectamente, que es habitual en la madera maciza aserrada, sobre todo en las grandes escuadrías. Y, también, en la madera laminada encolada (MLE), pero bastante menos. Aun así, por diversas circunstancias, la MLE puede agrietarse hasta tal punto cuando, alarmados, nos preguntamos si las grietas pueden comprometer la seguridad estructural. Y cómo pueden ser reparadas.

Grietas en la MLE

Cómo son de frecuentes las grietas y porqué se originan, nos dicen Philipp Dietsch et al.[1]:

Las estructuras de madera, cuando se diseñan, construyen y mantienen adecuadamente, pueden durar siglos, como demuestran muchos ejemplos en todo el mundo. Pero desafortunadamente, no todas las estructuras cumplen con estos requisitos de diseño, construcción y mantenimiento. El daño más frecuente que afecta a la integridad de la sección transversal es el agrietamiento, véase la siguiente figura:

Las grietas (cracks, en inglés) son una forma de alivio de la tensión y no deben confundirse con las grietas debidas al secado (checks, en inglés). La razón de la aparición de las grietas (cracks) en la dirección de la fibra de la madera es la muy baja resistencia a la tracción perpendicular a la fibra (la relación de la resistencia perpendicular a la fibra en la madera laminada encolada varía entre 1/30 y 1/50). Las tensiones de tracción perpendiculares a la fibra en los elementos de madera laminada pueden ser generadas por varios mecanismos: carga externa; tensiones internas debidas a fuerzas de desviación en, por ejemplo, barras curvas; contracción desigual de la sección transversal debido a cambios, o gradiente en el contenido de humedad.

En la evaluación de las grietas, sigue diciendo Dietsch:

Para evaluar las consecuencias de una grieta en la integridad estructural del elemento de madera, es esencial disponer de información sobre las dimensiones de la grieta (longitud, anchura y profundidad) y especialmente la posición dentro del elemento estructural. Esto incluye el sistema estructural, la relevancia del elemento estructural, así como las condiciones de uso del edificio y las condiciones ambientales límite para determinar las causas y posibles consecuencias de las grietas. La determinación de las dimensiones de las grietas ayuda a evaluar la sección transversal residual restante de los elementos estructurales. En este contexto, la profundidad de la grieta es de particular importancia, ya que indica la sección transversal residual para las tensiones de transferencia. Algunas publicaciones indican las profundidades de fisura permitidas para dichas áreas, por ejemplo, […], pero las dimensiones y la ubicación de las fisuras medidas deben evaluarse individualmente para cada estructura. Al considerar las condiciones de contorno estructural, se debe diferenciar entre grietas en áreas de alto cizallamiento y áreas de alta tensión perpendiculares a las tensiones de la fibra, […].

También es relevante si las grietas aparecen predominantemente o con cierta frecuencia en la madera o en la línea de pegado. Una grieta en la vecindad directa de la línea de pegamento no es en todos los casos una indicación de problemas de adherencia o cohesión. El material de madera en las proximidades de las líneas de encolado es la parte más débil de la lámina debido al corte de las fibras durante el aserrado. Además, hay una discontinuidad entre la densidad y también entre las deformaciones inducidas por la humedad entre las láminas adyacentes. A menudo las grietas se producen en la capa límite junto a la línea de pegamento, pero dentro de la madera. Por lo tanto, la grieta debe ser investigada cuidadosamente antes de sacar conclusiones sobre los mecanismos de fallo.

 

Según Steffen Franke et al.[2]:

l tipo de fallo más común, [de las vigas gran vano], se observó como la aparición de grietas (cracks) en la dirección de la fibra. La variación del clima circundante en una viga de madera cambia el contenido de humedad y conduce a la contracción o hinchazón de la sección transversal. Distribuciones no uniformes del contenido de humedad sobre la sección transversal y/o deformaciones de retención conducen a tensiones internas y, si se excede la resistencia del material, a grietas en la sección transversal que pueden reducir significativamente la capacidad, […]. Para determinar la influencia de las grietas en las vigas de madera sobre la capacidad de carga o la rigidez no se conocen métodos completos. […]

La cantidad y distribución de las grietas depende de varios factores, como la calidad de la madera y de la cola, los defectos, la situación de carga o la forma de la viga. En cuanto a la distribución de las grietas en las vigas de madera, se puede encontrar un resumen de sus características en la siguiente tabla:

Causa de la grieta Localización/Cantidad Longitud/Ratio de profundidad* Casos
Conscentración de tensiones (Contracción restringida, nudos, fuerzas transversales, …) En la zona de la singularidad / Individual 1-10 m / principalmente 1,0 35,00%
Cambios de clima normales Aleatorio / Numerosos 0,1 – 1 m / 01, a 0,4 33,00%
Calidad de la pieza (línea de cola o uniones dentadas) En la zona del defecto / Dependiendo de su extensión 17,00%
Sobrecargas (Tensiones de cizallamiento o flexión) Varios / De uno a varios 1 m / principalmente 1,0 15,00%
* Relación entre la profundidad de la grieta y el ancho de la viga.

Nota: El fallo bajo tensión perpendicular a la fibra en las vigas laminadas debe distinguirse del fallo de delaminación dentro de las líneas de encolado […]

 

Una guía interesante para afrontar este problema son unas normas profesionales del Sindicato Nacional de Madera Laminada (SNBL) de Francia, concretamente la Nota Técnica titulada “Nota 1: Estructuras de madera laminada – Recomendaciones para la reparación de madera laminada estructural con grietas o fendas“. Este último permite evaluar la extensión de las grietas de las vigas laminadas e indica las reparaciones que se pueden realizar.

Esta Nota Técnica se puede descargar aquí, previo registro para profesionales.

La Nota Técnica se aplica a las estructuras pertenecientes a las clases de servicio 1 y 2 en el sentido del Eurocódigo 5, para las estructuras de la clase de servicio 3, debe realizarse un estudio especial.

La reparación de grietas o fisuras in situ debe ser realizada por empresas cualificadas y competentes con experiencia en el diagnóstico y la implementación de uno (o más) sistemas de reparación.

La reparación de las uniones dentadas (o finger-joint) no está cubierta por esta nota.

Una grieta se caracteriza por:

– Su longitud.

– Su anchura (a veces llamada apertura o espesor).

– Su profundidad.

La nota técnica describe tres tipos de grietas:

  • Grietas pequeñas y no dañinas.
  • Grietas mayores o menores pero susceptibles de cambiar debido a su ubicación o a tensiones particulares.
  • Más grandes o pasantes. Dado que este tipo de grieta requiere un estudio específico, la nota técnica no trata de los procedimientos para su reparación.

1. Las grietas pequeñas y no dañinas:

Grietas pequeñas y no dañinas_foto

Grietas pequeñas y no dañinas

Dice la Nota Técnica:

Las grietas de esta categoría tienen una profundidad de 1/6 o menos de la anchura “b” de las piezas (no superior a 2,5 cm) y una longitud de unos 2 metros (no superior al 20% de la longitud de la viga), que se produzcan en la madera o en los planos de encolado. Si estas grietas están presentes en ambos lados de la viga y cara a cara o en áreas adyacentes (esto se considera así si las zonas estén separadas por menos de la mitad de la longitud máxima de la zona de fisuración afectada (véase la figura 1), la profundidad máxima de las grietas no debe ser superior a b/12).

 A esta categoría pertenecen las fisuras de las tablas elementales, las irregularidades en la adhesión debidas a la falta de espesor en el borde de la tabla (limitado a 1 mm de abertura) y las fisuras contrariadas por contracción de los elementos laminados.

[…]

Casos de grietas múltiples menores:

Estas grietas, de unos pocos centímetros de longitud y unos pocos milímetros de profundidad, pueden distribuirse a lo largo de toda la altura de la viga y a ambos lados. Estas grietas no requieren reparación estructural.

Grietas en el canto

En general, las grietas que aparecen en los cantos de vigas o pilares en la anchura “b” y que tienen las mismas características que en el párrafo anterior pertenecen a esta categoría y, por lo tanto, pueden ser tratadas de la misma manera.

A menudo aparecen durante la fabricación y se deben a la contracción natural de la madera o a una presión débil en las uniones dentadas.

Grietas en los extremos de las vigas o láminas

Como los extremos de las vigas son particularmente sensibles a la absorción de humedad, pueden mostrar grietas en la cara expuesta de las láminas. Este caso es particularmente común en los pilares para exteriores.

Cuando estas grietas no afectan al funcionamiento de las uniones, no requieren ninguna reparación especial. Se sugiere que, en caso de un alto riesgo de variación termo higrométrica en estas áreas, los extremos de las vigas deben estar protegidos por cualquier dispositivo apropiado. Se recuerda que este documento no se aplica tal cual a las construcciones de la clase de servicio 3.

Este tipo de grietas no necesitan ser reparados y pueden ser simplemente rellenados con pasta de madera o resina epoxi.

 

2. Las grietas importantes o menores que se espera que evolucionen.

Grietas significativas o menores_foto

Grietas significativas o menores

Dice la Nota Técnica:

Las grietas de esta categoría son paralelas a los planos de encolado, en la madera o en el plano de encolado, de mayores dimensiones que las anteriores y que no superan las siguientes características dimensionales:

– Longitud < ¼ Longitud de la viga y limitada a 3 m individualmente.

– Apertura (a veces llamada espesor) < 5 mm en período seco y limitada a 9 mm.

– Profundidad < b/3.

Cuando hay varias grietas, deben estar separadas entre ellas por lo menos 5 láminas. Se excluyen de esta categoría las grietas que se encuentran en las zonas de ensamblaje o delante de una muesca.

Si estas grietas están presentes a ambos lados de la viga y cara a cara o en áreas adyacentes (se considera que éste es el caso si las áreas están separadas por menos de la mitad de la longitud más larga del área de agrietamiento en cuestión, entonces la profundidad máxima de las grietas no debe exceder de b/6).

Estas grietas no deben afectar a las uniones dentadas (finger-joint). En caso necesario, debería realizarse un estudio.

Las grietas importantes no deben dañar las uniones dentadas

Estas grietas reducen la resistencia de la madera laminada encolada y pueden ser reparadas mediante inyección de resina epoxi, según especificaciones validadas por una oficina de control.

 

3. Las grietas más importantes o pasantes

Grietas más grandes o pasantes

Son las grietas de contracción contrapuestas, las grietas inclinadas que se propagan a través de varias láminas, así como las grietas localizadas en las áreas de ensamblaje, en las proximidades de una muesca o en la extensión de una junta dentada, requieren un estudio especial debido a que a menudo son el resultado de un infra dimensionamiento inicial de la estructura y / o de un defecto en la calidad de la madera.

Dice la Nota Técnica:

Antes de cualquier reparación, se debe analizar el origen de las grietas.

Para esta categoría de grietas, las investigaciones a realizar deben ser más completas y tener en cuenta cuando se conozcan las condiciones de fabricación. Sólo un estudio cuantitativo puede validar los protocolos de reparación previstos y destinados a restablecer el funcionamiento normal de la estructura y, en su caso, el apuntalamiento temporal.

Los protocolos de reparación y refuerzo deben ser objeto de especificaciones específicas justificadas mediante cálculo (norma Eurocódigo 5 y/o especificaciones validadas por una oficina de control): inyección de resina y/o zunchado (frettage) mediante varillas de anclaje profundo, varillas encoladas o bridas.

Frettage

En la siguiente tabla se resume la Nota Técnica:

Tipo de grietas consideradas Tipo de reparación Ventajas Inconvenientes
Grietas menores o no dañinas (en el canto; en las testas de vigas o láminas) Rellenado estético Simple y estético No estructural
Grietas significativas o menores y que probablemente evolucionarán Reparación por inyección de resina Simple y estético. Restaura la inercia Resistencia al fuego. Hay que dominar bien las especificaciones del proceso.
Grietas significativas o menores/Grietas más significativas o pasantes* Zunchado (frettage) por varillas de anclaje profundo Estético. Resistencia al fuego. Códigos de cálculo existentes Coste. Colocación en obra a veces difícil.
Grietas significativas o menores/Grietas más significativas o pasantes* Zunchado (frettage) por varillas encoladas Estético. Resistencia. Coste. Las especificaciones para una implementación son complejas. Resistencia al fuego.
Grietas significativas o menores/Grietas más significativas o pasantes* Zunchado (frettage) por placas o bridas Colocación en obra. Coste No estético
* En el caso de grietas más significvativas o pasantes, un estudio cuantitativo debe validar el protocolo de reparación previsto.

 

La reparación de las grietas

Según Lehringer y Salzgeber[3], hay una metodología para la reparación de las grietas:

l criterio más importante para el éxito de la reparación de grietas mediante inyección adhesiva es la obtención de una unión integral entre la madera y el adhesivo. Además de garantizar la idoneidad general del adhesivo, también se deben seleccionar las condiciones de procesamiento adecuadas. En particular, es importante asegurarse de que las superficies que se van a pegar sean de la calidad requerida y de que se aplique la técnica correcta; se evitarán defectos, como bolsas de aire. La tecnología adhesiva aplicada debe considerarse como un sistema único e integrado, cuya planificación y ejecución se confía a expertos o, al menos, se lleva a cabo bajo su supervisión.

Como en el caso de otros métodos de refuerzo, el efecto barrera de las juntas pegadas (gruesas) contra la entrada de agua y vapor de agua también debe ser considerado durante la planificación. Las grandes fluctuaciones de humedad, que dan lugar a cambios significativos en el comportamiento de contracción e hinchazón, pueden dar lugar a un mayor riesgo de delaminación en las zonas afectadas.

La reparación de grietas en vigas de madera laminada requiere un enfoque integral y planificado que luego se ejecuta con una aplicación concienzuda. Las uniones adhesivas deben realizarse con el mayor cuidado. Los posibles defectos de encolado son muy difíciles de identificar una vez finalizado el trabajo y pueden tener graves consecuencias.

Antes de comenzar los trabajos de reparación, un experto en la materia debe realizar una evaluación exhaustiva de los daños, quien, en consulta con el ingeniero de reparación responsable, debe determinar la viabilidad de la reparación y preparar un concepto de sistema de reparación adecuado. Este concepto debe contener información relativa a los siguientes puntos (según el Código de Práctica “Sanierung von BS-Holzbauteilen”):

– Geometría del edificio, patrones de tensión transmitidos y absorbidos por los componentes de madera que soportan la carga.

– Extensión de los daños, prestando especial atención a los registros de grietas.

– Información relativa a las áreas que requieren reparación, con determinación de los procesos y materiales a emplear.

– Cuando proceda, información relativa a la capacidad de carga de los cimientos o del suelo (capacidad de soportar ayudas de accesibilidad, ascensores, etc., y las tensiones derivadas de los soportes ajustables instalados para prensar los componentes a su forma original).

 

Y, por último, se muestran las instrucciones paso a paso para la reparación de grietas, según lo prescrito por el Código de Práctica Sanierung von BS-Holzbauteilen de la Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V. (un grupo de estudio de la asociación alemana de fabricantes de madera maciza encolada estructural):

  1. Preparación

– Evaluación de la(s) grieta(s).

– Medición de la humedad de la madera.

– Decisión de si la grieta puede ser reparada en un solo paso o en secciones escalonadas.

  1. Mecanizado de grietas para generar una superficie de unión limpia, si es necesario.

– Utilizar una sierra circular manual o una fresadora manual.

– Cortar hasta el fondo de la grieta si es posible.

– Ancho de la ranura al menos hasta el ancho máximo de la grieta.

  1. Limpieza de las grietas/juntas

– Soplar las grietas/juntas (nota: ¡asegurarse de trabajar sólo con aire comprimido seco y desaceitado!).

  1. Soporte/apuntalamiento/apriete con sargentos desde el lado inferior del elemento a reconstruir

– Consecución del mayor cierre posible de la grieta. A continuación, soltar ligeramente (aprox. 2 mm).

  1. Sellado, tapado o relleno de grietas/juntas con…

Cinta adhesiva

– Utilice cinta adhesiva transparente para observar mejor el flujo de material.

– Además, asegure la cinta adhesiva en los laterales con cinta de fijación de alta resistencia.

Compuesto para espátulas (p. ej. PURBOND RE 3040)

– Aplicar mediante espátula hasta una profundidad aproximada de 5 mm dentro de la grieta.

– Cinta adhesiva/máscara adicional a lo largo de los bordes de la grieta reduce la necesidad de volver a trabajar.

  1. Perforación de agujeros de llenado y ventilación

– A Intervalos de 10-30 cm, dependiendo del ancho de la grieta.

– Aprox. 2-3 cm de profundidad: diámetro correspondiente al tamaño de la boquilla de inyección.

– Alternativa: taladrar en diagonal desde arriba.

  1. Inyección con adhesivo adecuado

– Preparación de una muestra de referencia del adhesivo para su archivo/retención.

– Realizar el trabajo de inyección en tramos de un taladro a otro, paso a paso.

– En el caso de grietas que no discurren horizontalmente, trabajar siempre de abajo hacia arriba.

– Espere en cada caso a que el adhesivo salga por el siguiente orificio taladrado.

– Ejemplo de un sistema de inyección con agujeros taladrados en ángulo (sellado con tiras adhesivas y reforzado con tiras de madera contrachapada).

  1. Cierre de los agujeros taladrados

– Encintado de perforaciones con dispositivos de cierre adecuados, p. ej. con tacos de madera lisos.

  1. Comprobación de la calidad de la unión adhesiva

– Después del endurecimiento completo del adhesivo, extracción de los núcleos de perforación en lugares adecuados y ensayo de cizallamiento de bloques según EN 392.

  1. Limpieza y repaso de la superficie donde sea necesario
  2. Mantenimiento de registros

– Observar el tipo de daño y la descripción exacta de las grietas encontradas (número de grietas, dimensiones, posición, estado de la superficie de las grietas, por ejemplo, si son lisas, fibrosas, limpias o sucias).

– Observación del clima interior (temperatura, humedad relativa).

– Observar la temperatura y el contenido de humedad de los componentes de la madera en las inmediaciones de la grieta.

– Toma de nota del proceso de mezcla.

– Observación de las cantidades de adhesivo y de las proporciones de mezcla.

– Observar el inicio de la inyección de adhesivo y el final del proceso.

– Tomar nota de las cantidades utilizadas para cada grieta individual o grupo de grietas.

– Observar cualquier desviación del procedimiento previsto y otros sucesos significativos.

– Preparación de muestras de adhesivos de referencia para la retención.

– Retención de registros durante 20 años.

 

En el blog de AITIM Informa se puede solicitar una consulta sobre un problema que se tenga en un proyecto de construcción en madera.

 

 

 

 

[1] Dietsch P., Tannert, Th., Assessing the integrity of glued-laminated timber elements, Alemania, 2015.

[2] Franke,S., Franke, B,, y Harte, A. M., “Reinforcement of timber beams”,  en Harte, A.M. & Dietsch, Philipp., Reinforcement of Timber Structures – A state-of-the-art report, Shaker Verlag, Alemania, 2015.

[3] Lehringer, Ch., Salzgeber, D., “Repair of cracks and delaminations in glued laminated timber”, en Franke, S., Franke, B., COST Workshop – Highly Performing Timber Structures: Reliability, Assessment, Monitoring and Strengthening, Bern University of Applied Sciences, COST Action FP1101, Berna, Suiza, 2014.

 

Este libro evoca la pasión de Thomas Büchi por la madera, pero es más que eso. Es una verdadera declaración de fe en la vida, una súplica para emprender con paciencia e incluso con abnegación. Sus idas y venidas entre el pasado, el presente y el futuro son sorprendentes e inseparables. Se basan en una moral de reconocimiento y en la inteligencia para tenerla en cuenta para protegerse de los errores, para progresar y para innovar. Después de un ascenso loco, Thomas Büchi nos habla de su amor por la madera desde lo alto del Matterhorn. Los proyectos de los ancianos que lo hicieron vibrar, las obras maestras de los Compagnons, Notre-Dame de Paris, la Sainte-Chapelle o la Torre Eiffel.

En este libro, Thomas Büchi nos lleva en un viaje a través de sus excepcionales logros contándonos sus historias y anécdotas con sabor. Algunos te hacen sonreír, otros te sorprenden. Así, el pabellón 7 de Palexpo y la madera que nadie quería en ese momento. La aventura milagrosa del Palacio del Equilibrio, la esfera gigante de la Expo 2002 de Neuchâtel. El reloj de arena del Milenio, emblema del tiempo y entrada de Ginebra en el tercer milenio, la “Broken Chair” de la Plaza de las Naciones, símbolo mundial de la acción contra las minas, o el Refugio del Goûter en el Mont-Blanc, un sitio de posada extrema situado a una altitud de 3.850 m en la cima de una aguja rocosa y vertiginosa.

A lo largo de las páginas, descubrimos en la magia de las historias que la madera es bella para todos. Despierta nuestros sentidos. Nos gusta mirarlo, sentirlo, tocarlo. Hoy, Thomas Büchi nos muestra que la madera es un material del futuro que puede afrontar los mayores retos tecnológicos. Con ella, el desarrollo sostenible llega a lo más alto. ¿Y si acabamos de descubrir la profesión más bella del mundo?

Thomas Büchi nació en 1958. Desde muy joven se apasionó por la madera y la historia, y en 1978 completó con éxito su aprendizaje como carpintero, seguido un año más tarde por el de carpintero de armar. Mientras trabajaba en una empresa, continuó sus estudios en la Escuela Suiza de la Madera de Biel y obtuvo su diploma de maestro carpintero. En 1991, fundó la empresa de ingeniería de Charpente Concept, que ahora tiene cuatro sucursales en Ginebra, París, Morges y Saint-Pierre-en-Faucigny. Comprometido con la política, fue miembro del Gran Consejo de Ginebra y, actualmente, es copresidente de la Asamblea Constituyente.

 

Referencia bibliográfica del libro:

Büchi, Thomas, Valerie Duby, Le bois, ma passion, éditions Slatkine, Génova, 2011, 192 pp, ISBN: 978-2832104-76-7.

Actualmente no disponible aquí, Pero sí en Amazon.

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

Es una selección personal de los que, a mi entender, con sostenida regularidad, contenidos interesantes y buen estilo hacen una buena labor divulgativa sobre la construcción en madera. Por orden alfabético:

  • El blog de 100 x 100 Madera refleja su actividad como constructor de casas pasivas de variados sistemas constructivos.
  • AITIM informa, es el blog de la AITIM informar y debatir sobre la madera y sus aplicaciones, dirigido a técnicos, prescriptores y aplicadores. Con muy variados contenidos técnicos para los profesionales de la construcción y, también, para los particulares.
  • El blog de Arquima Madera refleja su actividad como constructor de casas pasivas de variados sistemas constructivos.
  • El blog de la revista de Arquitectura y madera, dirigida a todos los profesionales que quieran conocer las nuevas obras en madera de arquitectos, nuevas tendencias y diseño, artículos técnicos, entrevistas, etc.
  • El Blog técnico de la madera, de la empresa Madergia, da a conocer las posibilidades de la madera como material de arquitectura y construcción sostenible.
  • Espacios en madera, del Grupo Gubia, aúna arquitectura en madera y diseño.
  • El blog de House Hábitat refleja su actividad como constructor de casas pasivas de variados sistemas constructivos.
  • Maderame es un portal web con todo lo relacionado con el mundo de la madera: bricolaje, maderas, materiales, construcción, herramientas…
  • Maderea, es el blog del del primer portal de la industria de la madera, que ayuda a empresas y particulares a encontrar clientes y proveedores y facilita el acceso a la información del sector.
  • Madera y Construcción, de la empresa FINSA, divulga los beneficios de la buena arquitectura en madera sostenible.
  • El blog de Mizuage Arquitectura contempla la construcción en madera aunando Passivhaus como casas de entramado ligero.
  • El blog de The Cambium Design ofrece una personal y amena visión de la madera. Pero parece ser que su creadora continua su labor en el estudio de ingeniería de la madera Escuadría, cuyo blog promete buenos artículos sobre el diseño y cálculo de estructuras de madera.
  • Toca Madera, el blog de una arquitecta que surge con la intención de ser una herramienta para muchas personas del sector de la construcción, que desconocen las utilidades de la madera como material constructivo.

A todos ellos mi reconocimiento por su labor. Y cada día aprendo de ellos, gracias.