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

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

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

Pero antes, una breve introducción:

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

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

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

 

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

The New Carbon Architecture Building Out of Sky

 

  • Estructural

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

El CLT tiene hasta siete veces la resistencia del hormigón.

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

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

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

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

El edificio Stadthaus – Waugh Thisleton Architects

La robustez:

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

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

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

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

Blast Tests – Imagen de Woodworks

Las estructuras híbridas:

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

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

SOM – hormigón

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

SOM – acero

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

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

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

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

Edificio T3 – interior

  • Arquitectura:

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

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

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

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

 

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

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

 

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

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

 

El auge de las viviendas de media altura:

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

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

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

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

 

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

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

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

Arbora – Imagen de Arbora

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

 

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

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

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

 

Sistemas constructivos en CLT:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

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

 

  • Viento

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

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

 

  • Seísmo

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

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

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

 

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

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

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

 

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

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

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

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

 

El tets de Katerra:

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

La plataforma de Katerra – Imagen de Katerra

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

Detalles – imagen de Katerra

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

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

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

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

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

 

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

Rocking wall – imagen de Structrure Craft

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

 

 

 

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

 

 

Los políticos, arquitectos y científicos de madera cada vez pregonan la madera como una tecnología de construcción que salva a la Tierra, pero no todo el mundo está de acuerdo.

 

Madera Estructural® les ofrece la traducción de un artículo, interesante por su controversia, publicado en Co.Design por Kelsey Campbell-Dollaghan el pasado día 18 de mayo:

 

Las ciudades están conformadas por el fuego. De Chicago a San Francisco, enormes extensiones de tejido urbano fueron borrados por accidente en el siglo XIX. Sin embrago, estos terribles desastres hicieron más que despejar el camino para un nuevo desarrollo. También contribuyeron a estimular los códigos de construcción que prohibió el uso de un material de construcción especialmente peligroso: la madera.

Más de un siglo después, se está llevando a cabo una inversión masiva. Un rascacielos de 80 pisos de madera está siendo propuesto por los arquitectos británicos. Los arquitectos en los EE.UU. están en una carrera para hacerse con el título del edificio de madera más alto del país. En otras partes del mundo, los estudiantes de arquitectura se inscriben en programas centrados solamente en la tecnología de la construcción en madera. El gobierno federal está canalizando dinero en la promoción de la madera en altos edificios urbanos.

Impulsado por la industria de productos de madera (un mercado de 200 mil millones de dólares, si se incluye el papel), los problemas de sostenibilidad, y las ideas emergentes de ciencia de la construcción, los edificios de madera ya no son artefactos pastorales. Según muchos científicos y arquitectos -y no pocos grupos de presión de madera- son el futuro. Pero no todo el mundo está de acuerdo.

 

LA ARQUITECTURA

Incluso si usted no vive en Minneapolis, es fácil seguir el progreso en el 316 de la Tercera Avenida Norte, una obra de construcción a tres cuadras de la orilla del río Mississippi. Usted puede ver el progreso del trabajo a través de una cámara siempre sobre la zona de trabajo, o echa un vistazo a material filmado por aviones no tripulados de la empresa de ingeniería de la madera StructureCraft, o incluso ver la vista desde una GoPro de la empresa montado en un panel estructural en tanto se izaba a su lugar.

Hay una buena razón para esta documentación cuidadosa. Este es el sitio de T3, un proyecto para construir el primer edificio de “madera masiva” en los Estados Unidos, como MinnPost informó este año. El T3 es una prueba de fuego para ver si una tecnología de construcción que ha visto la adopción de Escandinavia, Europa Central, y Japón puede encontrar un mercado en los EE.UU.

El desafío actual es una situación del huevo y la gallina“, escribe Michael Green, el arquitecto de la Columbia Británica detrás del proyecto y el defensor de la arquitectura de madera, por correo electrónico. “Es difícil educar a la gente en la nueva tecnología de la madera rápidamente cuando hay tan pocos expertos a los que recurrir.” Green, cuya charla TED sobre los rascacielos de madera ha sido visto más de un millón de veces (no es poca cosa para una conferencia sobre arquitectura), se ha convertido en un experto en edificios de madera y el tenso proceso de acceder a ellos más allá de los códigos de construcción obsoletos en los EE.UU.

Cuando se termine este año, el T3 ofrecerá espacio para oficinas de alta gama con una gran historia de fondo: sus siete pisos son soportados por vigas de madera maciza y paneles muy diferentes de cualquier cosa que usted encontrará en una casa de fin de semana. Los elementos estructurales se crean mediante la laminación de piezas de madera unidas, con cola o clavos, para crear enormes vigas de madera que son más fuertes que el acero en peso -un tipo de tecnologías de la construcción conocidas como “madera laminada cruzada“, o CLT. El T3 tendrá 11 pies de altura y ventanas de cristal enormes gracias a la increíble fuerza de estos paneles de madera maciza.

Otros proyectos de madera masiva diseñado por los SHoP Architects (de Nueva York) y la LEVER Architecture (de Portland), los dos ganadores del último Premio del Concurso del Edificio de Madera de Altura del último año, también están próximos. Junto a el T3, estos proyectos serán manifestaciones valiosas para una industria que puede ser lenta en adaptarse. Green quiere compartir lo que ha aprendido, primero a través de un nuevo curso de educación en línea administrada a través del Design Build Research, su programa de enseñanza de diseño sin fines de lucro. “Muchos clientes privados y públicos del sector están hablando de la madera más de lo que yo hubiera podido imaginar“, dice. “Algunos días casi siento que nos estamos pasando de visionarios a la corriente principal ya.

Es raro escuchar una charla con el arquitecto tal inmediatez y pasión acerca de una tecnología de construcción. Sin embargo, para los defensores de la madera masiva, es la solución a un problema que es de escala planetaria. No es sólo una tecnología es un hucha mundial.

 

LA CIENCIA

Esa idea tiene un montón de defensores y críticos por igual. La CLT surgió en la década de 1990 en Suiza, cuando los investigadores inventaron el proceso de fortalecimiento de la madera menos-que-perfecta por capas de tablas en dirección alterna. Invirtiendo la dirección de la fibra en cada capa de madera, crearon un producto mucho más fuerte. También es sorprendentemente resistente a los incendios que hicieron un material de construcción odiado en el siglo XIX. Debido a que las vigas y paneles CLT son tan gruesos, exponiéndolos a las llamas crea una capa de “carbonización”, o ceniza, que aísla el interior estructuralmente estable durante un máximo de tres horas, según las pruebas realizadas por el Consejo de Investigación Nacional de Canadá.

Aun así, la CLT se podría haber mantenido fácilmente como un material de nicho oscuro. Pero casi al mismo tiempo, el cambio climático se estaba convirtiendo en un tema importante en el escenario mundial. La industria de la construcción por sí sola produce hasta un 39% de las emisiones de CO2 en los EE.UU., de acuerdo con el Green Building Council, gracias a la producción de cemento y acero, por no hablar de su transporte. La madera, en comparación, es lo que se llama un “sumidero de carbono“, o un material que absorbe más carbono que el que se produce (y, por lo tanto, reduce la cantidad de emisiones a la atmósfera). En este sentido, el uso de más madera -y menos acero y hormigón- parece una obviedad.

Pero el secuestro de carbono es complicado. Los bosques que viven ya son excelentes sumideros de carbono. La mitad del peso de un árbol es ya carbono secuestrado, según el Foresty Service. Algunos científicos sostienen que dejar en paz a los bosques es una mejor manera de almacenar carbono que cultivarlos para sustituir el acero y el hormigón. “Solo mantener los árboles en el bosque es mucho más valioso para el almacenamiento de carbono, que cualquier valor derivado de la explotación forestal,” dice Mike Garrity, director ejecutivo en Montana de la Alliance for the Wild Rockies, una organización no lucrativa dedicada a la protección de la ecología natural de la región. Garrity sostiene que la industria de la madera está alentando suposiciones acerca de la sostenibilidad de la madera que no han sido probados por la ciencia.

Otros señalan que la vida natural y la muerte de los bosques deben tenerse en cuenta. A medida que los árboles se pudren y caen, liberan su carbono almacenado y contribuyen a las emisiones, también. Con esa lógica, la tala responsable de árboles maduros mantendría un bosque sano y reemplaza a los materiales de construcción acaparadores de CO2.

En resumen, se trata de un problema increíblemente complejo para estudiar científicamente. Y puesto que este es un problema que sólo se ha estudiado desde hace algunas décadas, los datos simplemente no están allí. “El manejo forestal de hoy es más una apuesta que un debate científico“, escribieron dos científicos ecológicos en Nature en 2014. “El futuro de los bosques del mundo no debe depender de lanzar una moneda.

 

LA POLITICA

A principios de este mes, un grupo de senadores de ambos partidos introdujo un proyecto de ley llamado Timber Innvation Act, lo que crearía un programa de I + D financiado por el gobierno federal y administrado por el Departamento de Laboratorio de Productos Forestales de Agricultura de EE.UU..

Sus objetivos serían innumerables: comprender mejor el “ciclo de vida medioambiental” de los productos de la madera de construcción, aumentar la seguridad de los edificios de madera de altura, y abogar por los códigos de construcción actualizados que incluyan servidumbres para la madera. El proyecto de ley es apoyado por docenas de grupos de comercio de la madera, lo que podría complicar sus objetivos y la objetividad de su investigación. Incluso Michael Green ha aceptado ayudas a la investigación y pagado los contratos de conferencias de la industria de la madera, aunque comenta que él y su organización “no hablan para las empresas forestales o la industria” y se ha negado a apoyar organizaciones como la Iniciativa Forestal Sostenible por el interés de permanecer independiente.

¿La única cosa que todos están de acuerdo? Necesitamos más datos. “Se necesitan fondos adicionales para apoyar esta investigación para avanzar en nuestro conocimiento y nos permitirá tomar decisiones informadas“, escribe el arquitecto Kate Simonen, que dirige el Carbon Leadership Forum centrado en la investigación.

 

El clima está cambiando rápidamente, y la forma en que los árboles almacenan carbono en este momento puede cambiar a medida que la transformación se acelera, junto con la manera en que los de materiales de construcción se hacen y se consumen. Se va tomar años para entender ese proceso.

Muchos desarrolladores están ganando terreno a la idea independientemente. Albina Yards, un edificio de oficinas de cuatro pisos en CLT diseñado por palanca Lever Architecture en Portland, será el primer edificio en el país que se construirá con CLT producido en los Estados Unidos cuando se termine este año. En un comunicado del proyecto, los arquitectos en Lever argumentan que el aumento de la demanda de productos de madera impulsará las prácticas forestales responsables que aumentan la retención de carbono:

Innumerables estudios muestran que el factor más importante en el mantenimiento de los bosques como bosques es asegurar que los propietarios puedan obtener un retorno adecuado de la inversión en tierras forestales. Sin ese incentivo, los propietarios privados estarían dispuestos a convertir sus tierras a otros usos, lo que reduce el importe total de las tierras forestales. por esta razón, el aumento de la demanda de productos de madera en realidad tiene un impacto positivo en el mantenimiento de los recursos forestales “.

Mientras tanto, los arquitectos de la Universidad de Cambridge presentaron una nueva investigación el mes pasado que propone la cantidad de rascacielos más altos -verdaderos rascacielos, como una versión 1.000 pies (304,8 metros) de altura en Londres- podrían ser construidos con estructuras pesadas de madera. A partir de esta semana, la Architectural Association ofrece ahora un curso de master de ciencias centrado en la construcción robótica con la madera.

De vuelta en los EE.UU., T3 está a punto de concluir, con las ventanas y el aislamiento visibles en la transmisión en vivo. “El cambio sistémico es fascinante“, escribe Michael Green. En los últimos tres años, dice que el cambio dentro de la industria de la construcción ha sido dramático. “El intercambio de información está sucediendo más rápido de lo imaginado, y más gente quiere venir a bordo de todos los días. Esa energía no se puede detener.

Tardarán décadas antes de que los científicos puedan comprender realmente la relación entre el CO2, los bosques y los edificios de madera. Pero a medida que más arquitectos utilizan la tecnología, se puede empezar a dar forma a nuestras ciudades mucho antes de que llegue ese día.

 

En:

http://www.fastcodesign.com/3059938/can-timber-skyscrapers-really-help-save-the-planet/14

 

Un artículo interesante de Gideon Fink Shapiro sobre el proyecto de la torre de madera del estudio de arquitectura Skidmore Owings & Shapiro (SOM) que consiguió una mención honorífica en los R+D Awards. Es muy interesante la conexión de los paneles de madera contralaminada y las vigas de hormigón armado.

Madera Estructural® les ofrece una traducción:

 

Skidmore, Owings & Merrill cree que un rascacielos hecho de madera de ingeniería sería mejor para el medio ambiente. Ahora tienen que convencer a todos los demás.

En un mundo donde el hormigón armado y edificios con estructura de acero dominan en la construcción comercial, una torre de madera puede parecer una rareza arquitectónica. Pero a Skidmore, Owings & Merrill (SOM), representa un nuevo tipo de rascacielos que tiene una huella de carbono incorporada de 60 a 75 por ciento menor que las estructuras convencionales. El Proyecto de Investigación de la Torre de Madera, encabezada por el asociado e ingeniero Benton Johnson, traza un diseño preliminar estructural de una hipotética torre de 42 pisos construido de pilares y paneles de madera masiva junto con muros de hormigón armado de unión, vigas perimetrales y vigas de enlace. “Es un tour de force de ingeniería”, dijo el miembro del jurado Bill Kreysler. “Con la madera, puedes seleccionar las formas que se han optimizado para la estructura.”

Johnson sostiene que los productos de madera manufacturados tales como la madera contralaminada (CLT) y la madera laminada encolada (MLE) son casi tan fuertes como el hormigón armado, con la condición de que la madera sea cargada correctamente y se use combinada con las juntas de hormigón o acero. “La madera es más fuerte cuando se carga en compresión, paralelo a la fibra”, dice.

La recompensa es que la madera es un material de construcción más sostenible que las alternativas. Absorbe de carbono durante su crecimiento, requiere significativamente menos energía para su fabricación que el hormigón o el acero, y puede ser responsablemente cosechada y se repone. Para subrayar el punto, Johnson ha modelado y estimado que la torre de madera hipotética sería un 55 por ciento más ligero y emitir un 78 por ciento menos de carbono que una comparable de 42 pisos, la torre construida convencionalmente siguiendo el modelo de la Dewitt Chestnut Apartments de Chicago, también diseñada por SOM. Ahora se llama la Plaza de Dewitt, la estructura de hormigón-tubo fue un punto de referencia de la construcción eficiente en su finalización en 1965.

El jurado Mimi Love dijo que el Proyecto de Investigación de la Torre de Madera era una “propuesta fuerte basada en el rendimiento sostenible.” Pero, al igual que los otros miembros del jurado, sentía que la presentación necesaria para hacer frente a la cuestión crucial de los códigos de seguridad contra incendios y la construcción. Johnson reconoce que no es un ingeniero en la protección contra incendios, pero él cree que una torre de madera podría ser diseñada para ser suficientemente resistente al fuego. Cuando se expone al fuego, la madera de construcción, a diferencia de la madera, carboniza en su superficie y forma una capa aislante alrededor del material del núcleo, que conserva algo de la integridad estructural. En otras palabras, dice, la estructura de madera ni siquiera necesita una capa de un producto ignífugo.

La estructura de forjado de la torre es de madera masiva de 203 mm de espesor, que se extiende entre los muros reforzados de madera masiva en el interior del edificio y las columnas de madera masiva en el perímetro del edificio.”

Véalo en:

http://www.architectmagazine.com/technology/honorable-mention-timber-tower-research-project_o.aspx?utm_source=newsletter&utm_content=jump&utm_medium=email&utm_campaign=ANW_090114&day=2014-09-01&he=7dce8881e750195e6a0ea19099f5b73792e9a5d4

 

Imagen de Skidmore Owings and Shapiro

Imagen de Skidmore Owings and Shapiro

Popular Science publicó el pasado día 26 de febrero un interesante artículo sobre el panorama de la construcción de rascacielos en madera con el material del que se está hablando mucho: la madera contralaminada (CLT).

Léalo en:

http://www.popsci.com/article/technology/worlds-most-advanced-building-material-wood-0

 

He aquí un interesante artículo publicado el pasado 31 de enero de 2014 por Bennett Hall en el  Corvallis Gazette-Times.

Traducción:

“Los rascacielos siempre se han construido de acero y hormigón, pero estos materiales tienen una huella de carbono significativa. Los defensores de la sostenibilidad han comenzado a presionar por nuevos tipos de productos de madera que pueden hacer el mismo trabajo con menos impacto sobre el clima, y la Universidad Estatal de Oregón tiene el objetivo de asumir un papel de liderazgo en este campo emergente.

El presidente OSU, Ed Ray, anunció la iniciativa el viernes durante su discurso del Estado de la Universidad de Portland, diciendo que va a “cambiar cómo se diseñan y construyen edificios”, creando nuevos mercados para los productos de madera de Oregón y de nuevos puestos de trabajo para los trabajadores de Oregón.

La semilla de la colaboración público-privada surgió de una reunión en la cumbre en noviembre, que reunió a arquitectos con visión de futuro e ingenieros con académicos y líderes industriales de la madera de Oregón.

‘Es una iniciativa muy emocionante’, dijo Thomas Maness, decano de la Facultad de Ciencias Forestales de la OSU.

‘Hay una demanda de nuevos tipos de productos de madera para edificios altos, pero los propios materiales tiene  su origen en Europa. La idea es producir aquí’.

Conocido como paneles de madera contralaminada (CLT), los nuevos materiales de construcción utilizan adhesivos avanzados para unir tablas de madera en capas cruzadas entre sí.

‘Son realmente enormes estructuras de madera que pueden ser de 50 pies de largo y un pie de espesor’, dijo Maness. ´La relación resistencia- peso es increíblemente alta, y se puede construir tan alto como quieras.’

Los investigadores de la OSU ya están entre los líderes mundiales en el desarrollo de nuevas colas y las técnicas de fabricación de productos de madera, y el Colegio de Silvicultura se unirá con la Escuela de Arquitectura y Artes Afines  de la Universidad de Oregón para encabezar la iniciativa.

Los planes para la construcción de un centro de innovación de la madera y la planta piloto de fabricación en OSU utilizando materiales del estado de la técnica y técnicas de construcción. Maness dijo que la Facultad de Ciencias Forestales está trabajando con el arquitecto Michael Green de Vancouver, British Columbia (Canadá), un líder en el nuevo movimiento de los rascacielos de estructura de madera, y la empresa Miller Hull, de Seattle, para diseñar el edificio.

‘Nuestra idea es crear un escaparate en el campus para mostrar realmente a la gente lo que esta tecnología podría ser’, dijo Maness .

La universidad está estudiando posibles fuentes de financiación para el proyecto y espera comenzar la construcción a finales de 2015 o principios de 2016.

‘En la Facultad de Ciencias Forestales, creemos que tenemos que tener nuevos e innovadores productos aquí en Oregon si nuestra industria de productos de madera va a funcionar’, dijo Maness .

Así que nuestra atención se centra en tratar de innovar y crear más industria en nuestras comunidades locales en lugar de sólo la exportación de troncos.’”

Vía:

http://www.gazettetimes.com/news/local/osu-joins-push-to-build-wooden-skyscrapers/article_e5c450ce-8afd-11e3-be59-0019bb2963f4.html