UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL DOCENTE: JACQUELINE VANESSA OCHOA ROMAN ESTRUCTURAS DE MADERA EDIFICIOS DE MADERA EN EL MUNDO KEVIN ERNESTO VELA VEGA NOVENO NIVEL QUITO – ECUADOR EDIFICIOS DE MADERA EN EL MUNDO El Stadthaus, Pionero en Estructuras de Madera 1. Introducción Con el pasar de los años las edificaciones de madera han ido ganando espacio poco a poco en el ámbito de la construcción, ya que son estructuras totalmente amigables y sostenibles con el medio ambiente ayudando a reducir impactos ambientales negativos al medio en donde se construyen, y a su fácil aplicación es una opción sostenible en la construcción de estructuras. A continuación, se presenta una de las obras más emblemáticas en lo que concierne al uso de la madera en la construcción, ya que fue uno de los primeros edificios de grandes magnitudes en ser construidos con este material. El Stadthaus es un edificio que marcó un antes y un después en el uso de madera para la construcción, ya que en su época representó un gran desafío por cuestiones constructivas y técnicas, debido a que por su altura se debían establecer nuevos parámetros para su ejecución, llegando a ser uno de los edificios más altos de madera. Este edificio cumple con todos los estándares y requerimientos solicitados por la normativa técnica constructiva británica y europea. Su sistema constructivo es lo que lo hace más atractivo porque no utiliza el método convencional de construcción utilizando elementos estructurales como vigas o columnas, sino que utiliza un sistema de paneles diseñados especialmente para su resistencia y a su vez respetando y aprovechando de mejor manera los espacios funcionales de una vivienda, para una buena calidad de vida de sus ocupantes. Es importante reconocer los motivos por los cuales se llegó a ejecutar este proyecto y cabe mencionar que va mucho más allá que lo arquitectónico, responde al tema innovador y ecológico, debido que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y evita el almacenamiento de carbono como lo hacen los edificios de tradicionales de hormigón y acero, a su vez es un material muy resistente aplicando los correspondientes cuidados para su mantenimiento. 2. Desarrollo 2.1 Descripción El Stadthaus es un edifico que presume ser uno de los más altos construidos en madera ya que posee una altura de 30 m superando a los edificios más conocidos de madera como el Mjøstårnet en Noruega, posee una superficie de 2980 m² y se utilizó un promedio de 950 m³ de madera contra laminada para satisfacer las demandas del proyecto, su ejecución fue en el 2009 y para llegar a ello los diseñadores tuvieron que pasar mucho tiempo en planificación y diseño del mismo ya que fue pensado en año 2000, caso contradictorio con su ensamblaje ya que solo duró 29 días en ser terminado totalmente pues simplemente se debían unir los paneles con sus correspondientes a través de ángulos metálicos, fue un hito en aquellos años debido a que se realizaron diversas modificaciones en el ámbito normativo de su país de origen y para llegar a esos cambios se implementó un prototipo llamado T2 y que sirvió como base para el rediseño de la norma inglesa en construcciones de madera. Este edificio se encuentra ubicado en Gran Bretaña específicamente en Londres, Hackney en la calle Murray Grove, fue diseñado por Waugh Thistleton Arquitecs en colaboración con los ingenieros estructurales Techniker y KLH, consta de 9 niveles en los cuales se ubican 29 departamentos distribuidos de manera estratégica. Este edifico básicamente fue construido con paneles estructurales de madera contra laminada, es un edificio que respeta al medio ambiente ya que fue planeada hasta su demolición futura con índices bajos de contaminación, con escasos residuos generados al momento de ser desmantelado. Figura 1 Edificio Stadthaus. Tomado de "La fabricación estructural de la madera contralaminada y su aplicación en obra nueva y rehabilitación" 2.2 Material El proceso constructivo de este edifico fue en base a la utilización del novedoso sistema CLT (paneles de madera contra-laminados), que es un material fabricado principalmente con madera conífera o abeto rojo, estos entablados son encolados y conformados a través de la aplicación de grandes presiones para incorporarles una adecuada uniformidad en toda su sección, por lo general poseen espesores que varían entre 3 a 5 capas que son colocadas a noventa grados alternamente. Poseen grandes ventajas y una de ellas es la facilidad para poder crear elementos destinados a ser utilizados como placas, a su vez pueden ser utilizados como losas y muros y deben ser diseñados de manera vertical u horizontal ya que es una materia prima que no es isótropo en su totalidad por lo que la dirección de las fibras sigue siendo de gran importancia al momento de orientar los elementos cumpliendo con todos los parámetros de seguridad que el proyecto a construirse amerite. (Cortéz Jimenez, 2015). Figura 2 Disposición de capas de un panel CLT, tomado de "La fabricación estructural de la madera contralaminada y su aplicación en obra nueva y rehabilitación" Al ser un material de accesible trabajabilidad se puede tener la libertad de diseñar cualquier elemento se desee, cubre una mayor superficie útil, posee gran capacidad de transmitir cargas en todas las direcciones existentes, además por ser un elemento liviano en comparación con los materiales convencionales de construcción tiene una rápida ejecución y precisión al momento de ser armada la obra. Cabe mencionar que la humedad que se requiere en los paneles y tableros de madera de este tipo se encuentra en un valor aproximado del 12%. (Lake Guerrero, 2014) Las uniones entre paneles que se generan son de baja complejidad y prácticos se utiliza un método conocido como panel de abejas que aporta en la rigidez del edificio que se desea realizar, además se añade un grado de seguridad mayor a los usuales debido a la redistribución de cargas que se pueden establecer. (Cortéz Jimenez, 2015). 2.3 Proceso Constructivo El Stadthaus se compone de un sistema estructural mixto, sus cimientos están hechos de hormigón armado, aplicando el sistema de pilotes reforzados para soportar las grandes cargas presentes en la estructura, su diseño fue un tanto especial ya que al ser un edificio que soporta cargas superiores a su peso propio se adecuó la normativa europea vigente en esa época. El primer nivel de igual manera está conformado por hormigón a partir de una combinación de pantallas y muros de hormigón, sus siguientes niveles están realizados netamente de madera contra laminada estos paneles de manera tienen un comportamiento especial, actúan como muros estructurales teniendo en cuenta que el edificio no consta de un sistema aporticado es decir de columnas y vigas, su geometría sigue un determinado patrón que se asemeja a una colmena de abejas esto quiere decir que para garantizar una correcta rigidez del edificio se coloca una repetición de módulos en ambos sentidos. Algo interesante que también se puede acotar es que en su interior la estructura puede sufrir modificaciones, ya que los paneles al no estar conectados obligatoriamente a sistemas estructurales como vigas y columnas pueden ser removidos o ser cambiados en caso de daño o lo que se amerite, sin causar daño al techo ni piso. Las conexiones entre estos dos distintos sistemas estructurales son realizadas mediante platinas metálicas que son de gran ayuda a que los esfuerzos recorran todo el edificio distribuyéndolos de manera uniforme. (Lake Guerrero, 2014) El tamaño máximo de cada panel es de 2.95m x 16.5 m y poseen un espesor de 32 cm para una mayor facilidad en su transporte y montaje. El piso se encuentra conformado de igual manera con una capa de madera laminada que tiene un espesor de 14.6 cm, sobre esta capa existe una capa aislante con material especial con un espesor de 2.5 cm cerrada por una pantalla de 5.5 cm y por último como acabado una lamina de madera de 1.5cm. Por otra parte, el techo se encuentra conformado por el entrepiso de madera laminada, continúa un vacío de 7.5 cm de grosor para reducir en lo más posible el ruido de los pisos superiores, le sigue un aislamiento de 5cm de espesor y para finalizar se coloca una capa de plasterboard como acabado. A continuación, se presenta un detalle constructivo de la parte de la conexión entre piso y el panel en el cual se puede observar cómo se encuentran distribuidas las diferentes capas de madera con sus respectivos espesores. (Nassar, Olano, Palacio, & Silva , 2013) Figura 3 Detalle del muro y entrepiso, tomado de "Stadthaus, 24 Murray Grove" Finalmente, su fachada consta de 5000 paneles de madera laminada combinada con eternit para hacerlo mucho más térmico y protegerlo de la temperatura y humedad, a su vez protegerlo del ruido exterior por dentro contiene un sistema drywall que es de gran ayuda para evitar y mitigar incendios. 2.4 Desafíos Durante la planificación de la obra se presentaron diversos desafíos que tuvieron que ser evaluados de manera específica para otorgarles una solución adecuada para así evitar problemas a corto o largo plazo. Uno de los principales desafíos que se presentó fue el de la protección frente a incendios que se pueden generar y fue desarrollado con mucha importancia para garantizar una plena seguridad a sus futuros habitantes. Por lo tanto, se desarrolló un sistema que consiste en agregar un revestimiento de lana mineral y placas de cartón – yeso, las cuales se encargan de proteger a las placas de madera e impiden una exposición directa con el entorno. (Carcacía V, 2012) Además, que este recubrimiento a su vez genera una sensación de estar en un edificio convencional, esto genera un mayor grado de confianza para poder adquirir un inmueble de este tipo. De igual manera los núcleos verticales como ascensores y escalaras también poseen este tipo de recubrimiento y un adicional de hormigón que hace que disminuya el riesgo a incendiarse de manera acelerada. (Carcacía V, 2012) En tanto a otra cuestión más que desafío fue una pequeña incertidumbre y es la cuestión acústica o sonara, que se solucionó de manera ágil ya que la madera contra laminada al contar con una densidad y compacidad mayor que la convencional, generan un alto rendimiento en esta cuestión actuando como aislante acústico, cabe mencionar que en las losas se empleó gomas acústicas que a su vez ayudan a la protección contra incendios y evitan vibraciones producidas por fuerzas externas o producidas por el movimiento de los ascensores. (Nassar, Olano, Palacio, & Silva , 2013) Otros desafíos que se generaron fueron en cuestiones de movimiento de la estructura, para evitar que sufra desplazamientos fuera de los admisibles se dispusieron los paneles de tal manera que se creara una colmena en cada nivel de la estructura para que generara rigidez y ayuda a soportar fuerzas de carácter sísmico. Gracias a estas consideraciones estos métodos de construcción son aceptados internacionalmente, pese a que no exista un precedente posterior a la construcción del Standtahus. (Nassar, Olano, Palacio, & Silva , 2013) 3. Conclusiones En cuanto a aspectos positivos que se dieron en la construcción de este edificio son la gran reducción de contaminación e impacto ambiental que se generó en sus alrededores, además de la reutilización que se dio a los paneles sobrantes como forma de combustible para suministrar energía a los establecimientos locales. Es una manera innovadora, ya que se deja de lado los sistemas tradicionales de hormigón y acero que en cuestiones ambientales llegan a ser un tanto perjudiciales por la gran cantidad de dióxido de carbono que emiten, por ende, este sistema de madera llega a ser amigable con el medio ambiente ya que su materia prima es renovable. En cuanto a cuestiones económicas si resulta ser más costoso un rango del 10% al 12%, ya que el proceso de creación de los paneles es un poco más trabajoso, pero en si se debe tratar de optimizar costos ya que es una manera viable y con buenos resultados que un futuro pueden ser beneficiosos para la sociedad. En comparación con edificaciones convencionales en temas de tiempos de construcción los edificios de manera llevan la ventaja ya que al ser solo paneles su tiempo de construcción es mucho menor, y la acción de mano de obra de igual manera es mucho menor ya que su operación es de baja complejidad por lo que no es necesario cantidades grandes de operadores como se puede llegar a necesitar en edificios de hormigón. Bibliografía Carcacía V, M. (2012). Stadthaus N1: el Edificio Más Alto Construido. Lignum, 39-42. Cortéz Jimenez, S. (2015). La prefabricación estructural de la madera contralaminada y su aplicación en obra nueva y rehabilitación. Zaragoza: Universidad de Zaragoza. Lake Guerrero, R. (2014). EDIFICIOS ALTOS DE MADERA LAMINADA. Valencia: Universidad Politécnica de Valencia. Nassar, N., Olano, M. J., Palacio, S., & Silva , A. (2013). Stadtahus, 24 Murray Grove. Bogotá.
