Discusión: ¿Pueden los materiales de construcción de madera reemplazar el acero y el concreto?

Con el nuevo año acercándose, queríamos resaltar algunos cambios significativos que vienen al Código Internacional de Construcción (IBC) de 2021, particularmente en lo que respecta a las estructuras de madera en masa.

A principios de este año, Ejecutivo de construcción informó que el Consejo Internacional de Códigos (CCI) aprobó cambios 17 a las ediciones 2021 del IBC y del Código Internacional de Incendios, y se agregaron tres nuevos tipos de construcción que permiten edificios de madera en masa de hasta 18 pisos. 

Los tres nuevos tipos de construcción de madera en masa marcan "la primera vez en la historia del código de construcción moderno que se han agregado al código tipos de construcción significativamente nuevos".

Los nuevos tipos de construcción se designan como:

  • Tipo IV-A - Máximo 18 pisos, con protección incombustible como paneles de yeso en todos los elementos de madera maciza y que brindan una resistencia al fuego de 2 y 3 horas. 
  • Tipo IV-B - Máximo 12 pisos, se permite madera de masa expuesta limitada y proporciona una resistencia al fuego de 2 horas. 
  • Tipo IV-C - Máximo 9 pisos, madera maciza diseñada para una resistencia al fuego de 2 horas.

Revista Estructura informa que "la aprobación concluye varios años de investigación y pruebas científicas, verificando que la madera en masa cumple con los estándares de rendimiento exigidos por el código de construcción estadounidense más ampliamente adoptado".

Fuente: iccsafe.org

Muchas organizaciones de protección ambiental (junto con algunas empresas de diseño y desarrolladores de edificios) ven este movimiento como una señal de que los materiales de construcción de madera algún día pueden ser una alternativa viable (y ecológica) a los productos tradicionales de acero y concreto. ¿Pero es eso realista? Vamos a ver.

La historia del regreso de Wood

Antes de sumergirnos en descripciones más detalladas de los cambios del código IBC de 2021, aquí hay un repaso rápido sobre por qué la madera está nuevamente en la conversación sobre materiales de construcción en primer lugar.

Gracias a la Revolución industrial, el acero y el hormigón armado reemplazaron en gran medida los materiales de construcción naturales en los que los constructores habían confiado durante siglos; convirtiéndose en la columna vertebral (literal) de nuevos diseños grandes y atrevidos. 

Pero a lo largo de los años, la producción constante de materiales de construcción modernos como el acero y el hormigón ha sido costosa para el medio ambiente. De acuerdo a Arquitectura 2030, aproximadamente 11% de las emisiones globales totales de gases de efecto invernadero (GEI) provienen de los materiales de construcción y la construcción.

Hoy como cientos de ciudades en los EE. UU. se están comprometiendo a reducir sus emisiones de carbono, ¿qué material de construcción alternativo puede ayudar a mejorar estas cifras? Ingrese la madera estructural (también conocida como "madera en masa"). 

Madera en masa, según esta simple explicación, es el proceso de "pegar trozos de madera blanda, generalmente coníferas como el pino, el abeto o el abeto, pero también a veces especies de hoja caduca como el abedul, el fresno y el haya, para formar trozos más grandes". 

O, dicho de otra manera, "madera, pero como Legos". 

Una de las formas más populares de madera en masa (especialmente en Europa) es la madera laminada cruzada (CLT). Para crear una "losa" de CLT, las tablas de madera que se han recortado y secado al horno se pegan juntas en capas, en forma transversal, con la fibra de cada capa mirando contra la fibra de la capa anterior.

Fuente: Arch Daily

Durante los últimos cinco años, el creciente interés en la madera masiva llevó a la CPI a establecer su propia Comité ad hoc sobre edificios altos de madera (AHC-TWB), que realizó pruebas exhaustivas que llevaron a los cambios de 2021.

Beneficios de Mass Timber

Varios estudios independientes, incluidos los de AHC-TWB, han demostrado que los productos de madera en masa son fuertes, resistentes al fuego, ahorran tiempo en las obras y, lo más importante, son mucho mejor para el medio ambiente que el hormigón o el acero. Analicemos esas afirmaciones una por una. 

Fortalecimiento

En una estudio citado en Arch Daily, las pruebas de resistencia mostraron que los productos CLT tienen como mínimo la "misma resistencia estructural que el hormigón armado, pero es un material con un alto grado de flexibilidad que tiene que sufrir grandes deformaciones para romperse y colapsar, a diferencia del hormigón".

Casa K / Kitamura Naoya Architects & Planners. Imagen © Takumi Ota

Las estructuras de madera maciza más altas también han demostrado funciona muy bien en "pruebas de terremoto". En un estudio realizado en California, la prueba dio como resultado que los productos CLT "se desempeñaran tan bien como el acero o el concreto".

Pero una diferencia beneficiosa es que en caso de un terremoto, un sistema de pared CLT permite extraer y reemplazar cualquier dispositivo de conexión dañado en el edificio, a menudo en solo unas horas, en lugar de desechar toda la estructura, algo que no es posible con acero u hormigón. .

Vea uno de los "pruebas de terremoto ”en acción aquí.

Resistencia al Fuego

"Durante los incendios, la madera en masa expuesta se carboniza en el exterior, lo que forma una capa aislante que protege la madera interior de los daños". © Piensa en madera

Según Piensa en madera, una pared de panel de CLT de 5 capas se sometió a temperaturas superiores a 1,800 Fahrenheit y duró 3 horas y 6 minutos, mucho más que la clasificación de dos horas que requieren los códigos de construcción.

Durante los incendios, la madera en masa expuesta se carboniza en el exterior, lo que forma una capa aislante que protege la madera interior de los daños. Además, cuando el código requiere que la madera en masa se proteja con paneles de yeso, la madera en masa puede lograr un rendimiento casi libre de daños durante un evento de quemado por incendio de contenido.

Según la CPI, el AHC-TWB realizó cinco pruebas de incendio de varios pisos a gran escala diseñadas para simular los tres nuevos tipos de construcción. 

“Los resultados exitosos de esas pruebas, así como las pruebas de desempeño estructural de acuerdo con ASTM E 119, Métodos de prueba estándar para pruebas de fuego de materiales y construcción de edificios, y pruebas adicionales realizadas por otros, ayudaron a establecer la base sobre la cual el AHC-TWB desarrolló nuevas disposiciones del código de madera en masa ".

Puedes leer (muy) detallado los resultados del estudio aquí.

Ahorro de tiempo

Uno de los mayores beneficios de ahorro de tiempo que apuntan la mayoría de las fuentes de madera en masa es la prefabricación. En lugar de pedir cantidades masivas de acero u hormigón, luego cortar y dar forma a todo para que se ajuste al diseño (lo que genera muchos desperdicios), los productos de madera en masa se construyen en una fábrica con aberturas precortadas y correas de elevación.

Se colocaron losas gigantes de madera laminada cruzada y compuesto de hormigón como parte del sistema de piso.
(Alex Schreyer / UMASS)

Según la industria de la madera blanda, "Los edificios de madera maciza son aproximadamente un 25% más rápidos de construir que los edificios de hormigón y requieren un 90% menos de tráfico de construcción".

En una historia para National Geographic, John Klein, arquitecto del MIT, dijo que “su empresa podría ofrecer a las abundantes ciudades de la década de 2020 una línea de edificios de oficinas y apartamentos de media altura, estandarizados y personalizables, en gran parte hechos de madera maciza modular, que los desarrolladores podrían solicitar según las especificaciones Sofás de IKEA ".

Impacto medioambiental y sostenibilidad

A lo largo de los años, muchos estudios han demostrado que el uso de madera en masa para más edificios reducirá las emisiones de carbono y ayudará al medio ambiente.

El año pasado, un equipo de la Universidad de Washington intentó un análisis del ciclo de vida completo comparando un "edificio comercial CLT híbrido de mediana altura" con "un edificio de hormigón armado con características funcionales similares". Después de sumar todos los factores, llegaron a la conclusión de que el edificio CLT representaba una "reducción del 26.5% en el potencial de calentamiento global".

Otro estudio encontró que la sustitución de otros materiales de construcción por madera podría reducir del 14% al 31% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono y del 12% al 19% del consumo mundial de combustibles fósiles.

Pero cifras como esta dependen en gran medida de una cosa: la gestión forestal adecuada. A largo plazo, los proyectos de madera en masa a gran escala solo funcionarán en los EE. UU. Si los proveedores se aseguran de que sus productos provengan de fuentes que se adhieran a los estándares establecidos por reguladores como el Consejo de Administración Forestal (FSC).

El sierra club, una gran organización ambiental, no se opone a la madera en masa, pero dice que no puede beneficiar realmente al clima sin antes cambiar las prácticas forestales actuales. “CLT no puede ser climáticamente inteligente a menos que provenga de una silvicultura climáticamente inteligente”, dijeron.  

Posibles usos futuros de la madera en masa

En algunos "literatura educativa”De Think Wood, la organización propone los siguientes usos potenciales para la madera en masa:

  • Como complemento a otros sistemas de armazón de madera, incluidos postes y vigas, o en estructuras híbridas que todavía utilizan algo de acero u hormigón.
  • Estructuras de marco de madera no clara, como edificios de oficinas, escuelas y ocupaciones más altas de uso mixto.

Lucas Epp de StructureCraft, una empresa especializada en ingeniería y construcción de madera, dijo que "estamos viendo mucho interés en la madera en masa para edificios de mediana altura, como hoteles y oficinas de alta gama, que normalmente habrían utilizado hormigón o acero". 

¿Qué opinas del potencial de la madera en masa? Lo encontró lo suficientemente interesante como para llegar al final de este blog, ¡así que háganos saber sus pensamientos en las redes sociales!