En la última versión de la Semana de la Madera, punto de encuentro en torno a la creación, innovación y sustentabilidad con en este material, se presentó el seminario “Ingeniería y Diseño para la construcción de edificios híbridos Madera-Hormigón en Chile”, donde cuatro expositores y expertos del Centro UC de Innovación en la Madera compartieron sus investigaciones y reflexiones.
El hormigón y la madera, por separado, presentan ventajas y desventajas para la industria de la construcción. ¿Pero si se combinaran sus atributos? La madera ofrece construcciones industrializadas más rápidas, con una huella de carbono menor y un desempeño técnico superior, mientras que el hormigón armado es económico, ofrece ventajas para el diseño sísmico y cuenta con respaldo histórico, al ser un material utilizado durante décadas en Chile y el mundo.
En busca de ilustrar los beneficios técnicos y económicos de la incorporación de estos materiales en la construcción de edificios híbridos, la Semana de la Madera 2021 presentó “Ingeniería y Diseño para la construcción de edificios híbridos Madera-Hormigón en Chile”. Un seminario que dio a conocer cómo una futura conexión neutralizaría las desventajas de cada material, con el fin de masificar la construcción en madera para la industria nacional.
Curvas de aprendizaje y reducción de tiempos
“Haul”, “Brock Common” y “Condominio Marselle” fueron algunos de los ejemplos que presentó el expositor e ingeniero civil con maestría en ingeniería estructural y geotérmica de la Universidad Católica, Jairo Montaño. Él se ha desempeñado como constructor y calculista de estructuras y en los últimos seis años como subdirector del Centro UC de Innovación en Madera (CIM UC), liderando proyectos de investigación en análisis y diseño sismorresistente de estructuras en madera y experimentación de conecciones y elementos estructurales con esta materia prima.
El seminario abordó cómo una futura conexión neutralizaría las desventajas de ambos materiales, con el fin de masificar la construcción en madera / Brock Commons Building
Los avances, técnicas y beneficios comprobados en estructuras de madera y hormigón de otros países, fueron aterrizados por Montaño a nuestro contexto nacional, luego de presentar las actuales preocupaciones del sector de la construcción en Chile. “Asumiendo una relación de hormigón y madera, se compensa la huella de carbono y la madera comienza a neutralizar la mayor parte del C02 producida por el hormigón. En este aspecto, de la sustentabilidad, vemos como la madera viene a mitigar las desventajas del hormigón”, indicó.
Respecto a la productividad en el sector, el experto explicó que “debido a que los paneles en madera industrializado son el material principal de los sistemas de pisos y muros, se espera una mayor productividad ya que, por ejemplo, los sistemas de piso tienden a desempeñar un papel muy crucial en la productividad general de la construcción. Es la tarea que más tiempo toma, por lejos”. Montaño lo ejemplificó con la producción de la Torre Peñuelas, “donde se vio un incremento de la productividad, una reducción de tiempo (del 50%) asociado al montaje y se observó un alto potencial de ser mejorado (…) Se da este patrón, de que la madera permite curvas de aprendizaje y reducción de tiempo importantes”.
Menores costos, tiempos de montaje y complejidades de fabricación
A continuación, Sebastián Berwart, ingeniero civil estructural de la Universidad de Chile y Jefe de Proyectos del CIM UC, donde durante los últimos cuatro años ha participado en proyectos relacionados al análisis y diseño estructural de edificios marco plataformas en madera, presentó “Casos de estudios nacionales, modelación y resultados de diseños estructurales”.
Comenzó por explicar que los muros de marco plataforma “se componen por PPDD de borde que resisten las compresiones, los tableros y clavos le otorgan resistencia lateral al sistema y el PPDD derecho intermedio resisten cargas gravitacionales, los anclajes antivolcamientos que le otorga rigidez y evita los levantamientos del muro, además de resistir tracciones y por último los conectores antideslizamiento que tienen por objetivo transmitir el corte de un piso a otro”.
El seminario se encuentra disponible en el canal de YouTube de Madera21 / Brock Commons Building
El experto, que actualmente está desarrollando dos proyectos de edificios híbridos, abordó la comparación entre la construcción de un edificio marco plataforma y un edificio híbrido, respecto a cualidades tales como la dificultad de montaje, los sistemas de anclaje, los costos totales por muros y pisos y la máxima cantidad de pisos. En una de sus conclusiones destacó la integración de muros estructurales de hormigón en un edificio de marco plataforma en madera, permitiendo así “fachadas más despejadas, incrementar la cantidad de pisos y evitar el uso de anclaje antivolcamiento en muros de madera (…) lo que se traduce en menores costos, tiempos de montaje y complejidad de fabricación”.
La madera impacta a todo
Por su parte, Felipe Victorero, arquitecto de la Universidad Católica y master en tecnologías de construcción sostenibles, diseño y eficiencia energética de la Universidad de Nottingham (Reino Unido), expuso sobre las externalidades ambientales y sustentabilidad de los edificios híbridos.
Respecto, por ejemplo, a los objetivos sustentables de la ONU, indicó que “podemos ver que la madera impacta a todo y especialmente al sector de construcción y operación de vivienda, siendo un material con un impacto enorme para poder justamente reducirlo”, explicó en relación a la cantidad de CO2 (11%) que la producción de hormigón produce a nivel global, además de ser un mejor aislante con efectos positivos en el confort y uso energético del edificio mismo, pero también planetarios, como lo es respecto a su consumo energético.
“Un edificio 100% de madera tiene una reducción de más del 60% de emisiones de CO2 por material”, dice Victorero / Shigeru Ban
La madera, al ser comparada con materiales como el acero y el hormigón, presenta menos externalidad ambientales en su energía primaria, potencial de calentamiento global, volumen crítico de contaminación atmosférica y del agua, recursos usados y desechos sólidos. Victorero añadió que en Chile, y según un caso de estudio desarrollado por él y su equipo, “un edificio 100% de madera tiene una reducción de más del 60% de emisiones de CO2 por material, mientras que un edificio híbrido tiene en torno a un 46% (…) Cuando incorporamos la variable de operación y calefacción eléctrica en un periodo de 60 años (que podría ser la vida útil de un edificio de este tipo), tenemos también reducciones de un 45%”.
Lo anterior, en el caso de Santiago, lo graficó también por región y relacionado a la meta nacional de carbono neutralidad 2050, donde el aporte de edificios de madera e híbridos es de gran impacto.
Losas madera-hormigón
Las exposiciones finalizaron con la presentación del ingeniero civil estructural con magister en ciencias de la ingeniería, Andrés Adema, quien desarrolló su tesis en el estudio y ensayos experimentales del comportamiento de losas madera-hormigón.
Él presentó “Avances de investigación en sistemas de losas de entrepiso híbridas madera-hormigón”, un sistema constructivo que utiliza madera en la parte inferior y hormigón en la superior, para luego ser conectadas mediante un conector de corte. Algunas de sus ventajas, comparadas con una losa de hormigón armado, son que “se reduce en un 50% el espesor del hormigón, se elimina en uso de moldaje debido a que la madera actúa como moldaje permanente y se disminuye el uso de alzaprimas”. Sus usos históricos han sido “la renovación de estructuras, por ejemplo, en pisos de madera o losas antiguos con problemas de vibraciones y aislación acústica (…) y además la construcción de nuevas estructuras como puentes, losas de entrepiso, vigas, etc.”
Adema desarrolló su tesis en el estudio y ensayos experimentales del comportamiento de losas madera-hormigón / Brock Commons Building
Pasando por el estado de lo que se ha investigado sobre losas madera-hormigón, y métodos de diseño como el Gamma y Girhammar, Adema concluyó con las múltiples ventajas de estas lozas comparadas con losas de madera y losas híbridas no colaborantes, entre las que destacan la “mejora de resistencia al fuego, un diafragma más rígido (…) y aumento de su resistencia”.
En el caso de Chile y sus construcciones tradicionales, “reduciría el peso sísmico del edificio”, y prosiguió a compartir experiencias en proyectos junto a CORFO y FONDEF. Además, el experto señaló seis desafíos futuros como país y como CIM UC, donde algunos de ellos fueron “la elaboración de una normativa de diseño para losas mixtas madera-hormigón” y “la medición potencial de losas mixtas madera-hormigón para reducir el impacto ambiental de edificios de hormigón armado”, entre otros.
Para conocer a fondo las investigaciones de los expertos, los detalles de sus procesos y resultados, junto con la amplia lista de beneficios y variables de lo anteriormente presentado, el seminario se encuentra disponible aquí, al igual que los más de 20 encuentros que se vivieron en la Semana de la Madera 2021, organizada por Madera21.
