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Wood Innovation Research Laboratory (WIRL)

Dueño y operación: University of Northern British Columbia (UNBC)
Ubicación: Prince George, Columbia Británica
Tipo de construcción: Institucional
Tipo de certificación: Estándar
Año de construcción: 2017
Superficie del área: 1070 m2

El Wood Innovation Research Lab (WIRL) es una instalación de investigación y enseñanza de la UNBC y completó su construcción en abril de 2018. Propiedad y operado por la UNBC, WIRL es un edificio de uso mixto de una planta y 10 metros de altura, con un gran laboratorio de madera, aulas y oficinas. La superestructura se compone de columnas y vigas de madera glulam y muros externos enmarcados con cerchas de madera.

La UNBC utiliza WIRL para mostrar la madera masiva como un material estructural alternativo al acero, que se usa generalmente en edificios industriales. Se prefirió la madera masiva por su alta relación resistencia-peso y rendimiento térmico. Además, la prefabricación de madera masiva permitió a los comerciantes realizar la mayor parte del trabajo en un ambiente de taller seguro y controlado, particularmente ventajoso para climas fríos como el Príncipe George. La prefabricación también permitió una mayor precisión y control de la humedad, lo que redujo el riesgo de contracción o hinchamiento de los componentes de madera.

Los cimientos del edificio son una pila de losas de concreto de 31 x 31 metros. La superestructura está compuesta de columnas y vigas de madera glulam en una cuadrícula de seis metros. El exterior, incluido el tejado, está enmarcado con cerchas de madera de dimensión con OSB. El piso del segundo nivel está hecho de vigas de madera prefabricadas i-joist y cubierto con revestimiento de madera contrachapada. Todos los muros interiores también están cubiertos con revestimiento de madera contrachapada. En la parte de laboratorio del edificio, el OSB queda expuesto para el acabado interior como una expresión del uso industrial del espacio.

El Wood Innovation Research Lab es una de las pocas instalaciones en B.C. y el primero en el norte de B.C., lo que permite la investigación compleja y las pruebas de productos de madera estructural, conexiones y ensamblajes. El laboratorio se puede utilizar para probar diferentes características de los productos de madera como la resistencia, la rigidez y los modos de fallos. Una grúa aérea recorre la longitud de una de las dos plataformas, lo que permite la maniobra segura de grandes productos y ensamblajes.

En una esquina del laboratorio hay un muro de concreto y un piso fuerte. El muro y piso están separados de la estructura del edificio y hechos de concreto altamente reforzado con anclajes en una cuadrícula de 400 milímetros (mm) para anclar los materiales. Se utiliza una unidad de potencia hidráulica (HPU) para imitar varios tipos de gravedad y fuerzas laterales sobre los elementos, conexiones y ensamblajes de madera para estudiar la capacidad de carga y el punto de quiebre.

El edificio también cuenta con una máquina universal de pruebas (UTM) para pruebas de tracción y compresión, una máquina de CNC de la marca Hundegger, un robot programable utilizado para grandes fabricaciones tridimensionales y una sala de acondicionamiento de la madera. Esta sala está equipada con humidificadores y ventiladores para regular la temperatura y la humedad para normalizar el contenido de humedad de las muestras de madera, crucial para la consistencia y reproducibilidad de las pruebas estructurales.

El edificio está equipado con sistemas de extinción de incendios que incluyen un sistema de rociadores automáticos alimentados por municipalidades en todo el espacio interior y extintores de incendios en las tres entradas. Los muros exteriores que están cerca de los edificios adyacentes requieren clasificación de fuego para la separación espacial. Los muros sur y este están cubiertos con un revestimiento de 45 minutos y el oeste con revestimiento de fuego de una hora. Se instalaron rociadores de respuesta rápida a lo largo de la cara interior de las paredes exteriores sur, oeste y este para crear una cortina de agua. El lado norte, que da a una calle ancha, no requería una clasificación de resistencia al fuego. El transformador eléctrico, ubicado en la esquina sureste, está encerrado dentro de muros de concreto.

Prince George tiene un clima frío y relativamente seco, especialmente en invierno, por lo que el control de la humedad no fue un desafío significativo. Sin embargo, los miembros estructurales almacenados cerca del sitio de construcción antes de la instalación estaban protegidos de posibles daños por humedad y agua. El glulam se cubrió con una envoltura de plástico hasta encerrarse dentro de la cubierta de los paneles y el techo. Las cerchas ya estaban selladas en el lado interior con paneles OSB cuando se trajeron al sitio. Antes de la instalación y el cerramiento, los paneles de la cubierta estaban velados por lona y la nieve se quitaba fácilmente. Los revestimientos de madera de cedro rojo expuestos en el noreste y sureste están protegidos por un revestimiento resistente al agua, que reduce el daño por humedad al mismo tiempo que proporciona un acabado natural.

El muro exterior está diseñado para eliminar el riesgo de condensación que puede ocurrir si hay diferencias de humedad y temperatura entre los ambientes interior y exterior. El conjunto de muro incluye una innovadora membrana hermética en el interior que responde a la temperatura. Se sella para evitar la difusión de vapor desde el interior en los meses fríos, cuando la temperatura exterior y el contenido de humedad son bajos. A través de reacciones químicas durante los meses cálidos, la membrana se abre para permitir que el muro se seque a medida que el vapor viaja desde el exterior. Dado que esta es la primera aplicación del producto en este entorno, el fabricante realizó pruebas para garantizar la compatibilidad con los otros productos de ensamblaje, como el adhesivo de cinta que se usó para envolver las juntas de la membrana.

Los muros interiores que separan los espacios de la oficina y el aula del laboratorio están llenos de aislamiento acústico. Además, se utilizó un canal elástico de metal para conectar el panel de yeso a los montantes y crear un espacio de aire para reducir la transmisión de ruido. El conjunto del muro exterior, que incluye una capa gruesa de aislamiento de lana mineral de madera, proporciona una barrera acústica suficiente para evitar que el ruido se transfiera fuera del edificio.

La principal preocupación acústica del edificio era el tiempo de reverberación, el tiempo que tarda el sonido en ser absorbido por las superficies de los objetos circundantes en el espacio del laboratorio. Específicamente, los ruidos de alta frecuencia y alto volumen del equipo de laboratorio reverberan contra las superficies duras y reflectantes del piso y muro de concreto, muros de paneles de yeso y acabados de muros OSB. Si no se mitiga, el tiempo de reverberación podría, según un análisis preliminar, ser superior a cinco segundos y convertirse en un problema para el laboratorio, el aula y los espacios de oficina.

Como parte de los proyectos del curso, los estudiantes de UNBC refinaron el diseño interior original del laboratorio al agregar superficies reflectantes de sonido (paneles de madera contrachapada) en las superficies de las paredes de OSB y deflectores absorbentes de sonido en el techo. Los paneles de madera contrachapada en la sección inferior de la habitación desvían las ondas sonoras hacia el techo sin absorber ni recoger el polvo de la sierra. La solución se calcula para reducir el tiempo de reverberación a aproximadamente dos segundos, lo que excede los requisitos estándar de espacio de trabajo.

WIRL fue el primer edificio en América del Norte en buscar la certificación Passive House en un clima extremadamente frío. En Prince George, la temperatura promedio en verano es de 16°C y la temperatura promedio en invierno es de -6°C, lo que resulta en 234 días por año que requieren calefacción o refrigeración mecánica. La severa condición climática fue uno de los principales desafíos para lograr la certificación Passive House. La UNBC realizó un análisis de factibilidad temprano y una certificación específica como requisito en el proceso de licitación para garantizar que el equipo del proyecto se comprometiera a diseñar y construir el proyecto según los estándares de la Passive House.

El certificador de la Passive House otorgó la certificación en función de la revisión y aprobación del diseño y el rendimiento general del edificio. Esto se demostró a través del modelo de energía Passive House Planning Package (PHPP), una prueba de la puerta del ventilador, la puesta en marcha del sistema mecánico y la documentación de construcción. Como una oportunidad de investigación y educación, la UNBC continuará monitoreando el desempeño del edificio capturado a través de sensores de temperatura y humedad y medidores de electricidad.

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