Pensando a lo grande en la construcción sostenible

Este proyecto  desarrollado en una clase del MIT ha presentado un diseño de alta eficiencia energética para un gran edificio comunitario que utiliza uno de los materiales de construcción más antiguos del mundo. Para esta estructura, llamada "la Casa Larga", las maderas macizas hechas de madera convencional serían laminadas juntas como una especie de madera contrachapada de gran tamaño.

El diseño se presentará este mes de octubre en la Conferencia de la Madera en Masa de Maine, que se dedica a explorar nuevos usos de este material, que se puede utilizar para construir edificios de gran altura seguros y sólidos, si los códigos de construcción lo permiten.

John Klein, un científico investigador del departamento de arquitectura del MIT que impartió un taller llamado Diseño de Madera en Masa (Mass Timber Design) que ideó el nuevo diseño, explica que "en Norteamérica, tenemos una abundancia de recursos forestales, y gran parte de ellos están sobreexplotados. Hay un esfuerzo para encontrar formas de utilizar los productos forestales de manera sostenible, y los bosques están siendo sometidos activamente a procesos de raleo para prevenir incendios forestales e infestaciones de escarabajos".

La gente tiende a pensar en la madera como un material adecuado para estructuras de sólo unos pocos pisos de altura, pero no para estructuras más grandes, dice Klein. Pero algunos constructores ya están comenzando a usar productos de madera en masa (un término que básicamente se aplica a cualquier producto de madera mucho más grande que la madera convencional) para estructuras más grandes, incluyendo edificios de altura media de hasta 20 pisos. Incluso los edificios más altos deberían ser prácticos con esta tecnología, dice. Uno de los edificios de madera más grandes de los Estados Unidos es el nuevo edificio de diseño John W. Olver de 82,000 pies cuadrados de la Universidad de Massachusetts en Amherst.

Una de las primeras preguntas que la gente se hace cuando oye hablar de tal construcción tiene que ver con el fuego. ¿Pueden ser seguras estructuras de madera tan altas? De hecho, según Klein, las pruebas han demostrado que las estructuras de madera en masa pueden resistir el fuego también o mejor que el acero. Esto se debe a que la madera expuesta al fuego produce naturalmente una capa de carbón, que es altamente aislante y puede proteger la mayor parte de la madera durante más de dos horas. El acero, en cambio, puede fallar repentinamente cuando el calor lo ablanda y hace que se doble.

Klein explica que esta resistencia natural al fuego tiene sentido cuando se piensa en dejar caer una cerilla encendida sobre un montón de virutas de madera, en lugar de dejarla caer sobre un tronco. Las virutas estallarán en llamas, pero en el tronco simplemente saldrá un fósforo. Cuanto mayor es el volumen de la madera, mejor es su resistencia a la ignición.

La estructura diseñada por la clase utiliza vigas macizas hechas de capas de chapas de madera laminadas juntas, un proceso conocido como madera de chapa laminada (LVL), hecha en paneles de 50 pies de largo, 10 pies de ancho y más de 6 pulgadas de espesor. Estos se cortan a medida y se usan para hacer una serie de arcos grandes, de 40 pies de alto hasta el pico central y que se extienden a lo largo de 50 pies, hechos de secciones con una sección transversal triangular para agregar fuerza estructural. Una serie de estos arcos se ensamblan para crear un gran espacio cerrado sin necesidad de soportes estructurales internos. El diseño plisado del techo está diseñado para alojar paneles solares y ventanas para iluminación natural y calefacción solar pasiva.

"La profundidad estructural lograda mediante la construcción de la sección triangular nos ayuda a conseguir la luz clara deseada para el espacio común, al tiempo que proporciona un lenguaje visual tanto en el interior como en el exterior de la estructura", afirma Demi Fang, estudiante de arquitectura del MIT que formó parte del equipo de diseño. "Cada arco se estrecha y ensancha a lo largo de su longitud, porque no todos los puntos a lo largo del arco estarán sujetos a la misma magnitud de fuerzas, y esta variación en la profundidad de la sección transversal expresa el rendimiento estructural a la vez que fomenta el ahorro de materiales", dice.

Los arcos se construían de fábrica en secciones y luego se atornillaban en la obra para completar el edificio. Debido a que el edificio sería en gran parte prefabricado, el proceso real de construcción en el sitio sería mucho más eficiente, dice Klein.

"The Longhouse es un edificio multifuncional, diseñado para acomodar una amplia gama de escenarios de eventos, desde el trabajo en equipo, clases de ejercicios, reuniones sociales, exposiciones, cenas y conferencias", dice Klein, añadiendo que se basa en una larga tradición de estas estructuras comunales en las culturas de todo el mundo.

Mientras que la producción de hormigón, utilizado en la mayoría de los grandes edificios del mundo, implica grandes emisiones de gases de efecto invernadero por la cocción de piedra caliza, la construcción con madera en masa tiene el efecto contrario, dice Klein. Mientras que el hormigón aumenta la carga mundial de gases de efecto invernadero, la madera en realidad la reduce, porque el carbono eliminado del aire mientras los árboles crecen es esencialmente secuestrado mientras dure el edificio. "El edificio es un sumidero de carbono", dice.

Un obstáculo para un mayor uso de madera en masa para estructuras grandes está en los códigos de construcción actuales de Estados Unidos, dice Klein, que limitan el uso de madera estructural a edificios residenciales de hasta cinco pisos, o edificios comerciales de hasta seis pisos. Pero la reciente construcción de edificios de madera mucho más altos en Europa, Australia y Canadá -incluyendo un edificio de madera de 18 pisos en Columbia Británica- debería ayudar a establecer la seguridad de dichos edificios y conducir a los cambios necesarios en el código, dice.

El diseño de Longhouse fue desarrollado por un equipo multidisciplinario en 4.S13 (Mass Timber Design), un taller de diseño en el departamento de arquitectura del MIT que explora el futuro de los edificios sostenibles. El equipo incluía a John Fechtel, Paul Short, Demi Fang, Andrew Brose, Hyerin Lee y Alexandre Beaudouin-Mackay. Fue apoyado por el Departamento de Arquitectura, BuroHappold Engineering y Nova Concepts.