Rascacielos sostenibles: la revolución de la madera y tecnología inteligente en la construcción vertical

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Los edificios altos plantean un desafío único para la sostenibilidad porque ofrecen impactos ambientales tanto positivos como negativos. Los impactos positivos incluyen reducir la expansión urbana, promover el transporte alternativo y permitir el uso eficiente de la energía a escala de distrito. Pero estos beneficios tienen el costo de emitir más dióxido de carbono para producir los materiales necesarios y construir el edificio.

La huella de carbono incorporada de un edificio alto es significativamente mayor que la de los edificios de poca altura por metro cuadrado. Esto se debe a que la estructura suele ser responsable de la mayor parte de la huella de carbono incorporada de un edificio, y los edificios altos requieren más estructura para soportar su altura.

Los edificios altos normalmente se han construido con acero u hormigón, pero ¿y si existiera una alternativa que pudiera aumentar el impacto positivo de los rascacielos?

La firma de arquitectura e ingeniería Skidmore, Owings & Merrill e investigadores de la Universidad Estatal de Oregon lanzaron recientemente un proyecto de investigación que investiga las características de rendimiento de un sistema de piso estructural híbrido de madera y concreto que puede ofrecer a la industria una alternativa tradicional de construcción de placas planas.

Gran altura, bajos costos

El propósito del proyecto de investigación era estudiar sistemas estructurales conceptuales para edificios altos que sean lo más sustentables posible y al mismo tiempo sigan siendo competitivos en costos con las técnicas de construcción contemporáneas.

Los autores del estudio señalaron que los sistemas estructurales que alguna vez se consideraron poco prácticos con madera ahora son factibles debido a sus propiedades de ingeniería mejoradas.

También observaron una mayor aceptación dentro de la comunidad de ingenieros de las estructuras híbridas, combinando la madera con materiales como el acero y/o el hormigón.

De hecho, una de las conclusiones del informe fue que los edificios construidos con dichos materiales podrían potencialmente producir menores fuerzas de inercia durante los terremotos, además de ser más flexibles y menos propensos a sufrir daños importantes.

Además, el tratamiento moderno de la madera en los edificios le permite alcanzar las resistencias al fuego necesarias para la construcción práctica.

Los gigantes madereros de Europa

Los edificios de gran altura construidos con madera han aparecido con más frecuencia en las ciudades a medida que las empresas desarrollan nuevos productos, técnicas y materiales para aumentar la sostenibilidad de las infraestructuras altas. Noruega ha estado a la vanguardia de esta tendencia y finalizó la torre Mjøstårnet en Brumunddal en 2019.

Este edificio emblemático, oficialmente la estructura de madera más alta del mundo con 85,4 m, demuestra que este tipo de edificios se pueden construir utilizando recursos, proveedores y materiales sostenibles locales.

Moelven Limtre jugó un papel fundamental en la construcción de la torre. La empresa produce el laminado de madera conocido como madera laminada y fue responsable de producir e instalar columnas, vigas y diagonales de madera laminada para el sistema de carga principal.

Los huecos de los ascensores y los balcones se construyeron con madera contralaminada (CLT), lo que les dio resistencia, estabilidad dimensional y rigidez adicionales, mientras que para los pisos hasta el nivel 11 se emplearon losas de madera para plataformas.

Construcción unida

En cuanto a las credenciales de sostenibilidad del edificio, los promotores dicen que los bosques de Austria tardaron sólo una hora y 17 minutos en regenerar el volumen de abeto utilizado en su construcción.

Uno de los proveedores de madera para la torre, Hasslacher, trajo 800 columnas de madera laminada encolada y 14.400 m2 de CLT para los elementos de las paredes exteriores. En total, para la entrega sólo se necesitaron 50 camiones.

El hormigón utilizado en la construcción de HoHo Wien se utiliza en una forma conocida como XC, un compuesto de madera y hormigón. Estos se fijaron a los núcleos del edificio o a la estructura del edificio y se conectaron con soportes de pared externos de madera maciza.

La empresa de hormigón Kirchdorfer desarrolló la solución XC con el especialista en embalaje Mayr-Melnhof y entregó más de 1.000 elementos compuestos a la obra.

En el caso de ambas torres, una combinación de elementos de madera avanzados y un pensamiento conjunto fue clave para su éxito sostenible.

Movimiento masivo de madera

En 2017, el Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano publicó ‘Tall Timber: A Global Audit’. El estudio tuvo en cuenta los 48 proyectos conocidos de madera en masa de siete pisos o más que habían sido propuestos, estaban en construcción o estaban terminados.

El movimiento de la madera en masa ha ganado un impulso significativo desde entonces con más de 200 edificios de madera en masa en todo el mundo que tienen siete pisos o más. La madera ha experimentado avances notables en sus capacidades tecnológicas.

Recientemente, Ramboll y el estudio de arquitectura Haptic Architects se asociaron para explorar el desarrollo sostenible a través de una torre modular regenerativa.

Un experto en rascacielos de Ramboll dice que para reducir el carbono, el marco estructural principal se centra alrededor de una estructura de madera que comprende plataformas duras estructurales de tres pisos, y cada plataforma dura o permanente soporta tres plataformas intermedias blandas o temporales.

“Este rascacielos regenerativo utiliza suelos duros recubiertos con madera contralaminada (CLT). Las estructuras de carga se fabrican utilizando una combinación de secciones de madera laminada encolada y acero reciclado”, dijo un experto en rascacielos de Ramboll.

Al adoptar este enfoque para la construcción de gran altura, fue posible considerar los módulos en términos de volumen, no de superficie, aumentando la flexibilidad y adaptabilidad de toda la estructura.

“En lugar de demoler todo el edificio”, añade Ramboll, experto en rascacielos, “los módulos obsoletos pueden simplemente sustituirse por otros nuevos, sin restricciones horizontales ni verticales, para satisfacer las nuevas necesidades espaciales. Incorporar flexibilidad y adaptabilidad a la filosofía de la construcción brinda la oportunidad de lograr avances reales hacia edificios de gran altura sostenibles”.

Como las estructuras están diseñadas para durar mucho tiempo, la elección del material de construcción para la construcción modular de gran altura se basó en mantener la huella de carbono al mínimo. Quienes están detrás de la estructura sostenible esperan crear un nuevo precedente en la industria de la construcción.

“En teoría, la adopción de estas filosofías de construcción podría dar lugar a edificios que potencialmente podrían durar para siempre”, añade Ramboll, experto en rascacielos.

Meva, especialista en cimbra y encofrados, destaca que, si bien la madera es una opción más ecológica para algunas aplicaciones, es necesario equilibrarla con el impacto ambiental de la deforestación para recolectar el material y los residuos generados a partir del encofrado de madera contrachapada.

El encofrado de madera contrachapada almacena carbono nocivo dentro del propio material, protegiendo así el medio ambiente. Además, también se puede cosechar y producir localmente, de modo que el material no tenga que viajar tan lejos hasta el sitio, lo que ahorra emisiones de los vehículos de transporte.

La creciente popularidad de sus propiedades sostenibles conlleva una mayor demanda, lo que está alimentando la deforestación y creando un equilibrio ecológico, dice Meva. Según la Fundación Mundial para la Naturaleza (WWF), el comercio de productos forestales ha aumentado significativamente en las últimas cinco décadas, y en algunos casos la tala ilegal representa entre el 40% y el 50% de toda la tala.

El WWF añade que como los bosques almacenan grandes cantidades de carbono, la destrucción de estas áreas contribuye al calentamiento global al liberar carbono a la atmósfera: alrededor del 15% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero son causadas por la deforestación.

Tecnología inteligente en la construcción en madera

El experto en rascacielos de Ramboll cree que la integración con el entorno digital es una herramienta poderosa para crear soluciones sostenibles en rascacielos.

“Los edificios altos pueden diseñarse como plataformas para aprovechar al máximo la última y futura tecnología inteligente. Miles de sensores inteligentes envían datos a los sistemas integrados de gestión de edificios para permitir que el edificio se adapte y optimice para mejorar la eficiencia energética y la seguridad.

“El uso de estas estrategias de manera integrada crea valor tanto para nuestros clientes como para la sociedad en su conjunto, y proporciona un modelo para un rascacielos sostenible”.