La construcción y el funcionamiento de todo tipo de edificios consumen enormes cantidades de energía y recursos naturales. Por ello, investigadores de todo el mundo buscan formas de hacer los edificios más eficientes y menos dependientes de materiales con alta intensidad de emisiones.
Ahora, un proyecto desarrollado en el marco de una clase del MIT ha dado con un diseño de gran eficiencia energética para un gran edificio comunitario que utiliza uno de los materiales de construcción más antiguos del mundo. Para esta estructura, denominada «the Longhouse», la madera maciza fabricada con madera aserrada convencional se laminaría en conjunto, a modo de un contrachapado de tamaño gigante.
El diseño se presentará este octubre en la Conferencia Maine Mass Timber, dedicada a explorar nuevos usos de este material, que puede emplearse para construir edificios de gran altura seguros y sólidos, siempre que los códigos de construcción lo permitan.
John Klein, científico investigador del departamento de arquitectura del MIT que impartió un taller llamado Mass Timber Design, en el que se desarrolló el nuevo diseño, explica que «en Norteamérica disponemos de abundantes recursos forestales, y gran parte de ellos están sobrecrecidos. Se están realizando esfuerzos para encontrar formas de utilizar los productos forestales de manera sostenible, y los bosques están sometidos activamente a procesos de aclareo para prevenir incendios forestales e infestaciones de escarabajos».
Klein afirma que la gente tiende a considerar la madera un material adecuado para estructuras de solo unas pocas plantas, pero no para construcciones más grandes. Sin embargo, algunos constructores ya están empezando a utilizar productos de madera maciza (término que, en esencia, se aplica a cualquier producto de madera mucho más grande que la madera aserrada convencional) en estructuras de mayor tamaño, como edificios de altura media de hasta 20 plantas. Según él, con esta tecnología, los edificios aún más altos deberían ser finalmente viables. Uno de los mayores edificios de madera maciza de Estados Unidos es el nuevo Edificio de Diseño John W. Olver, de 82 000 pies cuadrados, en la Universidad de Massachusetts en Amherst.
Una de las primeras preguntas que surgen cuando se oye hablar de este tipo de construcciones se refiere al fuego. ¿Pueden ser realmente seguras estructuras de madera tan altas? De hecho, afirma Klein, las pruebas han demostrado que las estructuras de madera maciza pueden resistir el fuego tan bien como el acero o incluso mejor. Esto se debe a que la madera expuesta al fuego genera de forma natural una capa de carbonización, que es altamente aislante y puede proteger el grueso de la madera durante más de dos horas. El acero, en cambio, puede fallar repentinamente cuando el calor lo ablanda y provoca su pandeo.
Klein explica que esta resistencia natural al fuego tiene sentido si se piensa en lo que ocurre al dejar caer una cerilla encendida sobre un montón de virutas de madera, frente a dejarla caer sobre un tronco. Las virutas arderán de inmediato, mientras que sobre el tronco la cerilla simplemente se apagará. Cuanto mayor es el volumen de la madera, mejor resiste la ignición.
La estructura diseñada por la clase emplea vigas macizas fabricadas con capas de chapas de madera laminadas, un proceso conocido como madera laminada de chapa (LVL, por sus siglas en inglés), en paneles de 50 pies de largo, 10 pies de ancho y más de 6 pulgadas de grosor. Estos se cortan a medida y se utilizan para formar una serie de grandes arcos de 40 pies de altura hasta el pico central y 50 pies de luz, compuestos por secciones de sección transversal triangular para aportar resistencia estructural. Un conjunto de estos arcos se ensambla para crear un amplio espacio cerrado sin necesidad de soportes estructurales internos. El diseño plegado de la cubierta está concebido para alojar paneles solares y ventanas que proporcionen iluminación natural y calefacción solar pasiva.
«La profundidad estructural lograda al construir la sección triangular nos ayuda a alcanzar la luz libre deseada para el espacio comunitario, al tiempo que aporta un lenguaje visual tanto en el interior como en el exterior de la estructura», afirma Demi Fang, estudiante de posgrado en 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 del arco estarán sometidos a la misma magnitud de fuerzas, y esta profundidad de sección variable expresa tanto el comportamiento estructural como el ahorro de materiales», explica.
Los arcos se fabricarían por secciones en una planta industrial y luego se atornillarían en obra para formar el edificio completo. Como el edificio sería en gran parte prefabricado, el proceso de construcción en obra se simplificaría considerablemente, según Klein.
«Longhouse es un edificio multifuncional, concebido para acoger una amplia gama de eventos, desde espacios de coworking, clases de ejercicio, encuentros sociales, exposiciones, cenas y conferencias», afirma Klein, quien añade que el proyecto se inspira en una larga tradición de estructuras comunitarias de este tipo en 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 derivadas de la calcinación de la caliza, la construcción con madera maciza tiene el efecto contrario, según Klein. Mientras que el hormigón aumenta la carga de gases de efecto invernadero del planeta, la madera la reduce, porque el carbono extraído del aire durante el crecimiento de los árboles queda básicamente secuestrado mientras dure el edificio. «El edificio es un sumidero de carbono», afirma.
Un obstáculo para un mayor uso de la madera maciza en grandes estructuras son los códigos de construcción vigentes en Estados Unidos, según Klein, que limitan el uso de madera estructural a edificios residenciales de hasta cinco plantas o edificios comerciales de hasta seis plantas. Sin embargo, la reciente construcción de edificios de madera mucho más altos en Europa, Australia y Canadá, incluido un edificio de madera de 18 plantas en la Columbia Británica, debería contribuir a demostrar la seguridad de este tipo de edificios y a impulsar los cambios normativos necesarios, afirma.
Steve Marshall, director adjunto de silvicultura cooperativa del Servicio Forestal de Estados Unidos, que no participó en este proyecto, afirma que «Longhouse es un ejemplo maravillosamente creativo y de ejecución impecable del potencial de diseño de la madera maciza». Añade que «la madera maciza está llamada a convertirse en una parte significativa de la forma en que Estados Unidos construye. Las implicaciones para la sostenibilidad de los lugares en los que vivimos, trabajamos y nos divertimos son enormes. Además de las ramificaciones bien conocidas, como el secuestro de carbono dentro de los edificios, también hay beneficios para la comunidad, como una reducción drástica del tráfico de camiones durante el proceso de construcción».
El diseño de Longhouse fue desarrollado por un equipo interdisciplinar en la asignatura 4.S13 (Mass Timber Design), un taller de diseño del departamento de arquitectura del MIT que explora el futuro de los edificios sostenibles. El equipo estuvo integrado por John Fechtel, Paul Short, Demi Fang, Andrew Brose, Hyerin Lee y Alexandre Beaudouin-Mackay. Contó con el respaldo del Departamento de Arquitectura, BuroHappold Engineering y Nova Concepts.
