Construcciones de madera compuestas para cerramientos autoportantes

Abstract

M acizo o hueco? Pesado o ligero? Negro o blanco? Es una utopía la así llamada "pureza de materiales" en arquitec-tura, que consistiría en usar básicamente un solo material en la edificación. Si se construye, ¡se mezcla! A medida que empeza-mos a planear edificios siempre pensamos en diferentes materiales; queremos dar al edificio las variadas cualidades que solo permite el uso de una combinación. Construir significa adaptarse a las condi-ciones específicas de la tarea, de la normativa, de la demanda y del lugar, usando las distintas propiedades de los materiales disponibles. La asociación de diferentes materiales para conseguir en su com-binatoria algo nuevo y mejor que la mera suma de las propiedades de cada uno ya tiene tradición, como muestra el ejemplo de cons-trucciones con el uso del hormigón armado. Sin duda, esta combi-nación de hormigón con acero crea un compuesto extraordinario que aprovecha las ventajas de un material que principalmente trabaja comprimido y otro que lo hace a la tracción. Pero el mismo ejemplo también muestra el límite de esta construcción: la parte superior de la placa compuesta trabaja como zona de compresión, mientras el resto de la sección transversal inferior lleva la fuerza de tracción, por lo cual el hormigón principalmente sirve para dar una matriz para la armadura. La parte inferior de la losa carga un peso muerto, desproporcionado del sistema global. Una alternativa es ejecutar la losa como una placa perfilada de nervios en su parte inferior, que resultaría en el ahorro de una cierta cantidad de material de hormigón; pero al mismo tiempo se aumenta el coste de producción, con lo que esta medida solo es económica en los países con bajos costes laborales. El ejemplo muestra que no solo el análisis estructural es relevante, sino tam-bién otros aspectos como la economía, la física y la estética en la elección de los materiales de la construcción. La madera, como material de construcción, tiene grandes ven-tajas por ser ligero, durable y ecológico. Por ser un material en base a fibras de celulosa dentro de una matriz, hecha de lignina y pectina-las substancias que hacen pegar las fibras para crear un continuo molecular tridimensional-la madera combina dos cuali-dades importantes para el uso en la construcción. En relación con su densidad, es estructuralmente muy resistente, muy dúctil y pue-de soportar fuerzas extremas por corto tiempo sin fallar. Al mismo tiempo, su estructura en base de tubos de fibras da al material ligereza y buen comportamiento como material aislante. Su baja transmitancia térmica da al material excelentes propie-dades aislantes y ayuda a reducir el problema de puentes térmicos, como es el caso en sus más importantes competidores en el área de construcción: el hormigón y el acero. Sin embargo, hay criterios en que la madera no puede competir con los otros materiales, parti-cularmente en el tema de la protección contra fuego, el comporta-miento acústico y la poca inercia térmica (la capacidad de activar la masa de almacenamiento de calor para prevenir un rápido efecto de calentamiento o enfriamiento). Lo último es un directo resul-tado de su poca densidad y mala transmitancia. Al mezclar la ma-dera con otros materiales como el hormigón y la piedra (tal como siempre han existido construcciones compuestas en la historia de la arquitectura en madera), la masa de almacenamiento requerida puede ser alcanzada fácilmente. Sobre todo, esta medida mejora el comportamiento de todo el edificio durante un incendio, como también sus propiedades acústicas. Un clásico ejemplo histórico es la tipología del entramado de madera-que en realidad es una mezcla entre elementos portantes de madera con todas las ventajas que tiene al respecto (alta capa-cidad de soportar cargas, alta ductilidad)-y un lienzo de pared de materiales sólidos (barro, albañilería) que da otro comportamiento deseado (masa térmica, protección acústica, capacidad de absor-ción de humedad) a la envolvente; cosas que la madera sola no es capaz de dar. Combinar materiales para poder conseguir el óptimo estructural, física y económicamente es aun más importante hoy en día, dada la alta exigencia multifacética que se requiere de la envolvente de un edificio actual. i. madera-hormigón Una solución provechosa es el conjunto de la madera con el hor-migón en el caso de las losas, donde la parte de baja del elemento está formada por un tablero de paneles prefabricados (hechos de reticulados de madera o madera maciza) que trabaja a la tracción, mientras los esfuerzos a la compresión son tomados por el hor-migón que se vierte en obra sobre el tablero de madera de la losa compuesta. El tablero de madera provee una superficie superior completamente sellada (ya sea en base a estructura de entramado o construcción masiva) y, de esa manera, el tablero de madera actúa como encofrado perdido para el hormigón. El compuesto madera-concreto para losas está constituido por una superficie de piezas de madera (tablas sobre un envigado de madera o solamente una losa de madera sólida) y sobre ella una capa de hormigón vertido fresco y moldeado en el lugar. Al hacerlo así, las propiedades de cada material se amalgaman positivamente en la estructura. El elemento sometido a fuerzas de torsión es la superficie de madera en la parte inferior de la losa, que tiene alrededor del 60 % de la altura total. Este tímpano de madera toma los esfuerzos de tensión mientras la capa de concreto se encarga de las fuerzas de compresión ase-gurando el peso neto requerido y minimizando vibración y ruido (Natterer, Hamm y Favre, 1996). Como en el concreto normalmen-te únicamente ocurren compresiones, solo es necesario un mínimo reforzamiento para evitar las fisuras. Las fuerzas de corte entre el