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Desafíos de una Construcción a 15 pisos de altura en madera: Experiencia Internacional

La revaloración de la nobleza de la madera se encuentra jugando un rol importante en el contexto nacional y el legado internacional lo respaldan.

Las tecnologías desarrolladas en los últimos años en Chile aseguran hoy la factibilidad de edificios de madera de hasta 6 pisos en sistema de entramado ligero. Sin embargo, las necesidades de sustentabilidad demandan nuevos ejes de acción en todos los rangos de la industria de la construcción con madera, por esto, distintas instituciones gubernamentales han coordinado esfuerzos para desarrollar una hoja de ruta que apoye la gestión de procesos sostenibles de construcción con un material local, renovable y con una muy baja de huella de carbono en sus distintas fases productivas, lo que incluso se enmarca en los compromisos pactados por el país en cuánto a la carbono neutralidad al 2050. No obstante, para lograr estos objetivos se requiere seguir avanzando en la coordinación colaborativa para generar innovación y mejores competencias, de esta manera incrementar la versatilidad del sistema y presentar mejores resultados. 

El Centro UC de Innovación en Madera tiene un importante reto al año 2025, el de construir un edificio de nuevos límites para Chile y Latinoamérica.

El Seminario “Desafíos de una Construcción a 15 pisos en altura en madera”, se llevó a cabo el miércoles 2 de septiembre en el marco de La Semana de la Madera 2020, en el cual se realizaron siete presentaciones moderadas por expertos nacionales e internacionales.

En la primera ronda de exposiciones se destacó la experiencia de dos expertos referentes en el ámbito de la seguridad de icónicos edificios de madera en el mundo. Mientras que en el segundo bloque, se evidenció el progreso que ha tenido el país en esta materia y cómo se están dirigiendo los esfuerzos hacia el futuro cercano para cumplir con el sueño de la construcción en altura con madera en Chile.



Entérate de lo que fue este importante hito para la industria de la construcción con madera. 
Revive el Seminario "Desafíos de una Construcción de 15 pisos en altura" en la Semana de la Madera

 


1. Evolución de la construcción en madera en altura en el mundo.

La primera presentación estuvo a cargo del Director Académico del CIM UC, Pablo Guindos, quien realizó un repaso comparativo de los edificios más altos del mundo construidos con madera en la última década, en términos de altura, pisos, sistemas constructivos y tendencias de construcción por etapas de crecimiento. 

Muchos de estos edificios se encuentran en gran predominancia geográfica en el Norte de EEUU, donde por ejemplo se han utilizado principalmente sistemas de paneles de madera masiva como la madera contralaminada y elementos 2D. En el norte de Europa se ha abarcado el tipo de construcción con módulos prefabricados, y modelos 3D, también edificios de tipo frame o poste y viga. Y, en el centro de Europa, donde se concentran la mayor cantidad de edificios de más de 7 pisos en madera, existe gran variedad de enfoques y sobretodo, combinaciones híbridas. 

Cabe destacar que en los últimos tres años el número de edificios construidos han incrementado sustancialmente.

Las políticas gubernamentales en países nórdicos reconocen la importancia del sector forestal, por lo que el Estado (en casos como Europa, Canadá o EEUU) ha fomentado el diseño y construcción de sistemas más eficientes y responsables con el medio ambiente con la construcción de edificios y ciudades de madera y con la producción de materiales derivados para gestionar su propia huella de carbono. 


En una década los edificios siguen creciendo. 

Segmentando las etapas de crecimiento de estos edificios, Pablo Guindos expone que:

  • Durante el periodo del 2009 hasta el 2013 se levantaron la mayor parte de los edificios pioneros hasta 15 pisos.
  • Durante los años 2014 al 2016 se sigue construyendo hasta 15 pisos, mientras los sistemas constructivos fueron perfeccionados.
  • Desde el 2017 hasta la actualidad, los sistemas propuestas han sido perfeccionados rompiendo la barrera de los 15 pisos hasta lo que hoy ya son 24 pisos en madera.


Tendencias constructivas en la última década:

Revisando las tendencias constructivas de los edificios de madera del mundo se puede concluir que la evolución en altura ha significado un mayor uso de sistemas híbridos tales como podios o columnas de hormigón. En el caso del uso de núcleos de hormigón desde el año 2009 hasta la actualidad, se han utilizado cerca del 19% en edificios de madera para elementos como el shaft, ascensores y escaleras. 

En mayor consideración en el uso de podios con un 35%, en los cuales los primeros niveles de la construcción han sido implementados con estructuras de hormigón y los siguientes niveles con madera. Para las columnas intercaladas, se ha utilizado en más cantidad, aproximadamente un 54%.


¿Qué ha motivado este progreso?

Pablo Guindos mencionó el indiscutible rol que efectúan las nuevas herramientas de diseño que consiguen precisiones milimétricas, lo cual ha permitido llevar a la madera a niveles más elevados de precisión y calidad. 


Estrategia de Diseño de protección contra el fuego 

La protección contra el fuego es una de las mayores inquietudes que todas las personas tienen, por esta razón es que el Seminario “Desafíos de una Construcción a 15 pisos”, contó con dos expertos quienes trabajaron en proyectos únicos de edificación en altura y diseño de seguridad contra incendios con madera en el mundo.


2. Mjøstårnet, proyectos de edificación en altura y diseño de seguridad contra incendios único en Madera

Inserto en la normativa noruega de construcción y su reglamento que menciona que: “cualquier edificio mayor a cinco pisos debe probar ser capaz de sostenerse en un incendio si es realizado con materiales inflamables”, el trabajo realizado para la construcción de Mjøstårnet consistió en probar la capacidad de la madera de mantenerse uniforme tras ser afectada por el fuego. 

Leif Tore Isaksen, fue uno de los ingenieros de seguridad para el edificio de apartamentos de madera de 14 pisos Treet en Bergen, y dirigió el trabajo para la estrategia de seguridad contra incendios en el edificio de madera de 18 pisos Mjøstårnet.

En su presentación, explicó los experimentos aplicados a glulam, en los cuales se probó que las áreas quemadas protegen los núcleos de las columnas de madera sin afectar su capacidad estructural, tanto en las fases intensas cómo finales de un incendio. Si bien no fue aplicado cómo tal a la construcción del edificio, se pudo construir un edificio con las suficientes consideraciones en resistencia, rigidez y durabilidad para poder erigir un edificio que pasó los estándares de calidad y logró ser inaugurado en marzo del 2019.

El Seminario también contó con la presencia de Andrew Harmsworth, ingeniero jefe del diseño de fuego de los edificios con 30 años de experiencia en investigación y pruebas de fuego, y con la participación en el proceso de cambio de código, el desarrollo de soluciones alternativas y el diseño basado en el rendimiento de Canadá. 


3. Estrategias y tecnologías de protección frente a fuego para edificios de madera de gran altura 

Vancouver tiene una larga historia de construcciones en altura en madera. Brock Commons Tallwood House es uno de sus edificios icónico de madera de 53 mts de altura, con 18 pisos y 404 habitaciones para estudiantes de la Universidad de Columbia Británica en Canadá. Por cada piso se demoraron 3 días y trabajaron tan solo 9 personas. 

Para efectos constructivos, el edificio posee núcleos de hormigón, cada columna del edificio tiene entre 3 y 4 capas de protección, combinando metal con CLT y glulam, encapsulando así el metal entre las maderas. El edificio también cuenta con suministros de agua extras para asegurar su acceso en caso de fuego o fuego post terremoto (ya que se encuentra emplazado en una zona sísmica). A su vez, el edificio se diseñó para evitar espacios vacíos que pudieran quemarse.

“En un comienzo.. - relata Harmsworth - ..había un gran desencuentro entre los políticos, sobre sí podrías o no decir que un edificio de madera era tan seguro como uno de materiales no combustibles. Resulta interesante decir que, después de que construimos este edificio y las personas comenzaron a ver lo que era, los políticos cambiaron (de opinión). Yo creo que la gente ahora está de acuerdo con que puedes construir un edificio de madera”. “(...)Es significativo que, a medida que el edificio se erigía, podías sentir la actitud de las personas cambiando. De gente diciendo “esto no puede hacerse”. “Es tonto o estúpido” a “¿por qué estás siendo tan conservador? ¿Por qué no usaste más madera?. Esto fue un cambio enorme en la visión política de los edificios en madera”

En relación al componente fuego, se realizaron distintos experimentos para probar su comportamiento previo a la construcción, en donde se pudo determinar el momento más intenso de un incendio (durante los primeros 30 minutos), y que a partir del minuto 40 comienza a bajar la temperatura. 

Con estos datos, se obtuvo la velocidad y profundidad de carbonización del material y se pudieron tomar medidas al respecto. 

La solución aplicada para lidiar con estas circunstancias fue el optar por encapsular la madera bajo capas de tablero para asegurar su seguridad y proteger las capas interiores de la estructura.

 

Encapsulado de la Madera

En este sentido, Hartworth menciona haber enfrentado incredulidad respecto de esta técnica, “hemos encapsulado metal por cientos de años, y nadie cuestionó la habilidad de eso, y aún así hay resistencia a encapsular madera”, señala. Sin embargo, esta técnica resultó clave para que el edificio fuera aprobado por todas las normativas del país. “Una vez construido el edificio, esa resistencia disminuyó rápidamente”, destaca.  


Evolución normativa y avances

En la última actualización del código nacional de construcción de Canadá, NBC 2020, la madera encapsulada cómo solución contra fuego en edificios de este material fue agregada a raíz de los resultados mostrados por Tallwood House, a lo que Hartworth dice que “rara vez ves un incendio en un rascacielos con aspersores, por lo que es un riesgo nulo. Yo creo que el código es excesivamente restrictivo en esa área, pero probamos superar los requerimientos”.

A esto agrega que “Yo creo que un código comprensible siempre es necesario para equilibrar sostenibilidad ambiental, funcionalidad, necesidades sociales, políticas, y nosotros tuvimos esa oportunidad”. 

A esta normativa, recientemente creada, se suma el SSR (Site Specific Regulation). Esta normativa fue certificada por un panel de expertos del gobierno canadiense para aplicarse aparte de la normativa preexistente, donde ya se permitían los edificios hasta de 6 pisos de altura. Finalmente el edificio cumplió de todas maneras con los estándares de la división B del Nomal Code, código previo a la implementación del NBC,  y del SSR.

La creación del Brock Commons Tallwood House inspiró también el código de construcción en madera de los EEUU, el cual se amplió para permitir edificios de hasta 18 pisos encapsulados.

En este sentido, Harmsworth confía que la madera también pueda ser utilizada en ejes de escaleras y ascensores y otros, incluso con una “perspectiva de fuego” (de seguridad), pero no fue aplicado por la propuesta conservadora para dar confianza a los bomberos. En su opinión, la industrialización parece ser la solución hacia el futuro, pero se necesita de más productos para reducir los costos como, mejorar los pegamentos en el CLT y así generar menos desperdicio de material .

“Me gusta decir que los edificios de madera son mucho más confiables que los edificios de acero.”

Según Harmsworth, la seguridad debería ser entregada de igual manera por todos los materiales: “Todos los materiales deberían dar el mismo nivel de seguridad. Deberían ser basados en lo científico, no en emociones, para que los diseñadores sean capaces de elegir el mejor material para el trabajo.”


Los costos también son un factor importante a considerar.

Este proyecto de edificación, Harmsworth resaltó que los costos de construcción son de un 4%, sobre lo normal. Los costos de diseño de estos edificios es mayor porque se requiere consultar nuevos detalles. Sin embargo, en los últimos años la tendencia se dirige hacia un punto de equilibrio, que permite aumenten la cantidad de proyectos de este tipo.

“Cuando digo que los costos son 4% más altos (de construir en madera), pienso que viene en gran parte a reconocer la velocidad de construcción. La madera puede construirse más rápido y con menores costos en mano de obra, y pienso que hay un largo camino para compensar el costo adicional en materiales”. 

Concluye con un consejo para los colegas constructores, ingenieros y arquitectos: 

“No dejes que la frustración de planificar y construir afecten la innovación. Preséntalo a las autoridades cómo un paquete completo.”

 

Revive el Seminario "Desafíos de una Construcción de 15 pisos en altura" en la Semana de la Madera