La madera ha sido una fuente popular de material de construcción durante miles de años. A través de procesos de aserrado, fresado y otros procesos de conversión de madera, se han creado y aplicado diversas formas de madera en productos, muebles y arquitectura. Sin embargo, estos procesos a veces pueden alterar las líneas básicas de la estructura de la madera. Los tallos pueden dividirse, los patrones de grano pueden cambiar y algunas maderas, como el roble y la secoya, se reducen fácilmente mientras que otras pueden volverse intratables. Esto llevó a la exploración de formas de madera entera en estructuras antiguas, como las cabañas de troncos, que superponían madera en diferentes secciones transversales para formar perfiles de vivienda. A través del diseño, el uso de troncos o ramas de árboles en su totalidad puede acentuar sus propiedades mecánicas innatas para la sostenibilidad estructural. Aunque estas prácticas están bastante ausentes en las técnicas de construcción contemporáneas, las nuevas innovaciones tecnológicas expanden las perspectivas de la construcción con madera en la arquitectura.
La construcción en madera se basa tanto en prácticas de ingeniería como culturales que demuestran su relación resistencia-peso alta y se utiliza de manera más eficiente en estructuras donde lleva una gran parte de su propio peso. Sin embargo, esta creencia limita la plausibilidad de sus formas de troncos naturales como elementos tensiles, como estructuras de edificios altos o como elementos principales en la arquitectura contemporánea a gran escala. A pesar de esto, al abrazar la estructura de grano y las fibras longitudinales de la madera, estas piezas de madera demuestran una resistencia mecánica fuerte que se puede explorar. Algunas empresas de ingeniería, como Whole Trees, e institutos de investigación arquitectónica, como el programa de posgrado Design + Make de la Architectural Association, han explorado diferentes perspectivas de formas naturales de madera como columnas, vigas, cerchas, vigas y más.
Whole Trees Structures es una empresa de diseño y construcción con sede en Wisconsin que explora el potencial arquitectónico y las ventajas ambientales de utilizar troncos de árboles intactos en edificios. Fundada en 2007, la empresa buscaba revitalizar "árboles descartados" - árboles adecuados para madera pero que no contienen un tronco aserrable comercialmente debido a su forma deficiente, calidad o especie indeseable. Estos árboles se reutilizan como columnas, cerchas, vigas y viguetas para la construcción comercial.
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Posibilidades arquitectónicas y estructurales de la madera en troncoCon el tiempo, la empresa ha desarrollado un sistema para examinar la viabilidad estructural, escultórica y sostenible de los troncos de madera. Utilizan un sistema de escaneo 3D llamado Lidar para crear modelos digitales de los árboles, incluyendo cada protuberancia, muesca y rayadura. Al analizar datos digitales sobre su rendimiento estructural, colaboran con arquitectos y otros profesionales de la construcción para materializar estas formas de madera en diseños. Uno de sus proyectos, el Centro de Vida Sostenible de la Universidad Maharishi en Fairfield, Iowa, utilizó troncos de madera transformados en columnas, vigas y arcos estructurales dentro de un diseño contemporáneo.
El programa Design + Make de la Architectural Association explora el diseño arquitectónico en el punto de producción física. Con un campus ubicado en Hooke Park, un bosque de 142 hectáreas en Dorset, al suroeste de Inglaterra, el programa educativo tiene como objetivo investigar, demostrar y enseñar un mejor uso de los productos forestales a su alrededor. El programa tiene un enfoque tecnológico explícito en la aplicación innovadora de la madera en la arquitectura, con prototipos a escala real. Integran herramientas emergentes, como el escaneo 3D, el modelado generativo y la fabricación robótica, lo que permite la retroalimentación entre el diseñador y las propiedades del material de los troncos de madera.
En un proyecto titulado Wood Chirp Barn, un equipo de 5 estudiantes (Mohaimeen Islam, Zachary Mollica, Sahil Shah, Swetha Vegesana y Yung-Chen Yang) diseñaron y construyeron una estructura de cobertizo curvilinea con formas naturales de madera. La estructura del techo está hecha de 25 ramas de haya bifurcadas que fueron escaneadas en 3D para determinar el arreglo y fresadas para formar conexiones entrelazadas con un brazo robótico. A través del diseño y la tecnología, el equipo exploró cómo la forma inherente y la capacidad estructural del árbol natural pueden transferirse y explotarse dentro de una estructura de cerchas compleja. El proyecto y el programa de investigación demuestran que la tecnología se puede utilizar para crear más oportunidades de diseño para los troncos de madera, incluso en formas naturales simples.
Caitlin Mueller, profesora asociada del Departamento de Arquitectura del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), lidera un equipo de investigación que está explorando un nuevo enfoque para que los arquitectos utilicen horquillas naturales de árboles descartados como juntas portadoras de carga en sus estructuras. El equipo se centra en los puntos donde el tronco o la rama de un árbol se divide en dos, formando una pieza en forma de Y. Caitlin señala que una sección transversal de una horquilla de árbol revela una increíble red de fibras que se entrelazan para crear estos puntos de transferencia de carga a menudo tridimensionales en un árbol. Ella señala que los nodos en forma de "Y" pueden existir en la arquitectura y, a través del diseño, los nodos donde se unen elementos rectos pueden funcionar como voladizos, al igual que en los árboles.
El equipo de investigación ha desarrollado un "flujo de trabajo de diseño a fabricación" de cinco pasos que utiliza herramientas digitales y computacionales para fabricar estos elementos de madera natural. Los pasos incluyen la creación de una biblioteca de materiales digitales, encontrar la mejor coincidencia entre el diseño inicial y la biblioteca de materiales, crear un equilibrio en el rendimiento estructural, generar código de máquina para el corte y ensamblar los elementos de horquilla requeridos para construir la estructura. Si bien la artesanía de madera natural se emplea principalmente con fines decorativos, el equipo de Caitlin en el MIT espera hacer posible utilizar madera en roles estructurales sin comprometer su geometría natural y su estructura de grano interno, a través de herramientas computacionales.
Las nuevas formas de construcción con tecnología incorporada pueden coexistir con elementos simples. Esto permite a los arquitectos e ingenieros repensar estos elementos y desafiar los mitos que rodean su plausibilidad. Las formas de troncos de madera sin procesar son un caso destacado. Las herramientas computacionales, la tecnología digital, la robótica y los estudios de madera han ampliado las posibilidades arquitectónicas y estructurales de emplear estas formas de troncos de madera. La investigación del programa Design + Make de AA y el equipo de investigación del MIT muestran que las herramientas computacionales pueden explorar la geometría natural de las maderas para crear estructuras radicales. Mientras tanto, Whole Trees establece un modelo para comercializar este concepto al centrarse en reutilizar árboles desechados y diseñarlos de maneras adecuadas para la arquitectura. Ampliar las perspectivas de las formas de madera natural en la arquitectura no solo crea estructuras únicas, sino que también contribuye a un impacto ambiental sostenible.
Este artículo forma parte de los Temas de ArchDaily: El Futuro de la Madera en la Arquitectura, presentado por Tantimber ThermoWood.
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