Las losas de concreto CPC se basan en la tecnología de "hormigón pretensado al carbono", que se originó a partir de un proyecto de investigación a largo plazo realizado por la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zurich Winterthur (ZHAW) y Silidur AG, Andelfingen. Estos paneles están reforzados con finas hebras de carbono pretensadas, lo que les permite ser tres o cuatro veces más delgados y livianos mientras mantienen la misma capacidad de carga que las losas armadas tradicionales.
El enfoque innovador de CPC en la producción de paneles de concreto reduce el uso de materiales en un 75% y minimiza la huella de carbono de la producción de hormigón. ArchDaily entrevistó al profesor Josef Kurath del Departamento de Diseño de Arquitectura e Ingeniería Civil de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zurich (ZHAW), quien colaboró con CPC Construction en el desarrollo de estos paneles de hormigón. Discutimos sus perspectivas sobre la descarbonización de la arquitectura, la inspiración detrás del desarrollo de los paneles CPC, una comparación con el concreto tradicional y el potencial de escalabilidad y accesibilidad en el futuro.
Continua leyendo para descubrir las ideas de Josef Kurath sobre la descarbonización de la industria de la construcción y las perspectivas innovadoras de los paneles CPC.
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Paul Yakubu (ArchDaily): El entorno construido es responsable de aproximadamente el 42% de las emisiones globales anuales de CO2. En tu opinión, ¿cuáles son las áreas clave en la construcción que la industria constructiva debería reconsiderar e innovar para reducir estas emisiones?
Josef Kurath (CPC AG & ZHAW): El concreto y la grava se encuentran entre los materiales más utilizados dentro del sector de la construcción en todo el mundo. Se utilizan enormes cantidades y esto aumentará considerablemente en el futuro. Estos materiales también son responsables de una parte significativa de las emisiones de CO2 generadas en el sector de la construcción. Los componentes que conforman la grava y el hormigón se encuentran entre los materiales más comunes disponibles en la superficie de la Tierra a nivel mundial. Por eso son los materiales base adecuados para crear edificios y no pueden ser reemplazados debido a la gran cantidad que se utiliza. Es importante emplear estos recursos de la manera más económica posible en el futuro, reutilizarlos una y otra vez y mantener las emisiones lo más bajas posible en los procesos de fabricación y construcción.
PY: ¿Cuáles fueron las inspiraciones iniciales detrás de la investigación de las placas CPC y cómo llegaste a las hebras de carbono pretensadas como sustituto del refuerzo?
JK: Como ingeniero civil, conozco muy bien el hormigón armado. Como investigador, he estado muy involucrado con los compuestos de fibra en las últimas décadas. Los CFRP (compuestos de carbono) tienen una resistencia enormemente alta en términos de carga de tracción, no conocen la fatiga y no se corroen. Pero no son más rígidos que el acero, muy delicados a otras cargas y no son infinitamente duraderos cuando están expuestos al sol. Esto se debe a la matriz. El concreto es increíblemente robusto en términos de impactos ambientales y efectos mecánicos, y puede absorber muy bien las cargas de presión. Estos dos materiales se complementan increíblemente bien por estas razones, con la excepción de la rigidez. Si las hebras de carbono están pretensadas en el concreto, esta incompatibilidad se elimina y se obtiene un material de construcción mucho mejor que el hormigón armado.
PY: ¿Cuáles son las aplicaciones actuales de este elemento innovador y cuáles son las perspectivas estructurales para su integración en la arquitectura? Por ejemplo, ¿podría reemplazar potencialmente por completo el hormigón armado tradicional en la construcción de edificios de gran altura dentro de la ciudad?
JK: Hoy en día, la construcción de CPC, que es un método constructivo completamente diferente al de la construcción de concreto armado actual, se utiliza principalmente para elementos de construcción simples en edificios e ingeniería civil. Estos son cubiertas de puentes, escalones, losas de balcón y primeras fachadas de edificios. En los últimos años, en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zurich (ZHAW), hemos trabajado con CPC para desarrollar tipos de conexiones adaptados al diseño de CPC. Esto ahora permite estructuras más complejas, como puentes completos, losas portantes y el núcleo portante de edificios de gran altura. Especialmente en lo que respecta a su uso en la construcción de edificios, hay varios proyectos de investigación en curso en la ZHAW, por ejemplo, sobre sonido e incendios. El método de construcción de CPC podría efectivamente reemplazar por completo la construcción de concreto armado en la construcción de edificios sin perder la flexibilidad del hormigón armado. Dado que la construcción de CPC es mucho más sostenible que la construcción de hormigón armado, se necesita hasta 4 veces menos material y los oficios en el edificio están mucho mejor separados, esto es incluso una buena idea.
PY: En comparación con el concreto tradicional, los paneles CPC son tres o cuatro veces más delgados y livianos. Esta característica única permite que el material se comporte como un material a tracción. ¿Puedes imaginar nuevas formas de diseño que se puedan lograr a través de este comportamiento innovador del producto?
JK: Aquí hay mucho potencial. Ciertamente pudimos demostrar esto un poco en edificios individuales más pequeños, como "Bridge to the Future" o "Arch Bank". Sin embargo, esto es algo que corresponde a los ingenieros y arquitectos.
PY: En cuanto a la escalabilidad, ¿qué tan rentables son las tiras de carbono en comparación con el refuerzo de acero? Además, ¿qué métodos planea utilizar su empresa para ampliar la accesibilidad de este material?
JK: En el campo de las cubiertas de puentes, puentes de menor escala y aplicaciones similares, el método de construcción de CPC ya es competitivo en el amplio mercado. En el caso de los edificios de gran altura, el método de construcción tiene un precio en el rango de los edificios de madera, pero sigue siendo un poco más costoso que los edificios convencionales en el amplio mercado. Esto tiene que ver con la cantidad de paneles producidos y el hecho de que las empresas aún conocen poco sobre el método de construcción. El socio de CPC, Holcim AG, actualmente está produciendo los grandes paneles CPC en su primera planta. Estos tienen un tamaño de hasta 4.5m x 17m con espesores de 40mm y 70mm. Con la capacidad de esta planta de producción, se construirán, por ejemplo, alrededor de 9 edificios de tamaño mediano con un total de aproximadamente 100 apartamentos por año. No mucho para la ferretería. Por eso, los paneles todavía se encuentran actualmente en el segmento de precios más altos para muchas aplicaciones. Está previsto aumentar significativamente la producción en los próximos años. A medida que aumenten las capacidades, la construcción de CPC se vuelve competitiva en términos de precio, incluso en la construcción convencional de viviendas. Si se incluyen los aspectos de sostenibilidad, es claramente más interesante. Debido a las difíciles condiciones de aprobación en la industria de la construcción, esto llevará algún tiempo.
Este artículo es parte de los temas de ArchDaily: Descarbonizar la arquitectura presentado por Holcim.
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