Los edificios de madera se están volviendo cada vez más populares, y equipos de diseño de todo el mundo están aprovechando las tecnologías en evolución para levantar estructuras cada vez más altas. A partir de un artículo reciente que explora el posible futuro de los rascacielos de madera, presentamos un tutorial para profundizar en las tecnologías emergentes, y en las ventajas de construir aún más alto con madera.
Las razones para construir con madera en altura son cada vez más aceptadas por la comunidad arquitectónica global. Desde los beneficios ambientales y la velocidad de construcción hasta su rendimiento económico y funcional, sus ventajas han promovido la construcción de altas torres de madera en todo el mundo. Ahora, los arquitectos están cambiando del por qué al cómo, buscando comprender temas técnicos como las normativas, la continuidad del camino de carga, y los diferentes sistemas estructurales, además de distintas opciones de productos, la protección contra incendios, y el rendimiento general del edificio.
El Consejo de Edificios Altos y Hábitat Urbano (Council on Tall Buildings and Urban Habitat – CTBUH) entrega definiciones de lo que se considera "alto" en todo el mundo, determinando además aquellos materiales que los componen. Los edificios construidos con madera están permitidos a través del "uso de conexiones localizadas, que no sean de madera, entre los distintos elementos" y, en algunos casos, se permite un "sistema de forjado de hormigón o losa de concreto sobre las vigas de madera", haciendo que la madera actúe como la estructura primaria. Estos proyectos pueden ser madera maciza o distintos tipos de madera laminada.
Este año, el International Code Council (ICC) anunció la aprobación de 14 cambios en el código como parte del 2021 International Building Code (IBC) que permitirá la construcción de estructuras masivas de madera de hasta 18 pisos. En estos cambios se incluye la introducción de tres nuevos tipos de construcción: IV-A, IV-B y IV-C. En este contexto, la madera pesada es considerada como madera aserrada o glue-laminated timber (Glulam) y está asociada con la construcción Tipo IV. Se espera que el aumento en la construcción masiva en madera masisa y madera prefabricada, y los cambios recientes en los códigos de construcción, no solo ahorren dinero a los constructores, sino que contribuyan a ampliar el crecimiento económico y el número de empleos, una tendencia que debería aumentar a medida que se sumen más proyectos.
Cuando se construye en altura se debe tener en cuenta el sistema estructural, incluida la ductilidad, el camino de carga y las fuerzas de transferencia y elevación. Además, se deben estudiar sus conexiones para abordar sus niveles de ductilidad. El camino de carga puede hacer que los elementos experimenten compresión, tensión, flexión, torsión o cizallamiento. Para edificios altos de madera, los elementos estructurales son particularmente susceptibles a la contracción, y esto puede resolverse utilizando sistemas en los que las fibras de la madera son paralelas al camino de carga. Las escaleras o cajas de ascensores también se pueden utilizar para transferir cargas. Ya que generalmente son más ligeros, los edificios altos de madera son susceptibles a "levantarse".
Existe una variedad de enfoques estructurales que pueden considerarse al diseñar con madera: sistemas de plataformas, Balloon Frame, poste y viga, muros de carga macizos, y/o sistemas híbridos. Estructuralmente, se han estudiado numerosos casos y estructuras híbridas para abordar la ligereza de un edificio de madera, en comparación con el acero o el concreto. Por ejemplo, en edificios residenciales se podrían preferir sistemas con muros de carga –ya que probablemente requerirán de más subdivisiones–, mientras que en edificios comerciales, diseñados generalmente con plantas flexibles y abiertas, se podrían preferir sistemas de poste y viga.
El IBC clasifica cinco tipos principales de construcción, cada uno con subcategorías y alturas máximas permitidas. Los tipos I-A (Ilimitado), I-B (55 metros), II-A (25 metros), y II-B (22 metros) se indican para construcciones no combustibles. Los tipos III-A (25 metros), III-B (22 metros), V-A (20 metros) y V-B (18 metros) se indican para la construcción de marcos ligeros. El tipo IV-HT (25 metros) se indica para maderas macizas. Cada subcategoría tiene sus propios requisitos de resistencia al fuego, y estos límites de altura solo se permiten en edificios equipados con un sistema de rociadores NFPA 13.
Una vez que se cumplan las consideraciones estructurales y de código, se deben abordar los estándares de protección contra incendios, acústicos, sísmicos y térmicos. Aunque los elementos de madera masiva tienen cualidades naturales para resistir al fuego, existen medidas adicionales que se pueden tomar para asegurar una mayor protección. La madera maciza o laminada puede revestirse con paneles de yeso, material resistente al fuego, total o parcialmente. Si se hace parcialmente, la estructura y los techos del edificio normalmente son cubiertos. Para la acústica, es necesario revisar las juntas de los pisos, techos y paredes. Del mismo modo, desde un punto de vista térmico, la madera no necesita una ruptura térmica entre la envoltura estructural y la exterior. En algunos casos, la madera maciza puede almacenar energía solar térmica durante el día y liberarla por la noche, reduciendo los requerimientos energéticos.
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