Fotografía edifico Stadhouse, cortesía de Dr. Andy Buchanan, escuela de ingeniería civil Universidad de Canterbury, Nueva Zelanda.

Hoy en día es posible decir que el uso de la madera en construcción no se limita solamente a vivienda de uno o dos pisos o a naves industriales. Muy por el contrario, hemos visto últimamente ciertos ejemplos de edificios en altura construidos en madera siendo el ejemplo más emblemático el Stadthaus en Londres, edificio habitacional de nueve pisos construido con paneles de madera laminada o Cross-laminated timber (CLT). El Stadhouse es solo un ejemplo de una serie de edificios en altura (de entre 3 y 6 pisos) construidos principalmente en Europa usando este relativamente nuevo sistema constructivo.

Los edificios construidos usando el sistema CLT son soportados tanto por los paneles de madera laminada en la envolvente como por los paneles en particiones interiores, no existen elementos estructurales predominantes tales como columnas o vigas. El rol estructural de los muros interiores implica que los edificios construidos estén subdivididos en espacios relativamente pequeños, lo que hace que este sistema se utilizado mayoritariamente en edificios habitacionales siendo poco adecuado para edificios comerciales donde espacios de grandes luces son normalmente necesarios.

El hecho de que el sistema CLT se use principalmente en edificios habitacionales y no en comerciales es una paradoja ya que los edificios en madera pueden tener una baja huella de carbono, y es justamente en los edificios comerciales donde se ha visto una mayor demanda por edificios verdes o “sustentables”. En otras palabras, el impacto comercial de una huella de carbono baja en un edifico habitacional es muy leve en comparación al gran impacto que este hecho tiene en edificios comerciales donde “sustentabilidad” es en la actualidad entre otras cosas una importante herramienta de marketing.

Debido a esto es que se ha generado una corriente de investigación que busca el desarrollo de sistemas estructurales en madera para edificios comerciales con espacios interiores de grandes luces. Particularmente en Nueva Zelandia y Australia, se ha creado un consorcio de investigación para el desarrollo de edificios en madera de grandes luces cuyo principal requisito es que sean resistentes a rigurosos eventos sísmicos. El nombre de este consorcio es Structural Timber Innovation Company Ltd, STIC, y está formado por universidades y empresas madereras de Nueva Zelanda y Australia.

El sistema estructural desarrollado por STIC es un sistema de madera post-tensada utilizando LVL (Laminated Vener Lumber) o madera laminada; el nombre del sistema es Pres-Lam. Para entender la filosofía estructural del Pres-Lam podemos tomar como ejemplo los efectos del reciente terremoto en Chile. Si bien solo dos edificios colapsaron, muchos otros quedaron inhabitables y será necesario demolerlos para luego reconstruir, implicando un gran costo. Es por esto que grupos como SEAOC, Asociación de Ingenieros Estructurales de California, no están conformes con el tradicional requisito de diseño que implica que ante un evento sísmico de gran magnitud los edificios no deben colapsar, sin embargo gran daño y deformaciones residuales son admisibles. La tendencia mundial es entonces buscar sistemas estructurales con bajos niveles de daño y capacidad de recentrado.

Modelo conexión columna viga, cortesía de Michael Newcombe, escuela de ingeniería civil Universidad de Canterbury, Nueva Zelanda.

El sistema Pres-Lam cumple con los más rigurosos requerimientos sísmicos previamente mencionados. La clave radica en un movimiento controlado de balanceo en las conexiones; en el caso de marcos, vigas y columnas se encuentran conectadas simplemente por un tendón post-tensado a través de la viga lo que implica que durante un desplazamiento lateral se produce una apertura en la junta elongando el tendón e incrementando la fuerza de post-tensado. Un aumento en esta fuerza implica un aumento en la capacidad de momento en la conexión y adicionalmente se genera una fuerza que intenta recentrar la estructura, es decir cerrar la apertura. Debido a que la mayor parte del movimiento se concentra en la apertura de la junta, vigas y columnas están sujetas a una deformación que las mantiene muy cerca del rango elástico por lo que es esperado un mínimo daño durante un sismo.

Fotografía conexión columna viga en un modelo de análisis a escala, cortesía de Denis Pino, Universidad de Canterbury, Nueva Zelanda.

Un gran número de análisis numéricos ha sido acompañado y validado mediante experimentos. En 2005 se desarrollaron los primeros experimentos incluyendo una variedad de conexiones viga-columna a pequeña escala. Dado los buenos resultados, experimentos de mayor magnitud han sido desarrollados incluyendo recientemente un edificio de dos pisos a escala 2/3 el cual fue testeado en tres dimensiones estáticamente, como también un edificio de marcos a escala 1/4 testeado dinámicamente. Este último experimento posee una gran importancia, debido a que terremotos reales fueron aplicados a la estructura, tales como el registrado en Kobe, Japón.  El daño total sobre el modelo testeado fue 1mm de compresión en columnas, las deformaciones residuales por piso fueron menores a 1mm, demostrando la excelente respuesta sísmica del sistema.

Test estático de edificio de dos pisos a escala 2/3 usando Pre-Lam, fotografía cortesía de Michael Newcombe.

Test dinámico de edificio a escala ¼, fotografía cortesía de Denis Pino.

Paralelamente a la investigación, STIC tiene un rol comercial que incluye la asesoría en ingeniería y diseño. En este momento se está construyendo en Nueva Zelanda el primer edificio educacional de tres pisos utilizando Pres-Lam, y hay hasta la fecha varios proyectos en desarrollo.

Fotografía construcción edificio educacional utilizando Pres-Lam, cortesía de Dr. Andy Buchanan, escuela de ingeniería civil Universidad de Canterbury, Nueva Zelanda.

Si bien el sistema CLT es bastante utilizado en Europa no es el que mejor se adaptaría a las condiciones símicas chilenas. Esto se debe a que daño y deformaciones residuales son esperados después de un sismo en edificios de este tipo, siendo por lo tanto un sistema de edificación recomendado para zonas sísmicas de no tan alta intensidad. Edificios que usan el sistema Pres-Lam siguen siendo ensayados y mejorados por STIC en Nueva Zelanda y Australia pero se visualizan como la mejor solución a implementar en Chile. Por otra parte, con la llegada a Chile de nuevas herramientas de análisis y rating de sustentabilidad en edificios comerciales tales como LEED, la edificación en madera tiene cualidades adicionales que le abren posibilidades para competir con sistemas tradicionales de edificación y entrar al mercado como una posibilidad altamente conveniente.