Como resultado de una investigación de cuatro años, desarrollada por la Universidad de Concepción con el auspicio de CTT-CORMA y liderada por el Prof. Mario Giuliano, de esa casa de estudios superiores, les presentamos el presente manual, el que esperamos se convierta en una importante herramienta como guía en la construcción de puentes de madera laminada tensada en nuestro país.

MANUAL DE DISEÑO, CONSTRUCCIÓN, MANTENCIÓN Y MONITOREO DE TABLEROS DE MADERA TENSADO

Fotografias Puente Cautin y Pruebas en Laboratorio

Academic CV. John Bentley Chapman

La falta de tradición al respecto y el escaso desarrollo del uso de tecnologías adecuadas para su aplicación a la construcción parecen haberse conjugado para evitar que se masifique  la construcción de viviendas en madera hasta ahora, lo que puede sonar paradojal en un país en que este recurso está presente de forma tan importante. Sin embargo, a juzgar por lo expuesto por expertos en la materia en  el seminario internacional: “Madera, Industrialización para la Reconstrucción de Concepción” organizado por INACAP Concepción-Talcahuano y la Corporación Chilena de la Madera CORMA,  con el apoyo de la Cámara Chilena de la Construcción, esta realidad puede estar comenzando a cambiar.

Alrededor de 200 personas asistieron a este ciclo de capacitación donde pudieron conocer casos de experiencias chilenas de edificación industrializada de madera, así como las  tecnologías de punta disponibles en Alemania y Canadá  y visualizar la forma en que éstas podrían ser aplicadas para la Región del Bío Bío, especialmente en el contexto de la reconstrucción.

José Miguel Martabid de la empresa chilena Martabid presentó su experiencia en el área de construcción industrializada de viviendas en madera que tuvo un  interesante capítulo en la reconstrucción luego del terremoto de Tocopilla en 2007.

En tanto, Paula Martínez, del Centro de Innovación y Desarrollo de la Madera – CIDM de la Pontifica Universidad Católica de Chile expuso los casos de generación de conocimientos aplicados en el ámbito de las soluciones constructivas en madera en que ha trabajado su institución. A través de ellos queda demostrado empíricamente que la incorporación de cámaras de aire en las estructuras de este material aumenta considerablemente la eficiencia térmica de las construcciones, superando a materiales como la albañilería y el hormigón.

Junto a ellos se presentaron las ponencias de empresas extranjeras  proveedoras de equipos, sistemas y soluciones para prefabricación de casas de madera: Roberto Klein, de ITW, Alemania y Héctor Vera, de Smart EvolutionCorp, Canadá. En representación de la empresa alemana Weinmann, expuso Enrique Escobar del Centro de Transferencia Tecnológica de  Corma.

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.

_ Smart Evolution Corp – Rubén Tucas

_ ITW Alemania – Roberto Klein

_ Weimann Holzbau-systemtechnik GmbH- Tihomir Sokcevic

_ Construcción Industrializada Intensiva en Madera – José Miguel Martabid

_ Soluciones Constructivas en – Paula Martínez

Resistencia a sismos, rapidez constructiva y sustentabilidad fueron algunos de los beneficios que destacaron de la edificación en madera una serie de expertos que participaron en el seminario internacional “Madera, una Alternativa para la Reconstrucción”, que se realizó ante cerca de 200 asistentes en el auditorio de la Cámara Chilena de la Construcción (CCHC).
Organizado por el Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera (CTT) de CORMA y el Centro de Desarrollo Tecnológico de la CCHC, el evento permitió entregar una visión de las potencialidades de la madera en el escenario de emergencia que viven miles de afectados por el terremoto del pasado 27 de febrero.

Enfocado en la necesidad de industrializar la fabricación de las estructuras de madera para las viviendas, el representante de la empresa canadiense Smart Evolution, Rubén Tucas, mostró una serie de tecnologías de optimización para la fabricación de viviendas, basadas en herramientas de software. Según Tucas, “la tarea de reconstrucción es gigantesca, son más de 195 mil las viviendas que fueron destruidas, más otros cientos de edificios y locales comerciales. Hay que buscar las formas de responder a esta demanda en forma eficiente y en el tiempo más breve que sea posible. Y aquí la madera es muy importante”.

En la misma línea, Roberto Klein, de la empresa alemana ITW, demostró los beneficios de la madera en la reconstrucción sumado al uso de herramientas avanzadas, como soluciones de fijación basadas en clavadoras neumáticas y autónomas. Señaló que con la utilización de estas herramientas se puede lograr rendimientos 4 a 5 veces mayores que con martillos tradicionales.

En tanto, el gerente de la empresa Martabid, José Miguel Martabid, comentó acerca de su experiencia en la industrialización de la construcción de viviendas destruidas en Tocopilla tras el terremoto que afectó al norte de Chile en 2007.

Por parte del Centro de Innovación y Desarrollo de la Madera (CIDM), de la Universidad Católica, expuso Paulina Martínez, quien detalló las tecnologías constructivas en madera desarrolladas por esa entidad, así como varios casos exitosos de uso.

“En Chile hay mucho potencial para crecer y proveer soluciones de primera línea en edificaciones prefabricadas de madera, tanto para el mercado local como para exportar”, señaló Tihomir Sokcevic, representante de la empresa Weinmann y socio del Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera (CTT) de CORMA. Con 25 años en Alemania, Weinmann es proveedor líder en Europa de soluciones de industrialización para la fabricación de viviendas con estructura de madera. Integrante del holding Homag, tiene presencia en más de 25 países de Europa, Asia y América.  “Al automatizar el proceso de fabricación podemos aumentar significativamente los niveles de productividad de una empresa, lo que permitiría construir el inmenso número de viviendas que se necesitan en la actual emergencia que vive Chile, e incluso exportar a mercados que lo requieran”, aseveró Tihomir Sokcevic.

Agregó que el país “cuenta con una importante riqueza en materias primas necesarias para fabricación industrial de construcciones en madera. Con la tecnología adecuada, las empresas pueden controlar mejor el trabajo de sus operarios y sacar el mayor partido posible a lo largo de la cadena de producción”.

La Cámara Chilena de la Construcción a través de su Corporación de Desarrollo Tecnológico, CDT, en conjunto con la Corporación Chilena de la Madera y su TCentro de Transferencia Tecnológica de la Madera, CTT, tienen el agrado de invitar a usted al Seminario denominado “Madera: Una Alternativa para la Reconstrucción”, a realizarse el miércoles 5 de Mayo, en el auditorio de la Cámara Chilena de la Construcción ubicado en Marchant Pereira 10, segundo piso, entre las 08:30 y las 13:00 horas.

Programa

1.       Introducción conjunta: CCHC y CTT -CORMA , 9:00 – 9:20 horas.
2.       Industrialización:, 9:20 – 11:35 horas.
2.1       Expositores Internacionales
2.1.1    Smart Evolution Corp., de Quebec , Canadá : Sistemas de Industrialización de Construcción de Viviendas de Estructura de Madera.
Relator: Sr. Rubén Tucas (9:20-9:50 hrs.)

2.1.2    ITW Alemania, empresa alemana proveedora de equipos de industrialización. Relator: Sr. Roberto Klein (9:50-10:10 hrs.)
2.1.3    Weimann, empresa alemana proveedora de equipos y sistemas de industrialización. Relator: Sr. Tihomir Sokcevic (10:10 -10:40 hrs.)

Coffee Break, 10:40-11:05 hrs.

2.2      Expositores Nacionales
2.2.1   Constructora Martabid: “Construcción Industrializada Intensiva en Madera”. Relator: Sr. José Miguel Martabid (11:05-11:35 hrs.)
2.2.2  Soluciones Constructivas en Madera. Presentación Centro de Innovación y   Desarrollo de la Madera – CIDM Pontificia Universidad Católica de Chile . Relator: Sra. Paula Martínez, (11:35-12:05 hrs.)

3. Panel de Cierre. Preguntas y respuestas, 12:05-12:40 hrs.

Titan Wood anuncia la construcción de un velódromo de 200 metros en Tbilisi capital de Georgia, ex Unión Soviética, usando  80 m3 de su madera Accoya®.  Pino Radiata de Chile se utiliza en el proceso de fabricación de Accoya® que modifica a nivel celular el 100% de la madera.
Como no es un tratamiento superficial, Accoya® hecha de Pino Radiata es más estable y resistente que la mayoría de las especies nativas tradicionalmente usadas para uso exterior, como Ipé, Alerce, Teca, y otras.

El arquitecto holandés a cargo del proyecto en Georgia, Sander Douma escogió Accoya®  por encima de otras especies usadas en la construcción de pistas olímpicas de ciclismo por su desempeño superior, estabilidad dimensional, certificación de sostenibilidad, y la consistencia en el suministro y de la calidad de la madera.

Accoya®, como se fabrica en un proceso controlado con Pino Radiata, está 100% garantizado para uso exterior hasta 50 años y no es nocivo para la salud.  Se ha utilizado la madera Accoya® en la construcción de revestimiento de canales en Holanda, cajas decorativas para plantas, terrazas, revestimiento exterior, puertas y ventanas, y más.

Para más información, visite www.accoya.com

Imágen // Dirección de Aeropuertos-MOP

Representantes de empresas de CTT CORMA se reunieron con profesionales de ARCADIS, con el objeto de conocer el proyecto del Aeropuerto de Isla da Pascua, que se perfila como uno de los de mayor envergadura con estructura de madera laminada en el mundo y entregar su  expertise  técnico de modo que las especificaciones de las bases de la licitación incorporen las más modernas tecnologías de construcción en madera.

Las vigas  salvarán luces superiores a 80 metros. La superficie total es de 10,000 m2

El proyecto será estructurado con metodologías de  Green Building  y certificación LEED

Imagenes del Comite

Imagen planta de cogeneracion de calor y electricidad por biomasa en Vaxjo

Recientemente se ha experimentado a nivel mundial un renovado interés en el uso de la madera como material de construcción. Este interés es consecuencia del estado de urgencia en la búsqueda de formas para reducir emisiones de gases de efecto invernadero.  En el caso particular de la madera, dado que el árbol al crecer absorbe dióxido de carbono (CO2), se argumenta que la madera tiene una huella de carbono negativo. El carbón fijo en la madera y su equivalente CO2 compensan el CO2 emitido durante las faenas de producción de la madera desde que el árbol es plantado hasta que es talado y aserrado. Sin embargo la vida útil de la madera no termina en el aserradero, muy por el contrario se podría argumentar que es justo ahí donde empieza, y que cuando las etapas de utilización y finalmente disposición de la madera en rellenos sanitarios o combustión al final de su vida útil son incluidos en el cálculo de la huella de carbono, los resultados pueden variar radicalmente.

Aproximadamente un 50% de la madera seca es carbón, por lo que 1 kg de madera contiene aproximadamente 0.5 kg de carbón, los que es equivalente a 1.83 kg de CO2. Incluir o no este CO2 fijo en la madera cuando se calcula la huella de carbono es un continuo y candente debate. Lo que sí esta claro es que para incluir este carbón fijo es necesario definir un escenario para el fin de la vida útil de aquella madera y que toda liberación de CO2 por descomposición o combustión debe ser contabilizada. En otras palabras, para contabilizar con carbón fijo en la madera, la huella de carbono debe demostrar que el carbón ha sido removido de la atmósfera permanentemente y no de manera temporal durante el periodo en el que esta madera se encontraba íntegra ya sea como material de construcción o en muebles, materiales de embalaje, etc.

La investigación en el uso de la madera en construcción como un modo de almacenar y retener CO2 ya sea temporal o permanentemente es hoy día el estado más avanzado de investigación en esta área. Varios estudios a nivel mundial han investigado los efectos que distintos escenarios de término de vida útil tendrían en la fijación de carbón en la madera. Son pocos los escenarios de almacenamiento perpetuo de CO2 ya que durante el proceso de descomposición de la madera en un relleno sanitario tanto CO2 como metano (CH 4) (1 Kg. de CH4 contribuye al cambio climático tanto como 25 Kg. de CO2)  serán liberados a la atmósfera.

Si miramos el almacenamiento temporal de CO2 en la madera, las alternativas son múltiples. Esta es un área que ha estado generando un gran interés principalmente porque la madera al final de su vida útil puede ser utilizada como una fuente de energía vía métodos como simple combustión, gasificación o pirolisis. La energía producida con madera tiene muy bajas -casi nulas- emisiones de CO2 asociadas. Esta energía puede potencialmente desplazar el uso de energías generadas con combustibles fósiles tales como carbón, gas natural o diesel, los que tienen asociadas altas emisiones de CO2.

Un ejemplo del buen uso de residuos de madera generados no solo durante faenas forestales sino que también durante la construcción o demolición de edificios construidos en madera, es la ciudad de Vaxjo en Suecia. Esta ciudad de aproximadamente 85.000 habitantes recibió el año 2007 el Sustainable Energy Award en el que la Comunidad Europea la reconoció como la más sustentable de las ciudades en Europa. La gran innovación en el caso de Vaxjo es que cuenta con un sistema de co-generación de calor para calefacción urbana y electricidad para uso general producida en grandes calderas que queman residuos de madera. Este es solo un ejemplo que permite visualizar formas en las que el ciclo del carbono en la madera es integrado en su totalidad a un sistema urbano efectivo.

Nicolas Perez es Estudiante de doctorado en Ingeniería Civil en la Universidad de Canterbury en Nueva Zelanda. Arquitecto  de la Universidad Católica de Valparaíso en Chile y Magíster en Ciencias de la Construcción en la Universidad de Victoria en Nueva Zelanda. Miembro de la asociación Neo Zelandesa de Análisis de Ciclo de Vida (LCANZ) y es Investigador en el Consorcio Neo Zelandés de Innovación en Estructuras de Madera (STIC).