Construir en madera con altura, resumen by conarquitectura ediciones

Construir en altura con madera David Sebastián Martín

Construir en altura con madera

PARTE I La madera: técnicas constructivas de edificación en altura

La madera: técnicas constructivas de edificacion en altura

Comenzaremos por hacer un recorrido histórico de las construcciones en altura desde las pagodas hasta los rascacielos, para introducir las nuevas edificaciones en madera en altura con técnicas de hoy. Haremos un breve repaso del marco normativo para explicar en detalle los diferentes sistemas constructivos de una edificación de altura con madera. Trataremos como se debe proyectar un núcleo estructural y veremos tipos de elementos de estructura primaria como tipos de forjados, cubiertas, encuentros, fachadas, muros y pórticos en madera. Para finalizar veremos como se debe pensar en todas aquellas estructuras expuestas al exterior en voladizos o balcones en un edificio en altura construido con madera. Todo ello va a aportar una visión global de la factibilidad de este tipo de construcciones.

Construir en altura con madera

Principios históricos de construcciones en altura La madera: aprendiendo de las pagodas Históricamente, los dos principales materiales empleados en la construcción en altura eran la madera y la piedra. Nos viene a la memoria el ejemplo de las pagodas en Asia como origen de las construcciones en altura. No es casualidad que sean representativas de culturas que, en cierto modo, buscan de alguna manera el equilibrio con la naturaleza y son conocidas por su precisión en la artesanía y la construcción. Efectivamente, las pagodas muestran una tecnología y precisión en las que, incluso hoy en día, nos podemos inspirar y aprender. Como arquitectos, ingenieros o constructores, quizás la observación más inmediata sería la identificación del núcleo de la pagoda: el Shinbashira, un pilar central que servirá de arriostramiento para aportar rigidez a la estructura contra viento y sismos. Encontramos el Shinbashira en gran número de pagodas como la de Horyu-ji, pero también podemos encontrar pagodas con un anillo perimetral, que gracias a su geometría octogonal, permite absorber todo tipo de esfuerzos horizontales, como en la pagoda de Yingxian. Además de la estructura, también podemos observar, sin embargo, la solución constructiva a otras problemáticas específicas de la construcción en altura en madera. El primero es el contacto con el suelo: un basamento de piedra (kidan) impedirá el deterioro de la madera en la parte baja de la pagoda por causa del agua o termitas. La problemática del agua en combinación con el viento se resolvió mediante los aleros en cada planta protegiendo los balcones y la fachada de entramado de madera y que tanto caracterizan las pagodas. Estos aleros no solo protegen del agua a la estructura de madera, sino que también participan a la reducción de la propagación del fuego al exterior del edificio. El edificio arderá, pero más lentamente. Así, encontramos en las pagodas las principales soluciones históricas de la construcción en madera en altura y que también a día de hoy debemos dar solución.

Pagoda de Yingxian CC Analysis of the Residual Deformation of Yingxian Wood Pagoda. Academic Editor: Dongsheng Li

Pagoda de Yingxian CC

PARTE I La madera: técnicas constructivas de edificación en altura

Pagoda de Horyu-ji CC

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Sara Kulturhaus. Núcleo de CLT con conectores. White Arkitekten. Foto : Martinsons-Jonas Westling

Ejemplo de conectores de CLT Simpson Strong-Tie

PARTE I La madera: técnicas constructivas de edificación en altura

Los pilares en los edificios de gran altura de madera suelen ser de madera laminada o microlaminada. Su mayor resistencia mecánica frente al CLT hace que podamos reducir considerablemente las secciones de los pilares y, repercutido en cada una de las plantas del edificio, optimiza la estructura de forma considerable. Como ocurría con los muros, la verticalidad de las cargas es fundamental y, por lo tanto, los encuentros con los forjados de CLT deben resolverse con conectores metálicos. De la misma manera, se pueden optar por elementos de 3, 4 o 5 plantas para asegurar esta verticalidad. Se tiene que prestar una atención particular a la regularidad de la estructura. Como veremos más tarde, toda estructura de madera será prefabricada, con lo que una estructura bien modulada y regular será muy beneficioso, no solo para la prefabricación de la estructura, sino que también para el diseño de la fachada, flexibilidad de apertura de vanos, uniformidad de cantos de vigas y forjados, lo que facilitará el paso de instalaciones. Quizás el ejemplo más didáctico del empleo de pilares de madera en un edificio de gran altura es el Brock Commons en Vancouver de los arquitectos Acton-Ostry, donde se puede constatar la verticalidad y regularidad de la estructura, así como su ensamblaje.

Ejemplo de conectores de pilares en CLT en patinillo de instalaciones. Hotel Jo&joe Paris. Viguier, Terrell

Construir en altura con madera

Esquema en 3D de pilar mixto madera-acero. Patente de Eiffage Construction y diseño de Terrell Group ingeniería.

Esquema en 3D de pilar mixto madera-acero. Patente de Eiffage Construction y diseño de Terrell Group ingeniería

Foto de encuentro de pilar mixto madera-acero con viga de madera laminada. Patente de Eiffage Construction y diseño de Terrell Group ingeniería

PARTE I La madera: técnicas constructivas de edificación en altura

Esquema en planta de pilar mixto maderaacero. Patente de Eiffage Construction y diseño de Terrell Group ingeniería

Foto de encuentro de pilar con madera laminada. Patente de pliar mixto de Eiffage Construction y diseño de Terrell Group ingeniería

Construir en altura con madera

Torre Mjøstarnet

Brumunddal, Noruega, 2019 Mjøstårnet se encuentra en Brumunddal, una pequeña ciudad de 10000 habitantes, aproximadamente a una hora y media en coche al norte de Oslo. De pie solo en la orilla del río Brumunda, Mjøstårnet tiene una apariencia majestuosa, con vistas al lago Mjøsa, el lago más grande de Noruega. El nombre “Mjøstårnet” es noruego y significa “La torre del lago Mjøsa”. Mjøstårnet será un símbolo del «cambio verde» y una prueba de que se pueden construir edificios altos utilizando recursos locales, proveedores locales y materiales de madera sostenibles. Con su apariencia arquitectónica distintiva, Mjøstårnet es un edificio emblemático, tanto por la forma en que se destaca con sus 85,4 metros en el paisaje, como por su uso revolucionario de la madera en la construcción y el revestimiento. Mjøstårnet es una torre moderna de uso mixto, con instalaciones que los residentes, lugareños y visitantes pueden aprovechar. La torre ya ha atraído mucha atención tanto en Noruega como en el extranjero. La torre consta de 18 pisos con diferentes programas. La altura oficial es de 85,4 metros. Así es reconocido por CTBU como el edificio de madera más alto del mundo. Con una huella de solo 17 m de ancho y 37,5 m de largo, cada piso tiene aproximadamente 640 m2. El programa total de la torre es de unos 10500 m2. La planta baja es pública, con vestíbulo, recepción y restaurante. Además, hay un baño público contiguo en la planta baja con dos piscinas de 25 metros de longitud. El segundo piso está reservado para salas de reuniones alquilables e instalaciones técnicas. Los siguientes cinco pisos son espacio para oficinas. Mjøstårnet tiene 72 habitaciones de hotel, 18 en cada piso desde el piso 8 hasta el 11. En total hay 33 apartamentos en el proyecto, que van desde 50 m2 hasta 180 m2. 6 apartamentos en cada piso en el piso 12 al 16. Dos apartamentos en el piso 17 junto con un salón de eventos, utilizados para bodas, celebraciones y conferencias más grandes. En la planta superior hay un ático y una terraza de observación pública. La carga principal consiste en cerchas de madera laminada a gran escala a lo largo de las fachadas, así como columnas y vigas internas. Estas cerchas manejan las fuerzas globales en dirección horizontal y vertical y le dan al edificio la rigidez necesaria. Los muros de CLT se utilizan para la carga secundaria de tres ascensores y dos escaleras. Grandes elementos de fachada prefabricados se unen al exterior de las estructuras de madera y forman la envolvente del edificio. Estos elementos tipo sándwich vienen con aislamiento incombustible y paneles externos ya fijados Cada parte de madera en la construcción de la fachada tenía que ser ignífuga. Para el revestimiento se eligió un producto de madera de pino a prueba de incendios de Woodify. Se utilizarán diferentes materiales en la estructura de la torre. Los forjados son de hormigón en las plantas superiores con balcones y forjados mixtos hormigón con viguetas de madera en las plantas inferiores. Pero desde el punto de vista sostenible, el aspecto más importante de este edificio es demostrar que es posible construir edificios de madera grandes y complejos y, de esa manera, inspirar a otros a hacer lo mismo.

Arquitecto: Voll Arkitekter Promotor: AB Invest AS Constructor: HENT AS Situación : Brumunddal/Noruega Programa: Apartamentos, oficinas, hotel, restaurante 16000 m2 + parking Construcción: marzo de 2019 Fotografías: Moelven Altura: 85,4 m Pisos: 18

PARTE II

Ejemplos construidos

Torre Mjøstarnet

Construir en altura con madera

PARTE II

Ejemplos construidos

Torre Mjøstarnet

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Torre HoHo

Viena, Austria En 2015, Cetus Baudevelopment GmbH presentó el HoHo Viena a los medios de comunicación como cliente. Con sus 24 pisos, el rascacielos de madera de RLP Rüdiger Lainer+Partner es uno de los edificios más altos de su tipo en el mundo. Más importante, sin embargo, es su valor de utilidad urbana. La torre forma un elemento integrador en el nuevo distrito Seestadt Aspern de Viena. Una vez finalizado, se instalarán allí oficinas, apartamentos con servicios, un hotel y áreas de bienestar. Un aspecto del proyecto que favorece esta combinación de usos es la elección de un sistema de construcción innovador que garantice la máxima flexibilidad de las áreas utilizables: HoHo Vienna muestra las ventajas de la construcción híbrida de madera en comparación con la construcción de madera pura. Los núcleos de hormigón armado se utilizan para el suministro y el desarrollo de instalaciones. La construcción de madera para uso de edificio de una manera flexible, está acoplada en el perímetro de los núcleos. La proporción de construcción de madera en superficie de suelo, se puede estimar en un 74 %. En 2016, el HoHo Wien recibió el Iconic Award del Design Council, el City of Vienna Architecture Prize “Gebaut 2019”, el Lower Austrian Timber Construction Prize 2021 y el Wienwood 2021.

Arquitecto: RLP Rüdiger Lainer+Partners; Arquitecto Univ. Prof. Rüdiger Lainer+Arch. DI Oliver Sterl Ingeniero de estructura: RWT+ZT GmbH, DI. Dr. techn. Richard Woschitz Promotor: Cetus Baudevelopment GmbH, Bmstr. Ing. Caroline Palfy/Günter Kerbler Prevencion de riesgos: Kunz – die innovativen Brandschutzplaner, Bmstr. DI Alexander Kunz, MSc Superficie construida: 25.000 m2 Superficie neta: 19.500 m2 Programa: pisos, oficinas, hotel, gimnasio y centro de bienestar Construcción: otoño 2017 Inversión: 65 mill. € Fotografías: ©cetus.at + Thomas Lerch Altura: 84 m Pisos: 24

Esquemas en 3D

PARTE II

Ejemplos construidos

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Torre Haut

Ámsterdam, Países Bajos El solar y la realización de la Torre Haut junto al río Amstel no fue adjudicado simplemente al mejor postor. Al evaluar las ofertas, el municipio de Amsterdam también sopesó tanto la calidad arquitectónica como la sostenibilidad. La propuesta selecciónada desarrollaba una torre residencial de madera de veintiún niveles, una de las estructuras de este tipo más altas del mundo. El innovador proyecto ayudará a volver a poner la madera en el mapa mundial como material de construcción estructural. A diferencia del hormigón y el acero, la producción de madera no genera emisiones de CO2. La madera en realidad almacena CO2. Además, la madera es renovable si se extrae de la silvicultura de producción sostenible. El proyecto Haut también es un ejemplo de sostenibilidad innovadora en otros aspectos. El edificio está equipado con paneles solares en el techo y la fachada, una fuente de frío en el suelo, instalaciones controladas por sensores con calefacción y refrigeración por suelo radiante de baja temperatura, cajas nido para pájaros y murciélagos, puntos de recarga para coches eléctricos compartidos y una azotea-jardín con almacenamiento de agua de lluvia. La estructura portante de la Torre Haut está hecha de paneles de madera contralaminada (CLT), que se fabrican en taller, lo que garantiza una baja producción de desechos y un ensamblaje rápido y limpio en la obra. No existen normas de construcción estándar para la construcción de gran altura con madera por lo tanto, el equipo de diseño invirtió mucho tiempo y energía en innovación técnica y seguridad. Los suelos y las paredes están construidos con madera, pero una estructura hecha completamente de madera en la húmeda y ventosa Ámsterdam hubiera sido imposible. En consecuencia, los cimientos, el sótano y el núcleo son de hormigón armado. Un beneficio de la construcción en madera es que ofrece una sensación cálida y permite un alto nivel de personalización, o “alta arquitectura” a medida. Los paneles CLT son fácilmente adaptables y ofrecen a los primeros compradores la posibilidad de elegir el tamaño de su apartamento, la cantidad de pisos, el diseño y la ubicación de espacios de doble altura, logias y balcones. A diferencia de la mayoría de los edificios de madera, solo las paredes interiores de la Torre Haut soportan carga, lo que permite grandes ventanas de suelo a techo en la fachada. El patrón irregular de los balcones y los espacios pronunciados de doble altura frente al río Amstel hacen que la arquitectura de esta Torre sea distintiva.

Hormigón armado

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Madera

Vidrio

Arquitectos: Team V Architecture Situacion: Amsterdam Programa: Torre residencia de 52 apartamentos Superficie: 14.500 m2 Promotor: Lingotto, Nicole Maarsen Ingenieria Estructuras: Arup Constructora: JP Van Eesteren Constructor de madera: Bruninghoff Bausysteme, Assmann Beraten + Planen AG, Holzbau Certificacion: BREEAM Outstanding Fotografías: ©Jannes Linders Altura: 73 m Pisos: 22

PARTE II

Ejemplos construidos

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Construir en altura con madera

Sara Kulturhus Skellefteå, Suecia

Un nuevo espacio cultural en Skellefteå de White Arkitekter abre sus puertas al público. El Centro Cultural Sara ofrece además un hotel de última generación que contribuye positivamente a la comunidad local y, al mismo tiempo, es un escaparate internacional para el diseño y la construcción sostenibles. Con una altura de 65 metros, el edificio de carbono negativo* es una de las torres de madera más altas del mundo y una nueva tipología para la creatividad en esta parte de Suecia. El Centro Sara se ubica en Skellefteå, una localidad que tenía una rica tradición de arquitectura en madera antes de que se modernizara su centro, y marca el renacimiento del patrimonio de la ciudad. Combinando materiales tradicionales con tecnología moderna, el Centro Cultural Sara alberga la Galería de Arte Skellefteå, el Museo Anna Nordlander, el Teatro Regional de Västerbotten, la nueva Biblioteca Municipal y The Wood Hotel con restaurante, spa y centro de conferencias. El hotel de 20 pisos ofrece vistas espectaculares sobre Skellefteå, ubicado justo debajo del Círculo Polar Ártico en la Laponia sueca. Iniciado por el municipio como un impulsor clave para hacer de Skellefteå una región más atractiva, el proyecto de madera de gran altura de 30 000 m², ganado por White Arkitekter en un concurso internacional de diseño, ha recibido reconocimiento internacional, incluidos los premios MIPIM’s 2018 Best Future Project y MIPIM/Premio al Proyecto Futuro Cívico y Comunitario 2018 de The Architectural Review. El proyecto es un hito importante para White Arkitekter, en su visión de que toda su arquitectura será neutra en carbono (o mejor) para 2030, con la construcción de madera como una piedra angular clave en la transición a cero emisiones netas. Además de ser un proyecto independiente ejemplar, el edificio de carbono negativo* tiene como objetivo ampliar las posibles aplicaciones y generar avances generalizados a nivel mundial en el uso de la madera como material estructural sostenible para edificios complejos y de gran altura. El programa diverso del centro cultural ha requerido una gama de soluciones innovadoras en la construcción de madera en volumen, para manejar luces, flexibilidad, acústica y estática general. La industria forestal regional y el conocimiento de la construcción han jugado un papel importante en el proyecto. Colaborando con ingenieros estructurales (entre ellos el Dipl.-Ing. Florian Kosche) se han desarrollado dos sistemas constructivos diferentes para el centro cultural y el hotel. El hotel de gran altura está construido a partir de módulos 3D prefabricados en CLT, apilados entre dos núcleos de ascensor hechos completamente de CLT. El centro cultural de baja altura está construido con columnas y vigas de madera laminada encolada (GLT) y núcleos y muros en CLT. El diseño estructural integrado ha eliminado por completo la necesidad de hormigón de la estructura portante, acelerando la construcción y reduciendo drásticamente la huella de carbono del edificio. El Centro Cultural Sara está hecho completamente de madera de origen local de bosques regionales sostenibles, procesada en un aserradero a aproximadamente 50 km del edificio. La estructura de madera del Centro Cultural Sara secuestra más del doble de las emisiones de carbono causadas por la energía operativa y el carbono incorporado de la producción de materiales, el transporte y la construcción en el lugar. El diseño responsable, junto con un innovador sistema de energía desarrollado por Skellefteå Kraft y ABB, reduce el uso de energía del edificio. Los paneles solares en la cubierta producen energía renovable que, combinada con la estructura de madera, compensa las emisiones de CO2 producidas por el edificio. El edificio ha sido diseñado para tener una vida útil de al menos 100 años y será carbono negativo* dentro de 50 años. 116

Arquitecto: White Arkitekter Situacion: Skellefteå, Suecia Superficie: 30.000 m2 Promotor: Skellefteå Municipality Ingeniería Estructuras: TK Botania, WSP, DIFK M&E Ingeniería: Incoord Constructora: HENT Constructor de fachada: Lignas Proveedor de madera: Martinsons Prefabricación: Derome Altura: 65 m Pisos: 20

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SPA RESTAURANT

HOTEL ROOMS

STAGE 5

STAGE 4

STAGE 3

STAGE 2

STAGE 1 “CULTURE STAIRCASE” MAIN ENTRANCE STAGE 6

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PARTE II

Ejemplos construidos

Torre de la Sara Kulturhus

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Torre Hyperion Burdeos, Francia

En el marco del desarrollo de la Operación de Interés Nacional (OIN) Bordeaux-Euratlantique, el Establecimiento Público de Desarrollo Burdeos-Euratlantique (EPA) ha emprendido una amplia estrategia para apoyar la estructuración del sector de la construcción en madera, en particular en su uso como elemento estructural. En 2015, la EPA lanzó una convocatoria de proyectos destinados a la construcción de una torre con estructura mayoritaria de madera de una altura nunca antes alcanzada en Francia en el distrito de Saint-Jean-Belcier. El objetivo de este concurso era desarrollar un proyecto icónico, un símbolo de apoyo a la industria de la madera, la innovación en este campo y a favor de un territorio bajo en carbono. Eiffage Immobilier, ganador de la convocatoria de proyectos con la torre Hyperion diseñada por el arquitecto Jean-Paul Viguier, está compuesto por cuatro edificios que suman 176 apartamentos, un aparcamiento de 151 plazas y un edificio de oficinas. Este conjunto tiene como elemento central de identidad la torre de estructura de madera Hyperion, con una superficie construida de 6.533 m² repartidos en 17 plantas para 98 viviendas. Los problemas que plantea el cambio climático y las consecuencias para nuestras sociedades nunca han sido tan importantes. Al adoptar la hoja de ruta de la Unión Europea sobre informes climáticos, la constructora Eiffage pretende alinearse con la trayectoria de 2°C adoptada por el Acuerdo de París de 2015. La torre Hyperion es un proyecto emblemático que aporta nuevas soluciones constructivas destinadas al almacenamiento de carbono. Construida sobre una base de tres niveles de parking, la elección de un núcleo central de hormigón armado se decide por las limitaciones relacionadas con varios factores: • •

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La normativa contra incendios impone el uso de materiales incombustibles en edificios entre 28 y 50 metros de altura. La estabilidad general a viento y sismo impone un núcleo de hormigón que constituye el elemento resistente por donde pasan todos los esfuerzos horizontales hasta la cimentación. La necesidad de una zona de hormigón en los niveles más bajos también resulta de las limitaciones de la normativa contra incendios, vinculada a la interacción entre aparcamientos y viviendas.

La construcción y desarrollo de un proyecto de estructura de madera como Hyperion requiere del mayor rigor posible. El momento artístico es siempre el mismo, independientemente del material. Con la madera, las normas guían el dibujo del arquitecto, durante la preparación del proyecto y el dibujo de los planos. Hyperion es una arquitectura pionera para la tecnología de la construcción en madera, ya que abre un campo amplio de posibilidades. Al mismo tiempo se asume que los sistemas constructivos con este material son la tecnología más adecuada, y casi diríamos que inevitable, para la próxima arquitectura. Este proyecto es el trabajo de un equipo que integra las condiciones técnicas y normativas para permitir que el arquitecto diseñe en su mejor nivel creativo. La madera debe ser utilizada aprovechando al límite sus posibilidades y con naturalidad: muchas veces es un recurso que se encuentra en abundancia en el territorio del proyecto. La construcción en madera ofrece una excelente huella de carbono, calidades técnicas y arquitectónicas que se adaptan perfectamente a sitios con fuertes limitaciones urbanas, ideal para construir en la ciudad, reduce considerablemente las molestias de las obras, reduciendo el ruido, los residuos y el polvo. La construcción en taller ofrece muchas ventajas: calidad de ejecución constante, control de los plazos de construcción, seguridad en la obra y reducción de la co-actividad y transporte.

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Arquitecto: Jean Paul Viguier & Associés Cliente/Promotor: Eiffage Immobilier Sud-Ouest Promotor: Public Development Establishment (EPA) Bordeaux Euratlantique Propietarios sociales: Clairsienne - Atlantic Aménagement Asistente del cliente: Woodeum Constructor: Eiffage Construction Ingenieria Estructura y fachada: Terrell Group Ingenieria en ejecución: Setec Empresas colaboradoras: Piveteau – SavareJouneau – Cetab ingenierie - Aïda Acoustique Efectis - Vulcaneo - Socotec Fotografías: ©Alban Gilbert Fotografías de obra: ©Eiffage Altura: 55 m Pisos: 17

PARTE II

Ejemplos construidos

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El sector de la construcción va a tener que enfrentarse en los próximos años al desafío de dar respuesta a la demanda de vivienda nueva, al mismo tiempo que limitar la expansión urbana y las emisiones de efecto invernadero. La construcción en madera es una solución realista para alcanzar la neutralidad de carbono. Aproximadamente el 50 % de la masa de la madera es carbono almacenado a lo largo de la vida del árbol, y este no se libera de nuevo a la atmosfera como pudiera ocurrir durante su combustión o degradación. La madera ha de solucionar los diferentes tipos de construcciones que las sociedades urbanas necesitan. Para resonder al reto de la densificación de las ciudades, gracias a los avances técnicos y normativos de los últimos años, se hace posible el empleo de madera en edificios de gran altura. Este libro tiene como objetivo mostrar las posibilidades técnicas y normativas del empleo de la madera en edificios de gran altura para hacer frente a la inminente densificación de las ciudades, de una manera sostenible.

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