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LAS DIEZ CLAVES PARA DOMINAR EL DISEÑO DE EDIFICIOS DE CLT

Introducción

Quizá tú también has sucumbido como yo a los encantos del material que está revolucionando el mundo de la construcción: el panel de madera contralaminada.

Y es que este material tecnológico y sostenible a partes iguales permite construir desde viviendas hasta edificios de oficinas en altura. Durante los últimos años solo escucho hablar sobre las ventajas de construir con CLT y sus posibilidades infinitas en arquitectura. Pero, cuando voy a meterme en harina, el asunto se complica.

Resulta difícil bucear entre la gran cantidad de información disponible en internet y encontrar rápidamente las claves para diseñar con madera contralaminada.

Cuando los arquitectos nos embarcamos en un proyecto con un nuevo material al que no estamos habituados, tenemos que invertir mucho tiempo, energía y recursos en comprenderlo. Como sé lo duro que puede llegar a ser este proceso, mi objetivo con este artículo es allanarte el camino.

Vamos a resolver las dudas que pasan por tu cabeza al enfrentarte por primera vez al diseño de un edificio en madera contralaminada. ¡Allá vamos con las primeras cuatro!

1- ¿Puedo utilizar cualquier tamaño de panel? 

Los paneles de madera contralaminada tienen tamaños estandarizados. Cada fabricante trabaja con unos formatos diferentes que debes utilizar como pauta para diseñar la estructura de tu proyecto de modo eficiente.

Imagen 2. Western Budget Motel Installation. Fuente: Flickr | Autor fotografía: Structurlam

Además de estos condicionantes que puedes consultar en las fichas técnicas de cada fabricante, entran en juego las restricciones de tamaño debidas al transporte. Asegúrate siempre de que los paneles de CLT de tu proyecto no sobrepasan las dimensiones máximas del medio de transporte escogido.

Aunque las prensas de los fabricantes permiten trabajar con paneles maestros de hasta 16-20 metros de longitud, como regla general no debes sobrepasar un largo de 13,50 m. Ésta es la longitud máxima que puede transportar un tráiler con plataforma estándar.

Imagen 3. Transporte en tráiler estándar. Fuente: Guía soluciones constructivas| Autor dibujo: FINSA

Por otro lado, si los muros de CLT de tu edificio no superan una altura de 2,50-2,60 metros podrás transportarlos de una sola pieza, ya que no sobrepasarían el máximo ancho que puede transportar un tráiler.

Si son más altos, los muros tendrán que diseñarse en varias piezas u optar por un medio de transporte diferente para trasladarlos completos.

Ten en cuenta que si el despiece de tu edificio se adapta a los formatos estándar del fabricante reducirás el desperdicio del producto y, en consecuencia, el coste del material.

2- ¿Un forjado de CLT puede trabajar en dos direcciones perpendiculares como una losa?

Es cierto que tanto las losas de hormigón armado como los paneles de madera contralaminada pueden transmitir las cargas en dos direcciones. Todo depende de cómo sean sus apoyos.

Imagina que debes cubrir un espacio de 6×12 metros con un forjado de CLT biapoyado en dos paredes enfrentadas sin apoyos intermedios. Tendríamos muy claro que los forjados se colocarán salvando la menor luz, los 6 metros. Esta sería la dirección principal del forjado.

Imagen 4. Forjado biapoyado de CLT. Dirección de la capa externa de los paneles. Fuente: elaboración propia | Autor dibujo: María Sánchez Ontín

Para entender el comportamiento de los paneles de CLT de nuestro forjado necesitamos conocer bien el material.

Un panel de madera contralaminada está compuesto por varias capas de tablones cruzados a 90º. Es muy similar a un tablero contrachapado pero con las capas bastante más gruesas, de un espesor que oscila entre los 20 y los 40 mm. Los fabricantes de CLT ofrecen paneles con distinto número de capas, generalmente impar (3,5,7…), y varios espesores para poder adaptarse a cualquier tipo de estructura.

Al estar compuesto por varias capas, el CLT es un producto heterogéneo y anisótropo. Sus propiedades mecánicas varían en función de la dirección de aplicación de la fuerza.

Volvemos a nuestro forjado. En este caso, la dirección principal del forjado coincide con la dirección de la fibra de la capa superior de los paneles de CLT. Al tratarse de un panel con capas impares, tenemos más material trabajando en la dirección del esfuerzo de flexión. Si colocamos un panel de CLT de espesor 150 mm y composición de capas 30-30-30-30-30, contamos con las tres capas longitudinales resistiendo a flexión: las capas 1, 3 y 5.

Las dos capas transversales intermedias (la 2 y la 4) funcionan como espaciadores y trabajan frente a esfuerzos de cortante que aparecen por la deformación de las capas al entrar en carga, en lugar de contar con ellas para resistir la flexión.

Ahora vamos a apoyar el forjado en sus 4 lados. En este caso las capas intermedias sí ayudan a resistir la flexión en el eje transversal. El comportamiento del forjado será mejor que en su situación biapoyada y la deformación se reducirá.

Como tenemos más material resistiendo, la dirección principal del forjado es la que tiene una mayor rigidez. La secundaria, al tener menos capas resistiendo, presenta un valor de rigidez menor. Podemos beneficiarnos de este comportamiento en muchas situaciones.

Imagen 5. Distribución de tensiones en forjado de CLT. Fuente: elaboración propia | Autor dibujo: María Sánchez Ontín

En el siguiente esquema puedes ver la dirección de la fibra de la capa exterior de un panel de CLT para que este funcione de forma óptima en diferentes situaciones.

Imagen 6. Comportamiento de los paneles de CLT en estructuras. Fuente inspiración dibujo: Cross-Laminated Timber Structural Design. ProHolz | Autor dibujo: María Sánchez Ontín

3- ¿Cómo se conectan los paneles entre sí?

En el mercado hay una gran variedad de tipos de uniones entre paneles de CLT. Todas ellas están pensadas para ser rápidas y fáciles de colocar en la obra.

Predominan las uniones mecánicas con conectores metálicos mediante tirafondos o clavos ya que son más fiables y tienen mejor rendimiento que las uniones tradicionales.

Imagen 7. Unión entre paneles de forjado. Fuente: Cross-Laminated Timber Structural Design. Basic design and engineering principles according to Eurocode. (ProHolz) | Autor imagen: ProHolz

Por ejemplo, en forjados que trabajan en dos direcciones las uniones entre paneles deben estar diseñadas de forma que los esfuerzos puedan transmitirse a través de ellas. La solución elegida debe ser capaz de transmitir los esfuerzos cortantes entre un panel y otro y asegurar que las deformaciones de los elementos están coordinadas.

Si quieres conocer un poco más sobre el mundo de las uniones en CLT, te recomiendo que consultes la documentación técnica tanto de fabricantes de CLT como de empresas suministradoras de conectores. Son una fuente de información fiable para sacar ideas que puedas aplicar después a tus proyectos.

Recuerda siempre que las uniones tienen una importancia especial en el diseño y cálculo estructural de las estructuras de madera.

Imagen 8. Ensamblaje de paneles CLT. Fuente: Flickr | Autor fotografía: Darryl Byle.

La madera es un material anisótropo y tiene propiedades resistentes diferentes en función de la dirección de los esfuerzos con respecto a la orientación de las fibras. Es una característica especial que la hace única y la diferencia de otros materiales constructivos.

Por eso es importante que la ingeniería que elijas para que te apoye en el cálculo de los paneles de CLT y de las uniones de tu proyecto esté familiarizado con los productos del mercado y controle perfectamente el material.

4- ¿Todos los paneles de CLT puede utilizarse en aplicaciones vistas? 

No vale cualquier panel. Los fabricantes de panel contralaminado ofrecen varios tipos de calidades visuales en función del aspecto superficial del panel.

Imagen 9. KITERASU. Edificio modelo en CLT en la estación Kuse. Fuente: Plataforma Arquitectura | Arquitectos: OFA | Fotógrafo: Ken’ichi Suzuki

La clasificación de los tableros de madera maciza según el aspecto de sus caras se regula en la norma EN 13017-1 y, aunque cada fabricante tenga su propia denominación, a grandes rasgos éstas son las calidades con las que te vas a encontrar en el mercado:

4.1-Calidad no vista

Se emplea en paneles que van a ser revestidos en obra con otros materiales (yeso laminado, friso de madera, tableros…).

Admite ciertos defectos estéticos que no afectan a su resistencia estructural. En paneles con calidad no vista podemos encontrar decoloraciones y tablas de diferentes especies.

4.2- Calidad industrial

Está a caballo entre la calidad no vista y la calidad vista. Aunque está pensada para su uso en edificios comerciales e industriales, en paneles vistos, también se podría utilizar en techos de viviendas que quedan más lejos de nuestros ojos. Las juntas entre las tablas pueden tener mayor ancho que en una calidad vista y están permitidos algunos defectos esporádicos.

4.3- Calidad vista

Estos paneles sí están pensados para aplicaciones vistas en viviendas, escuelas y oficinas. Tienen un acabado más cuidado que en las calidades anteriores.

Cada fabricante tiene sus propias combinaciones de calidades para las caras exteriores de los paneles. Y, como imaginarás, los paneles de calidad vista tienen un coste mayor que los de calidad no vista o industrial.

Además, si los paneles van a quedar vistos, el transporte y la manipulación deben hacerse con más cuidado. En fase de proyecto deberás diseñar de forma minuciosa los recorridos, posición y pasos de instalaciones si no quieres sorpresas incómodas en la obra.

5- ¿El CLT está contemplado en la normativa española?

El CLT es un material relativamente novedoso y hasta el año 2016 cada fabricante tenía su propio DITE o ETA (Documento de Idoneidad Técnica Europeo / European Technical Approval) que explica las características del producto y sus requisitos de fabricación y uso para la obtención del marcado CE.

Desde 2016 la norma UNE-EN 16351:2016 regula a nivel europeo la caracterización estructural del producto, los controles de producción y los requisitos para la obtención del marcado CE.

Imagen 10. Fuente: Flickr | Créditos fotografía: Oregon Forest Resources Institute

En cuanto al cálculo estructural, las estructuras de CLT deben cumplir las exigencias de seguridad estructural requeridas en el CTE (Código Técnico de la Edificación) que también se exigen a otros materiales estructurales como el acero, el hormigón o la fábrica.

Imagen 11. Fuente imágenes: CTE, Ministerio de Fomento, AITIM. | Autor montaje imágenes: María Sánchez Ontín (elaboración propia)

Puesto que el CLT aún no ha sido incluido de forma específica en la normativa de cálculo de estructuras de madera, como puede ser el CTE DB SE-Madera, para el cálculo de la resistencia del material se utiliza el Método Gamma recogido en el Eurocódigo 5.

Este método de cálculo recoge la naturaleza multicapa del material. Por eso el CLT no se puede calcular asemejándolo a la madera laminada encolada ya que son productos totalmente diferentes. De ahí la importancia de que todo tu equipo conozca el material y esté familiarizado con su método de cálculo.

6- ¿Cómo se diseña con CLT en caso de incendio?

Los paneles de madera contralaminada se comportan igual en un incendio que una estructura de madera maciza.

Imagen 12. Panel de madera contralaminada con capa carbonizada tras incendio. NZ Housing Corporation. Fuente: xlam.co.nz | Autoría fotografía: xlam.co.nz

El fuego aumenta la temperatura superficial de la madera que entra en un proceso de descomposición química llamado pirólisis. En él se desprenden vapores que comienzan a arder creando una capa carbonizada a su alrededor. La capacidad aislante de esta capa carbonizada actúa como barrera protectora del resto de la sección de madera, que queda intacta y mantiene sus propiedades físico-mecánicas.

A la hora de diseñar una estructura desde el punto de vista de su comportamiento en situación de incendio podemos utilizar dos estrategias:

  • Cuando los paneles de CLT quedan vistos:

La velocidad a la que se produce la carbonización de la madera es conocida. Por lo tanto, nosotros podemos dimensionar la estructura de paneles de madera contralaminada contando con que una parte de la estructura va a desaparecer en situación de incendio. La sección resultante después de los minutos de incendio requeridos por normativa en función del uso del edificio deberá ser capaz de resistir los esfuerzos a los cuales está sometida la estructura.

Imagen 13. Vivienda en A Guarda. Fuente: COAG – Premios Gran de Área de Aportación á Arquitectura 2019 | Arquitecto: XL Arquitectos. Xavier Pousa Arbones | Autor fotografías: Roi Alonso
  • Cuando los paneles de CLT quedan ocultos:

La estructura portante de madera contralaminada se encapsula y protege mediante capas adicionales de otros materiales. Lo más habitual es la utilización de tableros de yeso laminado, de fibra yeso o derivados de la madera. Incluso existen en el mercado pinturas intumescentes específicas para madera que pueden ayudar a conseguir los requisitos de resistencia al fuego.

Imagen 14. Ejemplos de protección frente a incendio de muro de CLT. Fuente: Fermacell | Autor imagen: Fermacell

En función del tipo de edificación, de los requisitos de diseño y del tiempo de resistencia al fuego requerido optaremos por una estrategia u otra.

Antes de calcular la estructura, la ingeniería responsable necesitará conocer estos aspectos de diseño ya que tienen influencia en el espesor del panel de CLT

7- El CLT es madera y la madera es aislante, ¿puede ser la única capa del edificio?

La regla número 1 para diseñar con CLT es que es un material que no puede quedar expuesto a la intemperie. Así que no puede ser la única capa del edificio.

Lo que sí es cierto es que la madera tiene unas propiedades térmicas excelentes. El uso del CLT como material estructural ayuda a conseguir una envolvente muy eficiente.

Pero no podemos contar solo con el muro de CLT para aislar nuestra vivienda. En términos de transmitancia térmica, el CLT no proporciona suficiente aislamiento para ser colocado sin aislamiento adicional en muchas partes de España.

Imagen 15. CTE. Transmitancias térmicas máximas en función de la zona climática. Fuente: CTE | Autor imagen: CTE
Imagen 16. Comparativa del valor de transmitancia U de dos configuraciones de muro de CLT. Fuente: elaboración propia | Autor dibujo: María Sánchez Ontín

Como explicamos en la serie “Cerramientos de madera”, un muro de CLT correctamente diseñado debe ir acompañado de una capa de aislamiento continua que habitualmente se coloca hacia el exterior y protegido de la lluvia y de la intemperie mediante un revestimiento de acabado.

Recuerda que el uso del CLT en edificaciones nos permite conseguir envolventes aisladas, eficientes y que ahorran energía.

8- ¿Puedo utilizar CLT al exterior? 

Tampoco. Seguimos con el hilo de la pregunta anterior.

La durabilidad del CLT es igual a la durabilidad de la especie de madera con la que se ha fabricado.

Para la fabricación del CLT lo habitual es utilizar pícea, abeto y pino (Picea abies, Abies alba, Pinus sylvestris, Pinus nigra, Pinus radiata, Pinus pinaster…). Estas especies, según la norma de durabilidad de la madera EN 350:2016, no tienen una durabilidad natural suficiente para su utilización en las clases de uso 3, 4 y 5.

Por lo tanto, el uso del CLT está limitado a las clases de uso 1, que se corresponde con un espacio interior bajo cubierta, y 2, que equivale a un interior con una humedad más elevada o un exterior bajo cubierta. Así que ni se te ocurra colocar el CLT totalmente expuesto a la intemperie sin ninguna protección.

Imagen 17. Two Wooden Towers. Fuente: Archdaily | Arquitectos: Sonja Hohengasser & Juergen Wirnsberger | Autor fotografía: Christian Brandstaetter

También deberás poner atención en la resolución de los detalles constructivos críticos para que el CLT se mantenga durante toda su vida útil en las clases de servicio 1 y/o 2 (contacto con cimentación, muros de fábrica, aleros…).

9- ¿Se pueden dejar los cantos vistos?

Cuando los paneles están usados al interior, pueden quedar expuestos si por diseño los quieres así. No hay ningún problema.

Imagen 18. 2018 Jim Vlock First Year Building Project. Fuente: Archdaily | Arquitectos: Yale School of Architecture | Autores fotografías: Zelig Fok and Nicole Doan

Al exterior el tema cambia. El uso del CLT está restringido a las clases de uso 1 y 2, por lo que los paneles, incluyendo sus cantos, no pueden quedar expuestos a la intemperie.

Hay un detalle de protección de los cantos que no puedes pasar por alto. En el arranque de los muros desde la cimentación los cantos de los paneles quedan en contacto con el terreno. Es un punto delicado en cuanto a humedad que debe resolverse adecuadamente para evitar patologías.

Para la interrupción del ascenso de la humedad por capilaridad existen diferentes estrategias que en algunos casos se pueden combinar:

  • Banda de corte de humedad por capilaridad entre el panel de CLT y la cimentación. La banda, de material plástico tipo EPDM
  • Capa de protección del panel. Puede ser una impregnación bituminosa en el canto y caras del panel en la base de los muros o una lámina bituminosa o textil que envuelva la base de los muros.
  • Durmiente auxiliar de madera tratada para clase de riesgo IV o que posea una durabilidad más elevada. Esta pieza sirve de barrera auxiliar de protección que hace de transición entre la cimentación y el panel de CLT, alejando aún más el canto del panel del punto conflictivo.

10- ¿Es más rápido que otro tipo de construcción? 

El primer edificio en CLT construido en el mundo se encuentra en Londres, tiene 9 plantas y 300 metros de altura. Se montó por 1 equipo de 4 personas en 27 días de trabajo.

Cada planta estaba montada en 3 días, un ritmo completamente impensable en una construcción de hormigón.

Imagen 19. Stadthaus, 24 Murray Grove. Fuente: Archdaily | Arquitectos: Waugh Thistleton Architects | Autor dibujo: Waugh Thistleton Architects | Autor fotografía: Will Pryce

Pero para cumplir estos plazos tan cortos en la obra es necesario hacer un esfuerzo extra en la fase de proyecto. Durante el diseño se deben tener en cuenta las fases de fabricación y montaje para definir de forma pormenorizada todo el proyecto. Es algo a lo que no estamos acostumbrados pero que debemos implementar a la hora de sacar el máximo partido al CLT.

Anticipar, prever y cambiar el chip. Esta es la receta para construir de forma eficiente con madera.

Referencias


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María Sánchez

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