El invento que cambiará la construcción: permite usar un material el doble de resistente que el hormigón

La construcción sostenible sigue abriéndose paso en España, redefiniendo las posibilidades que ofrecen diferentes técnicas y materiales frente a las que han dominado la arquitectura en el último siglo. El acero y el hormigón, muy eficaces pero con altos costes medioambientales, están dejando paso a nuevos usos de componentes tradicionales como la madera o el bambú.

Este último brinda una potente combinación de resistencia, flexibilidad y respeto por el medioambiente, y ya está siendo utilizado para elementos como los suelos, los techos o estructuras enteras de edificios en países de todo el mundo. Sin embargo, el bambú sigue siendo vulnerable cuando se utilizan conexiones habituales en madera como los tornillos. Ahora, una investigación llevada a cabo por científicos de la Universidad de Bristol (Inglaterra) ha demostrado cómo se pueden utilizar con éxito este tipo de uniones sin que el material se dañe.  

El estudio, publicado en la revista Construction and Building Materials, propone un modelo de predicción seguro y eficaz para saber dónde y cómo atornillar estructuras de bambú, lo que abre nuevas posibilidades a su utilización en la construcción de viviendas y todo tipo de edificios.

Propiedades del bambú

Según diferentes análisis, el bambú tiene una resistencia a la tracción comparable a la del acero (incluso superior en algunos casos) y una resistencia a la compresión dos veces superior a la del hormigón. Además, puede doblarse sin romperse, lo que lo hace especialmente indicado contra terremotos, es relativamente ligero, y tiene una resistencia natural al fuego gracias a su alta composición de agua y ácido de silicato, que le permite soportar temperaturas de hasta 400 ºC.

Por eso, entre otras cosas, el bambú se utiliza a menudo como viga de carga, ya que incluso las cañas más delgadas pueden soportar una cantidad sorprendente de peso sin doblarse. El sinfin de posibilidades que ofrece ha convencido a arquitectos de prestigio como Kengo Kuma, Arata Isozaki o Renzo Piano, que lo consideran como "el acero del siglo XXI".

Bamboo House de Kengo Kuma Creative Commons Omicrono

Eso se debe no sólo a sus propiedades estructurales, sino también a la velocidad de su crecimiento. "El bambú puede ayudar a combatir el cambio climático secuestrando carbono de la atmósfera", asegura Dominika Malkowska, de la Escuela de Ingeniería Civil, Aeroespacial y de Diseño de Bristol. "La madera también lo hace, pero tarda 30 años en madurar, mientras que el bambú sólo tarda entre cuatro y cinco años, por lo que podemos secuestrar carbono a un ritmo mucho más rápido si utilizamos bambú en lugar de madera".

Experimentos

Malkowska y su equipo estaban dispuestos a demostrar que esta planta milenaria, asociada a la alimentación de los osos panda y a los bosques de China, podía conectarse con soluciones similares a las aplicables a la madera. Para ello, llevaron a cabo cerca de 250 experimentos, probando todo tipo de combinaciones a la hora de ensamblar trozos de este material con placas de acero. 

Una caña de bambú después de una de las pruebas Dominika Malkowska Omicrono

Así, utilizaron tornillos fabricados con distintos materiales, modificaron la cantidad de tornillos usados, el espacio entre ellos o su diámetro, además del grosor de la pared de bambú y de la placa de acero, entre otras variables. Los resultados fueron sorprendentemente positivos, ya que los ensayos llevados a cabo anteriormente incidían en las altas probabilidades que tiene el material de agrietarse debido a las características de sus fibras que, a diferencia de las de la madera, donde tienden a crecer en espiral alrededor del tronco del árbol, sólo crecen en una dirección.

Hasta la fecha, lo más habitual para evitar que el bambú se resquebrajara era utilizar uniones complejas, entre ellas el vertido de mortero de cemento en el interior de los postes para darles mayor resistencia, lo que luego permitía un atornillado con pernos que no dañaba su estructura. A través de su investigación, Malkowska ha demostrado que "los tornillos son, de hecho, buenos candidatos para conectores en bambú, ya que no causan roturas como se pensaba, siempre que la conexión esté bien diseñada".

El banco de pruebas con distintos tornillos y tipos de bambú Dominika Malkowska Omicrono

El método más exitoso corresponde a un modelo de cálculo que ya ha demostrado su eficacia con madera, con tornillos de acero inoxidable y una estructura en forma de T. El ajuste perfecto entre la cabeza del tornillo y la placa es esencial para conseguir la rigidez de las uniones. Mientras, la resistencia del bambú se ve afectada por la separación a lo largo de la fibra (con tornillos escalonados y en línea) y el número de tornillos utilizados en la unión, hasta un máximo de 4.

Si se proporciona suficiente espacio entre los tornillos a lo largo de la fibra y todos están escalonados, la rotura no es habitual. Este método presenta además "varias ventajas con respecto a la conexión atornillada convencional con mortero de cemento en el interior del poste de bambú, como la reducción potencial de la huella de carbono, la facilidad de desmontaje in situ y una mayor rigidez y ductilidad".

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Como han demostrado a través de sus experimentos, los científicos de Bristol proponen este procedimiento para aplicarlo directamente en conexiones sencillas con poca carga. Para validarlo en escenarios de mayor carga, como muros cortantes, Malkowska y su equipo tienen previsto experimentar con mayor número de tornillos por conexión en estructuras reales, un primer paso hacia una arquitectura en bambú al alcance de todos.

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