La madera que jubilará al acero y al hormigón: construcciones más ligeras y resistentes a terremotos

El progreso a veces significa mirar atrás para ver cómo nuestros ancestros resolvían los problemas, añadiendo algún nuevo sistema o método tecnológico para mejorar los resultados. En el caso de la construcción, el caso más paradigmático quizá sea el de las estructuras de madera, que actualmente se pueden utilizar para levantar edificios de cinco plantas en 10 días. Según recientes investigaciones llevadas a cabo en un conjunto arqueológico encontrado en África, el primer uso de la madera en la construcción supera el medio millón de años, mucho antes de poder considerarnos como seres humanos.

Los últimos avances en la producción de distintos tipos de madera maciza y su gran acogida por parte de arquitectos de todo el mundo, España incluida, invitan a ampliar sus usos y confiar en ella frente a materiales como el acero o el hormigón. En el último siglo estos han sido los absolutos protagonistas del sector, propiciando el crecimiento resistencia y altura de los edificios. Sin embargo, más allá de nuevas mezclas y procesos, en general su producción es más cara que la de la madera, no son renovables y su huella de carbono combinada representa más del 10% de las emisiones mundiales.

Según un reciente informe de Mass Madera, una red que reúne a expertos, empresas, instituciones y organizaciones pioneras en el uso de madera maciza en edificación en España, es un sector al alza en nuestro país. Además, sus prometedores números (alto potencial forestal, capacidad de producción y más de 500 proyectos concluidos o en fase de construcción) pueden duplicarse de aquí a 2026.

Intervención con paneles CLT en el Pabellón Mies van der Rohe en Barcelona Adrià Goula Omicrono

Y es que soluciones como el CLT (madera contralaminada) ofrecen numerosas ventajas, no sólo porque permiten capturar CO2 en vez de generarlo, sino porque facilitan una gran rapidez a la hora de levantar construcciones más ligeras, duraderas y resistentes. A eso se unen nuevas investigaciones como la de Chris Pantelides, profesor de ingeniería de la Universidad de Utah, que ha desarrollado un tipo de soporte de construcción fabricado con madera maciza que protege a los edificios contra los daños sísmicos.

Potencial del CLT

Antes de detallar sus propiedades y ventajas frente al acero y el hormigón, conviene saber en qué consiste exactamente el CLT. Para su fabricación se suele utilizar madera de pino o abeto en capas superpuestas unidas con cola industrial y prensadas. "El resultado es un producto altamente industrializado que da forma a vigas, pilares, y paneles destinados a forjados, cubiertas o muros, que pueden alcanzar longitudes de hasta 18 metros, anchuras de 3 metros y espesores variables a partir de 25 mm aproximadamente", señalan los autores del informe Mass Madera.

Estructuras de madera maciza en el edificio Impulso Verde de Lugo Héctor Santos-Diez Omicrono

En las páginas de esta puesta al día de todo lo referente a los materiales de madera maciza se detallan sus oportunidades y su potencial para hacer frente a los desafíos y barreras que todavía deben superar para seguir ganando presencia en la construcción. También pretenden refutar algunos mitos, como que construir con madera sale más caro, algo que se desmiente al evaluar el ciclo de vida total del edificio. O su carácter inflamable, que se impide gracias al encapsulamiento con materiales no combustibles o con capas extra sacrificables que protegen la sección estructural en caso de incendio.

La percepción más extendida es que la madera no puede ser usada como material estructural de altas prestaciones, más allá de servir para viviendas unifamiliares o de baja altura. Muy al contrario, productos como el CLT y avances en la ingeniería estructural con madera ofrecen una resistencia y estabilidad similares a las del acero y el hormigón. Los rascacielos hechos con madera son ya una realidad, como demuestran Mjøstårnet, en Noruega, y el Ascent MKE Building, en Wisconsin (EEUU), ambos con casi 90 metros de altura y con 18 y 25 pisos de altura, respectivamente. 

Estructuras de madera en la nueva Biblioteca Gabriel García Márquez de Barcelona Jesús Granada Omicrono

Como desvela este informe y refuerzan las últimas investigaciones, la madera representa el pasado y el futuro de la construcción. "Puede sustituir al acero o al hormigón en la estructura de muchos edificios, pero es mucho más ligera", explica Chris Pantelides en un comunicado de prensa. "Un edificio de madera maciza pesa una cuarta parte que uno de hormigón, por lo que requiere unos cimientos mucho más pequeños". Y esa es sólo una de sus grandes ventajas, ya que también pueden acelerar el proceso constructivo hasta un 25% y, sobre todo, capturar dióxido de carbono en lugar de producirlo.

Resistente a terremotos

Pantelides, tras siete años de investigación en torno a estos materiales, acaba de publicar un artículo de investigación en la revista el Journal of Structural Engineering, en el que presenta una solución de ingeniería de madera maciza que protege contra los terremotos y daños sísmicos.

[Adiós al ladrillo y al cemento: el revolucionario material que aísla mejor y construye más rápido]

Hay muchos tipos de madera en masa, cada uno con sus propiedades y especificaciones. En concreto, el profesor de la Universidad de Utah trabaja con mass plywood panel y mass ply lam, que le han permitido construir una riostra de contención de pandeo (BRB, por sus siglas en inglés), más resistente y duradera que las tradicionales.

Hasta ahora, la madera maciza se consideraba un material poco adecuado para este tipo de elementos estructurales debido a su rigidez. Las riostras más habituales son de hormigón y acero, o una combinación de ambos materiales, y se encargan de absorber o disipar las fuerzas sísmicas de un terremoto para que no perjudiquen a la estructura del edificio.

El profesor Chris Pantelides con una muestra de madera Utah College of Engineering / Mark Draper Omicrono

Sin embargo, la investigación de Pantelides y la estudiante de doctorado Emily Williamson, coautora del estudio, demuestra que es posible usar las Timber Buckling Restrained Brace o T-BRB: riostras que utilizan una tira de acero para el núcleo pero cuentan con un armazón de madera y están adaptadas a los edificios en los que este material es el gran protagonista.

Así nació este "sistema de resistencia a fuerzas laterales" (LFRS, por sus siglas en inglés), que se puso a prueba en el laboratorio para comprobar su comportamiento al estar sometido a fuerzas similares a las producidas por un gran seísmo. Un actuador se encarga de simular estas condiciones, sacudiendo horizontalmente la T-BRB con el equivalente a lo que supondría un terremoto de 7,0 en la escala de Richter.

Laboratorio de pruebas del Utah College of Engineering Mark Draper Omicrono

Para comprobar el desempeño de las riostras, instalaron sensores para registrar la deformación y el desplazamiento de cada elemento durante nueve exigentes pruebas. Una vez finalizadas, se desmontó el armazón y las tiras de acero para inspeccionarlos con detalle y medirlos. El resultado fue inequívoco: las T-BRB son tan eficaces o más que las riostras construidas con acero y hormigón, lo que permitirá que los edificios de madera maciza sean más resistentes y más altos que hasta ahora.

"El mundo entero se está despertando. La gente mirará atrás y dirá: '¿Por qué no construimos eso con madera maciza?'", plantea Pantelides. "Creo que en los próximos 20 años no habrá muchos edificios de menos de 12 pisos, o incluso de 18, construidos con acero y hormigón. Ya no será factible. En un futuro próximo veremos incluso rascacielos de más de 50 pisos construidos con madera maciza".

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