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Placas estructurales prefabricadas
alivianadas de madera para losas de
entrepiso y cubierta
Francisco Coronel
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Proyect o Fin de Mást er [SIST EMAS CONST RUCT IVOS PREFABRICADOS APLICABLES A LA CO…
ANGIE AGUIRRE CARDENAS
T IPOS DE LOSAS docx
Ximena Ocampo
SIST EMAS CONST RUCT IVOS Y EST RUCT URALES APLICADOS AL DESARROLLO HABITACIONAL
Andrea Pardo
Placas estructurales prefabricadas alivianadas de madera para
losas de entrepiso y cubierta
Sistema constructivo sustentable para Ecuador
Francisco Coronel
Octubre del 2014
Abstract: This paper wants to conirm the hyptohesis than building with structural, prefabricated,
wooden, light boards can contribute in a decisive manner to increase sustainability and eicacy of
constructive Ecuatorian industry. To demonstrate so, I will analize which is the present role of wood in
the building industry, regarding that its use is fairly low and that policies must be implemented to increase
it. Moreover, I will observe which are the beneicial qualities of wood in relation to the environment
so as to increase constructive eicacy. This will justify its high capability to be used to built the type
of structural wooden board I am proposing. It will follow a list of already existent and comercialized
wooden boards and a comparison between two of them, in order to state clearly their properties. That
part will lead to my proposal of constructing a board and to carry on further investigations. Previously,
I will have indicated all the advantages that conirm the multiple beneits resulting from the use and
comercialization of the structural, prefabricated, wooden, light boards.
Keywords: timber, boards, prefabrication, wood, structure, sustainable, constructive system, Ecuador.
Resumen: Este artículo propone confirmar la hipótesis que construir con placas estructurales prefabricadas
alivianadas o alveolares de madera puede contribuir de manera decisiva a aumentar la sostenibilidad y
la eficacia de la industria de la construcción ecuatoriana. Para ello, voy a analizar cuál es el papel
actual de la madera en la industria de la construcción, considerando que su uso es reducido y que cabe
implementar medidas para aumentarlo. También voy a observar cuáles son las propiedades de la madera
beneficiosas tanto para el medioambiente como para incrementar la eficacia constructiva, justificando
con ello su alta capacidad para ser usada en el tipo de placa estructural que propongo. A este apartado le
sucederá un listado de ejemplos de placas prefabricadas que se comercializan actualmente en Europa y
una propuesta de construcción de placa. Para concluir, haré una relación de las ventajas que confirman
los beneficios que resultarían del uso y comercialización de la placa y trazaré los objetivos futuros a los
que podría llevar una investigación más extensa y de carácter práctico.
Palabras clave: Placas, prefabricación, madera, estructura, sostenible, sistema constructivo, Ecuador.
1. Introducción
La industria de la construcción consume un
alto nivel de recursos naturales y energía para
producir materiales y componentes. Además,
sus diferentes procesos, como su construcción,
su uso y su mantenimiento generan una
gran cantidad de residuos, muchos de ellos
contaminantes. Para un desarrollo sostenible,
es necesaria la adecuada elección de materiales,
técnicas de construcción y de los sistemas de
gestión en el proceso de diseño porque pueden
contribuir de manera decisoria en términos de
reducción del impacto ambiental.
la correcta integración de los proyectos en el
ambiente que los rodea, el tiempo de vida útil
de las edificaciones, la calidad y durabilidad de
los materiales, el ahorro de agua y de recursos
no renovables, el tratamiento de residuos, la
utilización adecuada de energía, entre otros.
Es muy oportuno un sistema constructivo
industrializado sostenible de madera que
satisfaga las necesidades que actualmente
demanda el sector de la construcción en
Ecuador con la posibilidad de exportarlo.
En este artículo investigo por qué las placas
estructurales prefabricadas alivianadas de
En el campo de la arquitectura hay pocos madera son una excelente opción en el
esfuerzos que realmente son sostenibles. Más contexto de la construcción en Ecuador.
allá de reciclar el agua o colocar suelos de
bambú, son importantes otros factores como
1
2. La madera en la industria de la construcción
en Ecuador
En la actualidad el material más usado
en la construcción es el hormigón el cual
generalmente es fundido in situ y es usado en
su gran mayoría para estructuras, seguido del
hierro que se usa para vigas, columnas y para
refuerzos en hormigón armado. Sin embargo,
un material usado con menos frecuencia es la
madera, como podemos ver según los datos
de los porcentajes del Impuesto a la Renta
causado por las industrias relacionadas con
la construcción según el Servicio de Rentas
Internas (GUALAVISÍ, M; JÁCOME, H.
Agosto 2011), que es:
Fabricación de cemento, cal y yeso 35.49%
Productos químicos, plásticos, pinturas,
acondicionamientos 32.34%
Fabricación de productos primarios de hierro
16.03%
Otros productos de hierro. 7.92%
Fabricación de otros productos elaborados de
metal 2.76%
Fabricación de vidrio y de productos de
cerámica 2.74%
Fabricación de hojas de madera para
enchapado 2.72%
En la actualidad, los sistemas constructivos
utilizados en la construcción de losas para
entrepisos y cubiertas de edificaciones en
Ecuador son los tradicionales. En su mayor
parte se emplean losas de hormigón armado,
fundido en obra, con vigas perimetrales que
reparten las cargas a las columnas, en dónde su
proceso se basa en la colocación de encofrado,
adición de materiales y componentes mediante
un intenso trabajo manual y mecánico en obra.
En menor cantidad como indica el listado de
porcentajes anterior también se construye con
estructuras de metal.
En Europa existe una gran aceptación de las
placas prefabricadas alveolares de hormigón
debido a su alta resistencia y relativamente
poco peso y, también, por su rapidez de
montaje. Pero si las comparamos con las
placas prefabricadas alveolares (alivianadas)
de madera, observamos que: las que están
hechas de hormigón pesan 17 veces más que
la madera, así como que también emiten 16
veces más CO2 que las placas de madera
y no lo almacenan, mientras que la madera
almacena 101kg de CO2.
El uso de madera estructural en los edificios
conlleva, siempre que los procesos de tala sean
sostenibles (es decir, plantar un árbol nuevo
por cada árbol talado), una captura previa de
CO2 en los bosques y un almacenamiento de
dicho CO2 durante toda la vida útil del edificio
(unos 50 años como mínimo), que además
puede extenderse en caso de reutilización de la
madera al final de la vida útil. Esto convierte
a los edificios con estructura de madera en
auténticos “almacenes” de CO2. En la tabla
a continuación (Costafreda, J. ;Parra, J.;
Calvo, B. Agosto de 2010) contamos con un
ejemplo comparativo de las emisiones de CO2
producidas en la construcción de vigas con
Según el estudio para la “Consecución del aluminio, hormigón armado, acero y madera,
Objetivo 2000 y la ordenación forestal sometida a las mismas acciones en todos los
sostenible en Ecuador” (ecuadorforestal.org) casos.
realizado por la misión técnica de la OIMT
en junio 2004, la madera en la industria de
la construcción tiene un uso limitado a causa
del insuficiente conocimiento del material por
parte de los arquitectos, ingenieros civiles y
constructores, especialmente en cuanto a sus
propiedades físico-mecánicas y, también,
porque como material no es aceptado por la
sociedad.
El abastecimiento de la industria maderera
del Ecuador procede de plantaciones propias
de las industrias y de terceros, proveniente
principalmente de bosques nativos y
plantaciones. Ecuador exporta alrededor de
USD95 millones mientras que en el período
2007-2012 importó USD270 millones (SubSector Transformadores y Comercializadores
de Madera en el Ecuador, 2007-2012), por lo
que la balanza comercial del sector forestal
en los últimos años se ha mantenido negativa,
ya que ha sido constante el déficit comercial
anual.
2
Tabla 1. Comparativa del costo energético entre la
madera y otros materiales.
Material
estructural
Aluminio
CO2
almacenado
(Kg.)
CO2 emitido
(k.o.)
Balance neto
de CO2 (k.o.)
Peso propio
(k.o./m)
0
327
327
5
Hormigón
armado
0
101
101
216
Acero
0
76
76
15
101
6
-95
13
Madera
Se considera que para obtener madera de uso
estructural se aprovecha 28% de la madera
del árbol. Para los elementos de escuadrías
menores como rastreles se aprovecha hasta un
38% y en el caso de la madera contralaminada
y en mi propuesta de placas alivianadas hasta
un 49,5% de la madera del árbol (WADEL,
Gerardo. Julio del 2010), lo que supone un
aprovechamiento mucho mayor con respecto
a otros tipos de estructuras de madera.
Como estamos viendo, la madera es un material
con un bajo impacto ambiental, reciclable y
sin componentes contaminantes, que puede
contribuir notablemente a reducir las emisiones
de CO2 a la atmósfera si lo comparamos
con otras soluciones constructivas basadas
en hormigón o acero. Por sus cualidades,
la madera se convierte en el aliado perfecto
en un proceso constructivo industrializado,
ya que este hecho representa una mejora
respecto a las cualidades sostenibles de un
proyecto. Es bien sabido que la obra en seco
permite minimizar el consumo de agua en el
proceso de ejecución, reducir los residuos
y facilitar el posterior reciclaje. A la vez,
los sistemas prefabricados de construcción
permiten acortar la planificación propia
de las obras con construcción tradicional,
mejorando la precisión de ejecución e incluso
la seguridad. Con la unión de la prefabricación
y la madera estaremos dando un paso adelante
en la búsqueda de modelos de construcción
sostenible.
Entre las ventajas de la fabricación del producto
en taller y no in situ, tenemos: 1) reducción
de plazos de construcción, 2) organización, 3)
mano de obra estable y especializada, 4) mayor
facilidad para un adecuado control de calidad,
5) optimización de los materiales, 6) reducción
de desperdicios, 7) seguridad de la mano de
obra, 8) facilitamiento la deconstrucción o
desensamblar.
3.
Placas
estructurales
prefabricadas
alivianadas estructurales de madera para losas
y cubiertas
Las placas estructurales prefabricadas
alivianadas estructurales de madera son piezas
estructurales superficiales de fabricación
industrial, que pueden funcionar como
forjados o cubiertas. Presentan grandes
ventajas en comparación con los materiales
tradicionales constructivos, que a continuación
se explicarán. Son elementos multifuncionales
con una alta capacidad resistente, de
aislamiento acústico y térmico, inercia térmica
y equilibrio higroscópico, que conforman,
además, una superficie de cierre. Dada su
sección optimizada que va desde 228mm a
800mm están especialmente indicadas para
salvar importantes luces desde 3m hasta 27m
con elevadas solicitaciones de carga y con
anchos que van desde 0.6m a 1.2m (como el
edificio de la Escuela Superior Suiza para la
Ingeniería de la Madera, proyectado por Marcel
Meili y Markus Peter, en el que la liberación
de las limitaciones de la escala asociadas a
la madera es decisiva: las enormes ventanas
de 3 x 2 metros y la paredes exteriores de las
cajas superan ampliamente las dimensiones
habituales en los elementos de este material.
Imágenes 1, 2 y 3). La transmisión de cargas
de los elementos de forjados y cubierta se
realiza de forma unidireccional. En los países
escandinavos, EEUU y Canadá, se utiliza
mucho este sistema constructivo formado por
paneles portantes prefabricados y montados
en obra, tanto muros como forjados, con
muy buen comportamiento térmico, acústico
y la posibilidad de incluir los tendidos de
las instalaciones en su interior. Se emplean
fundamentalmente en viviendas, edificios
comerciales y administrativos.
Imagen 1. Esquema de estructura. Escuela Superior Suiza
para la Ingeniería de la Madera. Revista Tectónica 13.
3
piezas de los casetones, complementando
a la presión en un proceso de condiciones
controladas de humedad y temperatura. Se
deben utilizar colas estructurales de exterior
que cumplan con la norma UNE-EN 15425
y/o UNE-en 301, con una baja emisión de
formaldehído. Adhesivo Urea Formaldehído
MUF o poliuretano monocomponente PUR.
Las fijaciones metálicas se pueden usar en
soluciones realizadas in situ con otro tipo de
prestaciones. En función de las prestaciones
requeridas se pueden utilizar una gran
variedad de productos de aislamiento, como
lana mineral, tableros aligerados, espumas,
arena, etc (AITIM, 2014).
Imagen 2. Fachada. Escuela Superior Suiza para la Ingeniería
de la Madera. Revista Tectónica 13.
Imagen 3. Interior. Escuela Superior Suiza para la Ingeniería
de la Madera. Revista Tectónica 13.
Los materiales empleados en la placa
son madera aserrada estructural, simple
o empalmada. En general se emplean
especies ligeras como los pinos o abetos,
similares a las utilizadas en las estructuras de
entramado ligero de madera y normalmente
se usa madera con clase resistente C24. El
tratamiento protector depende de la clase
de uso aunque generalmente no requieren
ya que se emplean en interior. Otro material
presente en la placa es la cola que une las
4
La placa la forman los siguientes elementos:
nervios, caras, hueco o plenum, aislante y
aislantes termoacústicos (AITIM, 2014), los
cuales definimos seguidamente.
-Nervios: elementos verticales de madera
aserrada estructural.
-Caras: elementos horizontales de madera
empalmada. Los bordes de las tablas pueden
ir machihembrados, para facilitar la formación
de los paramentos vistos.
Las tablas de las caras vistas pueden
incorporar orificios o ranuras para mejorar las
prestaciones acústicas.
-Hueco o plenum: espacio comprendido entre
los nervios o caras, que puede quedar vacío o
relleno con aislante.
-Aislante: material que se coloca en el plenum
para mejorar las prestaciones acústicas y/o
térmicas.
-Aislantes termoacústicos: disgregantes, de
fibra de celulosa, granulado de corcho o arcilla
expandida granulada; o de manta o placa,
de fibra de vidrio, lana de roca, espuma de
poliuretano o poliextireno expandido.
Según AITM (2014) existen los siguientes
tipos de placas:
-De cajón simple cerrado: elemento modular
formado por do nervios y dos paramentos
que se unen entre sí mediante encolado a
tope quedando enrasados los nervios con los
paramentos. Se unen a los cajones mediante
machihembrado, ranurado en un lado y
lengüeta en otro.
-De cajón simple abierto: elemento modular
similar al anterior pero solamente lleva el
paramento inferior. Se unen a otros cajones
simples mediante rebajes realizados en la
parte donde se introducen lengüetas o llaves.
-De cajón compuesto: elemento modular
formado por dos nervios y dos paramentos
que se unen entre sí mediante encolado a
tope quedando los nervios por debajo de los
paramentos. Las tablas de los paramentos van
machihembradas para unirse a otros módulos
y formar paramentos continuos.
En el mercado europeo existen varios
tipos de placas. Algunas están enfocadas a
resistir luces más grandes como es el caso
de la placa fabricada por Kielsteg, en la que
se usan tableros contrachapados para sus
nervios y madera maciza en las caras. Otras,
como la de la empresa Lignatur, destacan
por el alto rendimiento acústico, térmico y
comportamiento al fuego de sus placas. En
cambio, las placas de la empresa Lignotrend
facilitan el paso de instalaciones y se adaptan
para combinar con aislamientos, láminas,
hormigón, pisos flotantes, etc.
A continuación y a efectos informativos,
se indican los valores aportados por los
fabricantes para algunos de los tipos
mencionados anteriormente.
Por lo que respecta a resistencia mecánica y
estabilidad, las placas, además de actuar sus
caras verticales como viguetas de gran canto
arriostradas por sus paramentos, funcionan
como una sucesión de vigas cajón. Su sección
presenta una gran inercia por tanto son muy
resistentes en un rango de luces determinado.
La configuración de perfil cerrado del
cajón reduce, por otro lado, la necesidad de
arriostramiento vertical. Estudios realizados
en la Universidad de British Columbia
(CHEN, Yue. 2011), muestran la posibilidad
de mejorar los rendimientos de este tipo de
placas, mediante diversas combinaciones con
tableros de madera encolada laminada en las
que se rotan sus listones en el lugar en donde
más sufre la placa. Esta configuración ha
demostrado un mejor desempeño a la flexión
y a la vibración.
Imagen 4. Placa LIGNATUR AG. Herisauerst, Suiza
Imagen 7. Pruebas de resistencia. CHEN, Yue. 2011
Imagen 5. KIELSTEG GMBH, Graz, Austria
Imagen 6. LIGNOTREND Produktions GmbH
Weilheim-Bannholz, Alemania
Otro aspecto decisivo a tener en cuenta es
la reacción o resistencia de las placas al
fuego. Los tres tipos de paneles mencionados
tienen una reacción al
125 fuego de D-s1,d0 y
una resistencia al fuego R, que varía desde
30 minutos hasta 90 minutos en función del
espesor de las tablas de las caras expuestas y
la forma de realizar la unión entre placas y el
material ignífugo que se sitúa en el plenum
(Lignatur AG, 2014).
Los incendios pueden declararse en cualquier
tipo de edificio, independientemente del
material con el que se haya construido su
5
estructura. Ahora bien, una vez declarado el
incendio es importante que la estructura resista
el tiempo suficiente para poder garantizar
la evacuación de las personas y permitir la
intervención de los medios de extinción.
Naturalmente, la madera contiene agua, lo que
retarda su inflamación, ya que antes de que una
superficie de madera se inflame es necesario
que esa agua se evapore. Mientras esto ocurre,
la temperatura de la madera no sobrepasa a
los 100º. Sin la presencia de llama, la madera
necesita una temperatura superficial superior
a 400º para comenzar a arder en un plazo de
tiempo medio o corto. Incluso con la presencia
de llama se necesitaría una temperatura en
superficie de unos 300º durante un cierto
tiempo antes de que se produzca la ignición.
Expuesta a un incendio, en plena fase de
desarrollo se produce inicialmente en la
madera una combustión rápida de superficie
y se origina una capa carbonizada. Debajo de
esta capa aparece otra en la que se produce la
pirolisis de la madera y finalmente aparece la
madera sin afectar por el fuego.
La madera tiene un coeficiente de
conductividad calorífica muy bajo y la
capa carbonizada resulta aún más eficaz
(seis veces más aislante). De esta forma, el
interior de la pieza se mantiene frío y con
sus propiedades físico-mecánicas constantes.
Por tanto, la pérdida de capacidad portante de
la pieza se debe a la reducción de la sección
más que a una pérdida de resistencia en el
material. Por otro lado, paradójicamente,
la resistencia
mecánica de la madera
aumenta al perder humedad lo que compensa
inicialmente la perdida de resistencia debida
a la disminución de sección. De lo anterior
se deduce que independientemente de que
un incendio evolucione a 500ºC o a 1200ºC
la madera permanece intacta un centímetro
por debajo de la superficie. En comparación,
el acero pierde su capacidad portante a 450ºC
mientras que la resistencia a compresión del
hormigón se reduce a los dos tercios a 650ºC
resquebrajándose, efecto que se acentúa al
enfriarse rápidamente si es mojado por los
medios de extinción. Además, el coeficiente
de dilatación de la madera es muy pequeño
por lo que las estructuras de madera bajo la
acción del fuego no se dilatan. Esta ausencia
de dilatación elimina los desplazamientos
de apoyos y movimientos, por lo que las
6
Imagen 8. Puebas realizadas por Lignatur AG
Resistencia al fuego REI60, K2 60
Luego de 39 minutos de exposición al fuego.
Luego de 39 minutos de exposición al fuego.
Luego de 60 minutos de exposición al fuego.
Luego de 60 minutos de exposición al fuego.
Lignatur AG
recabados en la investigación. Son más
ligeras que los tableros contralaminados pero
más pesadas que un forjado de entramado
ligero, semejantes a los forjados de viguetas
y bovedillas y muy inferior a las losas de
hormigón. Deben manejarse con grúa, salvo
Un aspecto que no debe pasar por alto es la los de cajón simple que pueden manejarse con
propiedad de aislamiento frente al ruido de dos operarios.
la que dispone la placa. En función del tipo
de panel y del material de aislamiento que Seguidamente detallo una comparación que
incorporen o el tipo de perforación o ranurado he llevado a cabo entre las placas Lignatur
que se realice en la cara vista, junto con el (A) y Kielsteg (B) que servirá para ilustrar las
material situado en el plenum se puede obtener ventajas aportadas anteriormente. Los peraltes
y resistencias de las placas se han tomado de
los siguientes valores (AITIM. 2014):
Rw(C;Ctr) índice global de reducción acústica las especificaciones de los fabricantes con
las siguientes especificaciones (Lignatur AG,
(dB) = 68 (-1;-4).
Ln,w (Ci) nivel global de presión de ruido Kielsteg GmbH):
de impacto normalizado, (dB), para suelos
1,0
separadores y para todos los otros suelos = Carga Mortero 5cm + Pavimento:
KN/m²
desde 50(-2) a 52(-4).
1,0
Tablas de diferentes coeficientes de absorción Tabiquería:
acústica ponderado (αw), (desde 0,43 a0,55) KN/m²
2,0
en función de la superficie, dimensiones Uso (vivienda):
KN/m²
orificios y materiales absorbentes utilizados.
Total carga:
4,0 KN/
El poco peso de las placas constituye otro de m²
los valores más importantes y beneficiosos Utilidad de L/300 tenemos que:
estructuras no se derrumban. Este hecho
motiva que los bomberos penetren en las
mismas con una tranquilidad relativa y puedan
acercarse a extinguir el foco del incendio, cosa
que jamás hacen si la estructura es de acero.
Placa B
Luz 7,50m - Peralte: 190mm
Luz 9,50m - Peralte: 228mm
Placa A
Luz de 5m - Peralte: 180mm
Luz de 8m - Peralte: 320mm
Tabla 2. Volumen de los elementos
Lignatur
Placa 180cm
p eralte
m³
6.55
Volumen listones de madera sup
Volumen listones de madera inf
Volumen listones de madera vert
Volumen vacío
5.58
19.86
Total madera
Total Volumen
23.75
43.61
Kielsteg
11.62
Placa 190cm
peralte
m³
11.56
Volumen listones de madera sup
Volumen listones de madera inf
Volumen listones de odb-playwood
Volumen vacío
2.04
74.37
Total madera
Total Volumen
25.06
9 9 .4 3
11.46
%
15.02
26.65
12.80
45.54
Placa 320cm
peralte
fl
m³
6.55
11.62
9.92
49.43
%
8.45
14.99
12.80
63.76
2 8 .0 9
7 7 .5 2
%
11.63
11.53
2.05
74.80
Placa 228 cm peralte
m³
11.56
11.62
3.42
100.6
%
9.09
9.14
2.69
79.09
26.6
127.2
7
Consideraciones para cálculo de Costo
energético (MJ/Kg):
Se considera el costo marcado en las
especificaciones medioambientales del TCQ:
2.1 MJ/Kg.
60 Kg x 2.1 MJ/kg = 127 MJ
Densidad de la madera. Se considera la
densidad estipulada en el Código Técnico de
5.0KN/m³=101,97 Kg/m³
Según los resultados del análisis del volumen
de los elementos, se comprueba que la
solución que brinda la placa B es la que mejor
desempeño tiene si a resistencia se refiere,
vemos que, con un canto que posee una
diferencia de 10mm, se logra salvar una luz
de 2,5 metros más que con respecto a la placa
A. En el caso de resolver luces de 8 a 8,9m el
canto de B es 92mm más pequeño. A lo que
costo energético se refiere, miramos que el
volumen de madera usado para el caso para
resolver luces de 5 a 8,9m es mucho menor
en el caso de la placa B, también se observa
que el volumen vacío de mucho mayor por
lo que su peso es mucho menor, resultando
que exista más optimización de la madera por
medio del tablero contrachapado y la forma en
que se relacionan los elementos entre sí. Esto
repercute en el costo energético que es menor
en el caso de la placa B. Tabla 3.
Que la estructura resista una vez sea declarado
el fuego en la edificación es fundamental y
la madera presenta grandes ventajas con su
comportamiento frente al fuego respecto a
los materiales usados tradicionalmente como
el hormigón y el acero. Este tipo de placas
permiten diferentes tipos de comportamientos
al fuego por lo que si se requieren para la
construcción de vivienda social, en donde
principalmente se busca el confort y la
seguridad a menor costo, una alternativa sería
una placa de madera maciza sencilla rellenada
con arena para mejorar su comportamiento
al fuego, y con luces máximo de 5 metros
permitiendo solucionar una losa para forjado
Coste energético
Tabla 3. Costo energético.
Desnsidad madera Código
Técnico Kg/m3
Canto
peso madera
Kg
Coste Energético MJ
Luz
180mm
49.875
104.7375
5m
509.85
320mm
58.989
123.8769
8m
509.85
190mm
52.626
110.5146
7,5m
509.85
228mm
55.86
117.306
8,9m
509.85
Lignatur (A)
Kielsteg (B)
Placa Lignatur 180mm
Placa Lignatur 320mm
8%
15%
15%
Volumen listones de madera sup
45%
Volumen listones de madera sup
Volumen listones de madera inf
27%
Volumen listones de madera vert
13%
64%
Volumen listones de madera inf
Volumen listones de madera vert
Volumen vacío
Volumen vacío
13%
Placa Kielsteg 228mm
Placa Kielsteg 190mm
12%
9%
Volumen listones de madera sup
9%
11%
2%
Volumen listones de madera inf
79%
Volumen vacío
8
placas
Volumen listones de madera sup
Volumen listones de madera inf
Volumen listones de odb-playwood
75%
3%
Volumen listones de odbplaywood
Volumen vacío
y cubierta sin sobre piso ni cielorraso,
economizando al máximo en materiales,
mano de obra y tiempos de ejecución. Para la
construcción de escuelas, colegios y edificios
públicos, las luces podrían ser de hasta 9
metros, con la configuración de la placa de tal
modo que esté compuesta por una superficie
inferior ancha sobre ella arena, una superficie
intermedia de emergencia, que actue como
estructura de arriostramiento de los nervios, y
la placa superior. Este tipo de estructura sería
la recomendable según Directive of the fire
police, testing of construction, materials and
parts (Suiza. SN 198898), para 60 minutos de
resistencia al fuego, mejorando las estructuras
de hormigón y acero.
La combinación de tableros contrachapados
con madera maciza y el desempeño de
estas formas en z de las nervios de la placa
resulta ser más eficiente. Esta combinación
de tecnologías con madera maciza es muy
recomendable como se ha demostrado también
en el estudio realizado en la Universidad de
Columbia antes indicado.
4. Conclusión: resultados y discusión
Por todos estos motivos, sería recomendable
la modificación del actual marco normativo
edificatorio con objeto de promover el diseño
de edificios con estructura de madera en
detrimento de las estructuras convencionales
a base de hormigón armado, ya que, además
de las claras ventajas medioambientales,
las estructuras de madera ofrecen una mejor
resistencia en caso de incendios.
Es oportuno un sistema constructivo
industrializado sostenible de madera que
satisfaga las necesidades que actualmente
demanda el sector de la construcción, con la
posibilidad de exportarlo. Las placas planteadas
se elaborarían en fábricas especializadas de
Ecuador en las cuales se respete el medio
ambiente, regularizando para ello la tala ilegal
de árboles, y que cumplan con las normativas
forestales nacionales e internacionales. Así, en
esta investigación sobre placas estructurales
de madera prefabricadas alveolares para losas
y cubiertas, que servirá para la construcción
de viviendas más sostenibles, abordamos el
problema desde un inicio, desde la tala de
árboles hasta la fabricación final del producto.
La investigación presente es suficientemente
fértil para poder ampliarse hacia la
construcción de las placas estudiadas. Para
ello se debería hacer un análisis de la situación
actual de la construcción de viviendas con
estructura de madera del Ecuador, tipos
de madera usada, sistemas constructivos
y sistemas estructurales más usados. Se
deberán realizar visitas técnicas a las fábricas
productoras de placas alivianadas de madera
como son Lignatur (Suiza), Kielsteg (Austria),
Lignotrend (Alemania), Novatop (República
Checa) para tener una visión general de los
procesos, técnicas y maquinaria usada. Se
documentarían características formales, costo,
procesos, etc., de cada una de las placas. Así
como también sería pertinente analizar, visitar
y documentar los proyectos construidos
más representativos. Posteriormente cabría
establecer y diseñar dichas placas bajo el
enfoque sostenible que hemos estudiado, que
permita construir con rapidez, economía y
calidad, respetando los sistemas constructivos
tradicionales y aspectos socioculturales de
Ecuador. Probablemente esta es una de las
partes más importantes del estudio en donde
las relaciones y uniones de los elementos que
conforman la placa son protagonistas y, en
consecuencia, del tipo de madera, pegamento,
y maquinaria que se podría fabricar e
implementar en el Ecuador.
Estas placas deberían ser sometidas a pruebas de
resistencia, rendimiento acústico, rendimiento
térmico y comportamiento al fuego, para lo
cual se construirán prototipos experimentales
con materiales de empresas interesadas en
este tipo de ensayos. Conjuntamente con
simulaciones por medio de software donde se
explorarían más alternativas y dimensiones
satisfaciendo dudas que surjan en los ensayos
físicos y donde los equipos de los laboratorios
no estén de acuerdo con las dimensiones
requeridas en este tipo de placas. También
se debería: aportar soluciones constructivas
de cómo se relacionan estas placas con
el resto de los elementos que conforman
la edificación como: muros, columnas,
instalaciones, pisos, cielos rasos, etc.; analizar
el costo y la factibilidad del sistema: tiempos
de construcción con un ejemplo práctico y
representativo; analizar los costos de mano de
obra y materiales.
9
Hasta llegar a establecer en el mercado de
la construcción ecuatoriano estas placas, en
un inicio se recomienda prefabricar medias
placas, es decir, fabricar en taller los elementos
portantes como las nervaduras y la superficie
inferior para una vez montados en la obra
terminarla con pisos de madera con junta seca.
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Libros
BERGE, Bjorn, The ecology of building
materials. Routledge, 2009. Material
Architecture, J. Fernández. Ed. Architectural
Press.
CARTAGENA, J. del A. de, Manual de diseño
para maderas del grupo andino: proyectos
andinos de desarrollo tecnológico en el área
de los recursos forestales tropicales PADTREFORT. Junta del Acuerdo de Cartagena,
1984.
DA SOUSA CRUZ, Paulo J. (ed.), Structures
and Architecture: New concepts, applications
and challenges, CRC Press, 2013.
HERZOG, Thomas (et al.): Timber
construction manual. Basel: Birkhaü-ser,
2004.
KOLB, Josef, Systems in timber engineering:
loadbearing structures and component layers,
Walter de Gruyter, 2008.
THELANDERSSON, Sven; LARSEN, Hans
J. (ed.), Timber engineering, John Wiley &
Sons, 2003.
VVAA, Guía de la madera I-II Construcción y
estructuras, AITIM, 2014
Tesis
ARBOLEDA, M., “Análisis Económico de los
factores que determinan el comportamiento de
la construcción de vivienda en el Ecuador y su
impacto en el desarrollo del sector proyectado
al año 2012”, 2011.
CHEN, Yue. Structural performance of box
based cross laminated timber system used
in floor applications. University of British
Columbia, 2011.
CORREA VALLEJO, María Belén, “Análisis
comparativo económico-estructural entre
sistemas constructivos tradicionales y un
sistema constructivo alternativo liviano”.
Director: Ing. Arq. Paúl Gachet G. Proyecto
previo a la obtención del título de ingeniero
civil mención estructuras. Escuela Politécnica
Nacional. Quito - Ecuador. Febrero 2012.
10
GORDAN, Grand, “Evaluation of timber
floor systems for fire resistance and other
performance requirements” Supervised:
Professor
Andrew
Buchanan,
Fire
Engineering Research Report. Department of
Civil Engineering, University of Canterbury.
Christchurch, New Zealand. 2010.
VIOTTO,
Umberto,
“El
tablero
contralaminado. Actualidad de una alternativa
para la media altura”, Director Tesina: Jaume
Avellaneda Diaz-Grande. Máster oficial
universitario “Tecnología en la arquitectura”,
línea de construcción y nuevas tecnologías.
Universidad Politécnica de Catalunya.
Barcelona, Septiembre 2013.
WADEL, Gerardo, “La sostenibilidad en la
construcción industrializada la construcción
modular ligera aplicada a la vivienda” Director
de tesis: Jaume Avellaneda. Programa de
doctorado Ámbitos de Investigación en la
Energía y el Medio ambiente en la Arquitectura.
Universidad Politécnica de Cataluña, Julio del
2009.
Artículos científicos
COSTAFREDA, J., PARRA, J., CALVO,
B. Materiales de construcción: Criterios
de sostenibilidad y desarrollo. VIII
Jornadas Iberoamericanas de Materiales de
Construcción. Lima - Perú. Agosto de 2010.
DU PLESSIS, Chrisna. A strategic framework
for sustainable construction in developing
countries. Construction Management and
Economics, 2007, vol. 25, no 1, p. 67-76
FRANKE, S., HAUSAMMANN, R. A
modular timber construction system made with
ribbed-box or rather hollow-box elements.
Bern University of Applied Sciences, Biel,
Switzerland. 2013.
GONZÁLEZ, M. A. S.; KERN, A. P. A
framework to sustainable renewal of existing
building stock in Brazil. Portugal SB07
Sustainable Construction, Materials and
Practices: Challenge of the Industry for the
New Millennium, 2007, p. 131
GUALAVISÍ, M; JÁCOME, H. “Materiales
de construcción”, Boletín mensual de
análisis sectorial de MIPYMES, Centro de
Investigaciones Económicas y de la Micro,
Pequeña y Mediana Empresa. Ecuador. Agosto
2011.
HORMIAS, E.; BESTRATEN, S. Madera y
prefabricación escolar: los paneles de madera
contralaminada KLH como solución en la
construcción de módulos escolares prefabricados. “AITIM: boletín de información técnica”,
Abril 2009, vol. Novembre-desembre 2009, núm. 262.
LUTHER, Mark. Towards prefabricated sustainable housing-an introduction. BEDP environment
design guide, 2009, p. 1-11.
ŠELIH, Jana. Promoting the environmental management systems into construction industry:
the first step. Portugal SB07 Sustainable Construction, Materials and Practices: Challenge of
the Industry for the New Millennium, 2007, p. 68.
Sub-Sector Transformadores y Comercializadores de Madera en el Ecuador. Planeación
Estratégica 2007 - 2012. Quito - Ecuador. Enero – Abril del 2007.
Algunos datos fueron oftenidos en catalogos y directamente de las empresas fabricantes:
Servicio de Rentas internas Eduador
Lignatur AG: Das tragende Decken- und Dachelement
Kielsteg GmbH
Lignotrend - Für eine nachhaltige Holz-Baukultur
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