La construcción y operación de todo tipo de edificios utiliza grandes cantidades de energía y recursos naturales. Por lo tanto, investigadores de todo el mundo han estado buscando formas de hacer que los edificios sean más eficientes y menos dependientes de materiales intensivos en emisiones.

Ahora, un proyecto desarrollado a través de una clase del MIT ha creado un diseño de alta eficiencia energética para un gran edificio comunitario que utiliza uno de los materiales de construcción más antiguos del mundo. Para esta estructura, llamado "Longhouse, "Las vigas macizas hechas de madera convencional se laminarían juntas como una especie de madera contrachapada de gran tamaño.

El diseño se presentará este octubre en la Maine Mass Timber Conference, que se dedica a explorar nuevos usos de este material, que se puede utilizar para construir cajas fuertes, Sonidos edificios de gran altura, si los códigos de construcción lo permiten.

John Klein, un científico investigador en el departamento de arquitectura del MIT que impartió un taller llamado Mass Timber Design que ideó el nuevo diseño, explica que "en Norteamérica, tenemos abundancia de recursos forestales, y mucho está cubierto de maleza. Hay un esfuerzo por encontrar formas de utilizar los productos forestales de manera sostenible, y los bosques están experimentando activamente procesos de aclareo para prevenir incendios forestales e infestaciones de escarabajos ".

La gente tiende a pensar en la madera como un material adecuado para estructuras de pocos pisos de altura, pero no para estructuras más grandes, Dice Klein. Pero algunos constructores ya están comenzando a usar productos de madera en masa (un término que básicamente se aplica a cualquier producto de madera mucho más grande que la madera convencional) para estructuras más grandes. incluyendo edificios de mediana altura de hasta 20 pisos. Incluso los edificios más altos deberían ser prácticos en última instancia con esta tecnología, él dice. Uno de los edificios de madera masiva más grandes de los EE. UU. Es el nuevo 82, Edificio de diseño John W. Olver de 000 pies cuadrados en la Universidad de Massachusetts en Amherst.

Una de las primeras preguntas que se plantea la gente cuando se entera de este tipo de construcción tiene que ver con el fuego. ¿Pueden ser realmente seguras estructuras de madera tan altas? De hecho, Klein dice:Las pruebas han demostrado que las estructuras de madera maciza pueden resistir el fuego tan bien o mejor que el acero. Eso es porque la madera expuesta al fuego produce naturalmente una capa de carbón, que es altamente aislante y puede proteger la mayor parte de la madera durante más de dos horas. Acero, a diferencia de, puede fallar repentinamente cuando el calor lo ablanda y hace que se doble.

Klein explica que esta resistencia natural al fuego tiene sentido cuando se piensa en dejar caer una cerilla encendida sobre una pila de virutas de madera. versus dejarlo caer sobre un tronco. Las virutas estallarán en llamas, pero en el registro simplemente saldrá un fósforo. Cuanto mayor sea la masa de la madera, mejor resiste la ignición.

La estructura diseñada por la clase utiliza vigas macizas hechas de capas de chapas de madera laminadas juntas, un proceso conocido como madera de chapa laminada (LVL), hecho en paneles de 50 pies de largo, 10 pies de ancho, y más de 6 pulgadas de grosor Se cortan a medida y se utilizan para hacer una serie de arcos grandes, 40 pies de altura hasta el pico central y 50 pies de ancho, hecho de secciones con una sección transversal triangular para agregar resistencia estructural. Una serie de estos arcos se ensambla para crear un gran espacio cerrado sin necesidad de soportes estructurales internos. El diseño plisado del techo está diseñado para acomodar paneles solares y ventanas para iluminación natural y calefacción solar pasiva.

"La profundidad estructural lograda mediante la construcción de la sección triangular nos ayuda a lograr el espacio libre deseado para el espacio común, todo mientras se presta un lenguaje visual tanto en el interior como en el exterior de la estructura, "dice Demi Fang, un estudiante graduado de arquitectura del MIT que formó parte del equipo de diseño. "Cada arco se estrecha y ensancha a lo largo de su longitud, porque no todos los puntos a lo largo del arco estarán sujetos a la misma magnitud de fuerzas, y esta profundidad de sección transversal variable expresa el rendimiento estructural al tiempo que fomenta el ahorro de materiales, " ella dice.

Los arcos se construirían de fábrica en secciones, y luego atornillados juntos en el sitio para hacer el edificio completo. Debido a que el edificio sería en gran parte prefabricado, el proceso real de construcción en el sitio se simplificaría enormemente, Dice Klein.

"The Longhouse es un edificio multifuncional, diseñado para adaptarse a una variedad de escenarios de eventos desde el trabajo conjunto, clases de ejercicios, mezcladores sociales, exposiciones, cenas y conferencias, "Klein dice, agregando que se basa en una larga tradición de tales estructuras comunales en culturas de todo el mundo.

Considerando que la producción de hormigón, utilizado en la mayoría de los grandes edificios del mundo, implica grandes liberaciones de gases de efecto invernadero de la cocción de piedra caliza, la construcción con madera maciza tiene el efecto contrario, Dice Klein. Si bien el hormigón se suma a la carga mundial de gases de efecto invernadero, la madera en realidad la disminuye, porque el carbono que se extrae del aire mientras crecen los árboles es esencialmente secuestrado mientras dure el edificio. "El edificio es un sumidero de carbono, " él dice.

Un obstáculo para un mayor uso de madera en masa para estructuras grandes está en los códigos de construcción actuales de EE. UU. Klein dice:que limitan el uso de madera estructural a edificios residenciales de hasta cinco pisos, o edificios comerciales de hasta seis pisos. Pero la reciente construcción de edificios de madera mucho más altos en Europa, Australia, y Canadá, incluido un edificio de madera de 18 pisos en Columbia Británica, debería ayudar a establecer la seguridad de dichos edificios y conducir a los cambios de código necesarios, él dice.

El diseño de Longhouse fue desarrollado por un equipo interdisciplinario en 4.S13 (Mass Timber Design), un taller de diseño en el departamento de arquitectura del MIT que explora el futuro de los edificios sostenibles. El equipo incluía a John Fechtel, Paul Short, Demi Fang, Andrew Brose, Hyerin Lee, y Alexandre Beaudouin-Mackay. Fue apoyado por el Departamento de Arquitectura, BuroHappold Engineering y Nova Concepts.