La madera enfrenta múltiples brechas en cuanto a su uso estructural al compararla con materiales como el hormigón. Sin embargo, diversos estudios y proyectos demuestran que su uso conjunto puede traer beneficios tanto medioambientales como a la habitabilidad humana.
A partir del escenario climático actual, la atención del mundo se ha volcado hacia buscar formas de manejar industrias como la construcción de manera sostenible, dado su alto consumo de recursos y energía, y sus altas emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Esto ha dado pie al resurgimiento de materiales como la madera, donde sus capacidades constructivas se unen a beneficios como el secuestro de carbono.
A pesar de estas cualidades, la madera enfrenta diversos mitos a la hora de pensar en su uso masivo, tales como su desempeño y capacidades en comparación al hormigón, las que generan oposición a su aplicación. La urgencia por impulsar el cambio ha llevado a buscar modos de integrarla como material estructural en edificios de mediana altura, así sea de manera parcial, acompañando a otros materiales en este rol.
Este escenario está abriendo las puertas a una forma de edificar que aprovecha las capacidades de diversos materiales y los nuevos desarrollos tecnológicos disponibles para dar pie a una construcción híbrida, principalmente en hormigón y madera; que rompe esquemas y marca nuevos precedentes.
La construcción híbrida en hormigón y madera, referente al uso de ambos materiales para fines estructurales, encuentra sus raíces modernas en Alemania a inicios del siglo XX. Según el texto “Timber-Concrete Composite Structural Elements”, publicado en 2021 por Anita Ogrin y Tomaž Hozjan, la primera patente de una solución constructiva de este tipo fue inscrita en 1922 por Paul Müller, quien patentó un sistema de losas compuesto por tableros de madera con sobrelosa de hormigón.
Esto se debe a que, como explica el estudio de 2015 “Timber-Concrete Composites increasing the use of timber in construction”, estas tecnologías fueron desarrolladas inicialmente para remodelar edificios en Europa, teniendo un uso principalmente aplicado a elementos horizontales como losas. El paso del tiempo y el desarrollo tecnológico dio pie a la ampliación de sus posibles usos, esto gracias al extenso abanico de beneficios que se entregan mutuamente estos materiales.
El investigador de CENAMAD y profesor asociado de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica, Pablo Guindos, explicó en el webinar “Diseño estructural en madera” de la campaña “Enlaces: el valor de transferir”, que el uso de ambos materiales se da con una visión de maximizar sus ventajas, lo que permite compensar las debilidades reconocidas de cada material, además de sumar sus propios beneficios.
En el caso de los edificios híbridos madera - hormigón, Guindos explica que estos cuentan con diferentes ventajas en relación con los edificios de hormigón armado. Entre ellas, destaca la reducción de peso sísmico, la mejora de aislamiento térmico y la disminución de huella de carbono, además de mejoras en la capacidad de industrialización y rapidez de montaje.
A pesar de estos beneficios, textos como el de Ogrin y Hozjan mencionan que los elementos híbridos estructurales están escasamente representados en estándares y normativas de diseño y construcción existentes alrededor del mundo, contando apenas con algunas referencias y directrices específicas para losas en Canadá.
Esto aumenta el valor de los múltiples ejemplos de construcción híbrida en madera existentes hoy, expandidos a lo largo de 3 de los 5 continentes. Estos han desafiado las nociones preconcebidas de sus respectivos países y las limitantes geoclimáticas existentes en cada uno de ellos para desarrollar soluciones constructivas capaces de asegurar habitabilidad y calidad de vida, permitiendo que la madera alcance mayores alturas.
Construcción híbrida alrededor del mundo
Las cualidades y potencial identificado en el uso combinado de madera y hormigón han llevado a una proliferación de edificios en media y gran altura en las últimas décadas. Guindos reflejó esto en su exposición al mencionar que se han erigido 197 edificios híbridos basados en madera entre los 5 y los 24 pisos de altura alrededor del mundo en los últimos 20 años.
Estas estadísticas agregan que, por ejemplo, esta modalidad constructiva es más utilizada en países que cuentan con una historicidad con la construcción en madera, tales como Alemania y Suecia. Esta tendencia se fracturó a partir del año 2012, cuando edificios híbridos madera-hormigón comenzaron a proliferar más allá de Europa, con los primeros proyectos erigidos en países como Australia y Canadá.
Esta progresión dio pie a una carrera por construir el edificio en madera más alto del mundo. A partir de esta, destacan diversos proyectos constructivos que están dejando su huella en este camino, al desarrollar nuevas innovaciones y tecnologías que superen los distintos desafíos que aparecen en el camino de cada una de estas edificaciones.
A la hora de hablar de proyectos que destacan dentro de esta trayectoria, no se puede sino iniciar con el actual edificio de mayor altura en el globo: el Ascent MKE, ubicado en la ciudad de Milwaukee, Wisconsin, EE UU. Con 25 pisos y 86,6 metros de altura, esta estructura diseñada por Korb + Associates Architects se compone de un podio de hormigón de seis pisos, sobre el cual se alzan 19 pisos de madera, constituidos por Glulam y CLT.
El edificio, finalizado en 2022, destaca por su uso mixto, dado que los pisos de hormigón reciben diversos comercios y servicios, mientras que los de madera corresponden a viviendas de lujo. El título que actualmente ostenta Ascent, sin embargo, se encuentra pronto a cambiar de manos para moverse a Australia, donde un edificio con 25 pisos y 100 metros más de altura tomará su lugar: C6, un proyecto carbono neutral a ubicarse en Perth, Australia.
Este proyecto utilizará aproximadamente 7.400 m3 de productos de ingeniería de madera en formatos como CLT, Glulam y LVL combinados con hormigón y acero, cuyo diseño de la firma Grange Development busca marcar un precedente en el oeste de Australia, al ser el primer edificio carbono neutral de esta región.
En la región con mayor cantidad de edificaciones híbridas en altura, en tanto, uno de más emblemáticos es HoHo Viena, llamado "el modelo de construcción híbrida que apuesta por combinación de espacios (...) bajo el hilo conductor de la experiencia de la madera” por sitios como Madera y Construcción. Ubicado al este de la capital austriaca, el proyecto consiste en un edificio principal, dividido en tres volúmenes de 9, 15 y 23 pisos, y uno secundario, de solo 5 pisos de altura.
Estos proyectos son un ejemplo las varias decenas de estructuras que se han desarrollado alrededor del mundo, algunos de los cuales han dado origen a soluciones aplicables a las necesidades de nuestro país. Debido al vacío prevalente de algunas de las necesidades más importantes para el uso de madera en nuestro país, CENAMAD y sus asociados trabaja desde tiempo atrás en la generación de I+D+i en el tema, que pueda acercar la construcción híbrida a nuestras tierras.
Acciones de impulso y adaptación de esta modalidad constructiva
En la última década, la construcción en madera ha evolucionado rápidamente en Chile, dando pie a una sólida base conocimientos y desarrollos en diversas áreas de la industria. Al respecto, la construcción híbrida es un tópico más bien reciente, pero que cuenta con exponentes de gran impacto en el país.
Un ejemplo de esto es el proyecto “Bases técnicas para la inclusión de losas industrializables de baja huella de carbono en la normativa chilena", desarrollado por el Centro UC de Innovación en Madera (CIM UC) entre los años 2020 y 2023; con el objetivo de desarrollar las bases científicas y tecnológicas para el uso de losas industrializables tanto de madera como madera-hormigón en Chile.
Este trabajo, liderado por Pablo Guindos, contó con la colaboración de entidades públicas, privadas y académicas tales como la División Técnica de Estudio y Fomento Habitacional (DITEC) del Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU), el grupo inmobiliario ISiete, la industrializadora E2E, y la Universidad del Bio-Bio, entre otros.
En su informe final se refleja el trabajo realizado, que incluyó la fabricación y evaluación de constructibilidad de losas indutrializadas convencionales, propuestas de diseño analítico gravitacional para losas híbridas madera - hormigón, varios informes de desempeño de flexión y lateral de losas industrializadas, estudios de sistemas de montaje, de sustentabilidad, y de asimilación de resistencia al fuego, específicos para las losas compuestas por madera y hormigón.
Este proyecto desarrolló investigación y conocimientos de alto valor para otras acciones, tales como el proyecto capital semilla (PCS) de CENAMAD “Desarrollo de un nuevo sistema estructural híbrido madera-hormigón para Chile”, también liderado por Guindos junto al tesista de doctorado UC – CENAMAD Fernando Palacios y el jefe de Área de Captación de Financiamiento Concursable para I+D de CENAMAD, Jorge Lagos.
Pensado para atender problemáticas país como el déficit habitacional y la alta contaminación del sector, el equipo a cargo se planteó como objetivo explorar a nivel experimental la viabilidad de desarrollar un sistema resistente lateral (SRL) híbrido en madera y hormigón, basado en pórticos de hormigón armado revestidos con paneles de OSB y conectados con uniones atornilladas a corte del tipo S2F, todo esto con el fin de identificar sus ventajas potenciales.
Esto apunta al desarrollo de una solución estructural sostenible para la necesidad de reforzar estructuras dañadas de hormigón, dado que este tipo de sistemas es tradicionalmente usado en materialidades como hormigón y acero estructural. Este desarrollo permitiría reducir la huella de carbono de estas soluciones, el que actualmente se encuentra en fase en ensayo, pronto a revelar sus resultados.
Finalmente, en el plano de la transferencia tecnológica, el hito más significativo actualmente en desarrollo es el Consorcio Tecnológico Ciudad Madera, adjudicado por el desarrollador inmobiliario Territoria y coejecutado por CENAMAD. Dentro de su portafolio de proyectos, cuatro de estos están vinculados a la construcción híbrida en madera y hormigón:
- DfMA y digitalización para la construcción sostenible en madera
- la construcción de un edificio de mediana altura en madera y hormigón para consolidar capacidades técnicas
- el diseño y construcción de mockups para validación técnica de edificios híbridos en mediana y gran altura
- la creación de un documento de apoyo para reducción de riesgos ante incendio tanto en estructuras de madera como híbridas.
El trabajo de los proyectos que componen el Consorcio apunta a impulsar la edificación de estructuras más sostenibles en nuestro país a través de la introducción de la madera a la construcción en altura; promoviendo la colaboración entre actores clave del sector y el desarrollo de acciones hito, que a su vez sirvan como ejemplo y motor para la adopción masiva de estas nuevas tecnologías.
Conoce más sobre estos y los próximos proyectos que desarrollemos en el área de la construcción híbrida madera - hormigón en nuestro sitio web www.cenamad.cl, y síguenos en redes sociales para enterarte de cada una de nuestras novedades. Encuéntranos a Linkedin, Instagram, Facebook y X.