Historia

Museo-Reserva Estatal de Historia, Arquitectura y Etnografía de Kijí

La historia de la construcción de viviendas de madera se remonta a varios milenios. Así, por ejemplo, cerca del famoso Stonehenge, como resultado de las excavaciones, los científicos encontraron varias casas de madera. La estructura de madera más antigua que aún existe, el templo Horyuji, ubicado cerca de la antigua capital japonesa de Nara, tiene aproximadamente 1.400 años. Sólo 400 años más joven que su iglesia de madera en la pequeña ciudad noruega de Lillehammer. En Rusia todo se construyó con madera: desde una simple valla de madera hasta iglesias, coros reales y fortalezas, pero estos edificios prácticamente no se conservaron debido a numerosas guerras e incendios. Uno de los monumentos más majestuosos que han sobrevivido hasta el día de hoy.La arquitectura de madera rusa es el Museo-Reserva Histórico-Arquitectónico y Etnográfico del Estado de Kizhi. En Rusia, la construcción de viviendas de madera no dio paso a las de piedra hasta finales del siglo XIX. Sin embargo, ya a principios del siglo XX aparecieron en Rusia edificios destacados, enteramente hechos de madera. Un ejemplo es el pabellón «Makhorka» del arquitecto K. S. Melnikov, uno de los primeros ejemplos realizados de la arquitectura de la vanguardia soviética.

Tecnologías para la construcción de casas de madera

casas de madera:

• casas de madera perfilada (humedad seca y natural);
• casas cortadas a mano a partir de un tronco y una cureña;
• casas hechas de troncos;
• casas de troncos cepilladas;
• casas de madera encolada;
• casas con vigas de soporte (con entramado de madera);
• barra vertical Naturi;
• casas hechas de paneles de madera encolados multicapa.

El más prometedor en la construcción en masa es la construcción de viviendas con estructura, que es uno de los sistemas de construcción de madera más flexibles. Proporciona grandes oportunidades para crear una variedad de soluciones arquitectónicas y de planificación, alta calidad operativa y mantenibilidad.

1. Tecnologías para la construcción de casas con paneles de madera.
2. Construcción de estructura de casa con estructura de madera.
3. Tecnología de marco
4. Marcos de madera de las paredes de la estructura del marco «con entramado de madera»

El marco es la base de toda la estructura y consta de elementos individuales: tableros, vigas, vigas combinadas de varias configuraciones. Esta estructura espacial prefabricada limita el volumen del edificio dado y percibe todas las cargas que actúan sobre el objeto. La correcta selección de las piezas según las dimensiones geométricas, su ubicación y conexión determinan la capacidad portante de las paredes, las condiciones para montar la estructura y llenar las estructuras de las paredes con materiales termoaislantes, seguido de cubrir el marco con revestimiento de madera contrachapada, placas o tableros de composición tipográfica. Las estructuras de marco suelen tener un revestimiento inferior hecho de vigas, sobre las que se instalan listones de tablas que limitan las aberturas de ventanas y puertas, y que constituyen el sistema de soporte de toda la estructura. Los montantes de pared exteriores son elementos verticales a los que se fijan el revestimiento interior y el revestimiento de fachada. Se apoyan en las placas de soporte inferiores o en la viga de flejado. En el marco, se fija el revestimiento de la pared hecho de materiales de madera ( madera contrachapada , OSB , DSP ) o revestimiento, el espacio de la pared se llena con material termoaislante fijado en las celdas de la pared del marco y se cierra en el otro lado con madera contrachapada. paneles de yeso y otros revestimientos. Las estanterías suelen estar hechas de madera medida con una sección de 38 × 89 mm 2 o 38 × 140 mm 2 . (Diseño americano «2 por 4»). Dependiendo de las cargas percibidas por el muro, tipo, espesor, dimensiones y condiciones de fijación del revestimiento, la distancia entre los postes puede ser de 300, 400 y 600 mm. El ancho de las rejillas depende del grosor de la capa de material termoaislante. Las vigas de flejado superior e inferior, a las que se fijan los bastidores, tienen la misma sección que los propios bastidores.

Edificios de construcción Fachwerk, la dirección clásica de la tecnología de estructuras. Monumentos de arquitectura de madera. Pueblo de Elbron, Alemania.

Ventajas de la tecnología de marcos.

la posibilidad de construcción en cualquier época del año;
altos ritmos de construcción (la construcción de una casa de madera de 150 m 2 lleva 8 semanas);
durante el proceso de construcción, no se requiere equipo de elevación pesado, ya que las piezas del marco son pequeñas en tamaño y peso. Esto le permite salvar la vegetación y el paisaje del sitio, reduce los costos laborales;
altas propiedades de aislamiento térmico de la estructura con un espesor de pared relativamente bajo (15-25 cm, según la región);
la ligereza de la estructura reduce la carga sobre la base, lo que puede reducir significativamente su costo;
estabilidad e insensibilidad a los movimientos estacionales de la base debido al levantamiento del suelo;
una casa de estructura tiene una mayor resistencia sísmica que los edificios de hormigón y ladrillo (Tabla 3.1). Una casa así puede compararse con un sistema de cajas rígidamente conectadas, que es extremadamente difícil de destruir;
facilidad para terminar el trabajo. La superficie de paredes, pisos y techos es casi ideal gracias al uso de madera calibrada en la construcción de la casa. Th

Estructuras ligeras de acero de paredes delgadas  ( LSTC )
es una estructura de construcción hecha de acero delgado que se utiliza para la construcción de un edificio prefabricado. Estas estructuras incluyen chapas perfiladas y perfiles de acero galvanizado de paredes delgadas.

La llegada de la tecnología LSTK

Esta tecnología fue desarrollada en los años 50 del siglo XX en Canadá. La razón principal del surgimiento de esta tecnología fue la necesidad de construir una gran cantidad de casas de poca altura para la clase media, correspondientes a las condiciones climáticas del país. Pero el factor principal para el desarrollo de LSTK fue la posibilidad de producción industrial y en masa de perfiles de acero y la disponibilidad del material.

Por el momento, la tecnología no ha tomado una posición de liderazgo en los mercados de la construcción privada de poca altura en países donde prevalece la construcción de casas utilizando tecnologías de marcos (América del Norte, Escandinavia). En estos países, la mayor parte del mercado todavía lo ocupan las casas con entramado de madera.

Línea tecnológica LSTS

Composición de línea:

• desenrollador de acero laminado
• galvanizado;
• dispositivo receptor;
• máquina dobladora de perfiles;
• tijeras;
• sistema de control automático.

Composición de LSTS

Diseño de paneles térmicos: 1) Acabado exterior, 2) Fibra de yeso (2 capas), 3) Aislamiento, 4) Película barrera de vapor, 5) Perfiles guía (perfiles térmicos), 6) Perfiles rack (perfiles térmicos), 7) Puente de un perfil (perfil térmico)

Las estructuras ligeras de acero de paredes delgadas se componen de perfiles galvanizados o perfiles perforados (los llamados perfiles térmicos): guías, estanterías y dinteles.

Para conectar perfiles conformados en frío se utilizan:

• pernos (diámetro 5–16 mm),
• tornillos autorroscantes,
• tornillos autorroscantes autoperforantes,
• tirar de remaches,
• tacos del montaje del polvo,
• tacos neumáticos del montaje,
• tirar de remaches,
• conexiones de prensa (Rosette) [7] .

Uso de LSTS

La estructura de un edificio residencial de LSTS.

Se utilizan LSTS:

• como estructuras de cerramiento en construcciones de varios pisos;
  durante la construcción de pisos entre pisos, entrepisos y áticos;
  durante la construcción y reconstrucción de áticos;
• en construcciones residenciales de poca altura (cabañas, casas adosadas, edificios de poca altura de hasta 3 plantas);
• en construcción comercial (bases de producción, garajes, almacenes, naves agrícolas, estacionamientos, estacionamientos, tiendas, centros comerciales);
• en la construcción de edificios civiles (hospitales, iglesias, escuelas, guarderías, etc.).

Ventajas

• Respetuoso con el medio ambiente. Al construir un edificio a partir de LSTS, el impacto en el paisaje circundante (árboles, arbustos, otros edificios) es mínimo. Posibilidad de reciclaje completo de la casa.
• Velocidad de construcción. El plazo para la construcción de un edificio a partir de LSTS es de 2 a 3 meses.
• Facilidad y sencillez de instalación. La construcción requiere de 3 a 4 trabajadores.
  Sin contracción de los cimientos durante la construcción y operación.
• Instalación para todo clima.
• Falta de equipo pesado durante la construcción.
• Resistencia sísmica. La construcción de viviendas con tecnología LSTS ha ganado gran popularidad en Japón y otros países con alta actividad sísmica.
• Bajo coste por metro cuadrado.
• Características de ahorro de calor muy altas.
• Alta vida útil.

La mayoría de estas ventajas no se aplican tanto a los LSTS como a las estructuras de marco en general.

Directamente a las ventajas de LSTS se le puede atribuir

• Estabilidad y precisión de las dimensiones geométricas de los perfiles.
• Compacto para transporte
• Calidad de fábrica. El kit para la construcción de un edificio de LSTS se fabrica en fábrica y se entrega en obra en forma de

Historia

CLT se desarrolló y utilizó por primera vez en Alemania y Austria a principios de los años 1990. El investigador de origen austriaco Gerhard Schickhofer presentó su tesis doctoral sobre CLT en 1994. Austria publicó las primeras directrices nacionales sobre CLT en 2002, basadas en la extensa investigación de Schickhofer. A estas directrices nacionales, «Holzmassivbauweise», se les atribuye haber allanado el camino para la aceptación de elementos de ingeniería en edificios de varios pisos. Gerhard Schickhofer recibió el Premio Marcus Wallenberg 2019 por sus innovadoras contribuciones en el campo de la investigación CLT.

En la década de 2000, CLT tuvo un uso mucho más amplio en Europa, y se utilizó en varios sistemas de construcción, como viviendas unifamiliares y de varios pisos. A medida que la madera vieja se vuelve más difícil de conseguir, aparecieron en el mercado CLT y otros productos de madera diseñados.

Fabricación

La fabricación de CLT se puede dividir en nueve pasos: selección primaria de madera, agrupación de madera, cepillado de madera, corte de madera, aplicación de adhesivo, colocación de paneles, prensado de ensamblaje, control de calidad y, finalmente, comercialización y envío.

La selección primaria de madera consta de dos o tres partes, verificación del contenido de humedad, clasificación visual y, a veces, según la aplicación, pruebas estructurales. Dependiendo de los resultados de esta selección, la madera adecuada para CLT se utilizará para crear CLT de grado de construcción o CLT de grado de apariencia. La madera que no puede encajar en ninguna de las categorías se puede utilizar para diferentes productos, como madera contrachapada o madera laminada encolada.

El paso de agrupación garantiza que la madera de varias categorías esté agrupada. Para CLT de calidad de construcción, la madera que tenga mejores propiedades estructurales se utilizará en las capas interiores del panel CLT, mientras que las dos capas más exteriores tendrán mayores cualidades estéticas. Para CLT de grado estético, todas las capas tendrán cualidades visuales superiores.

El paso de cepillado mejora las superficies de la madera. El objetivo de esto es mejorar el rendimiento del adhesivo entre capas. Se recortan aproximadamente 2,5 mm de las caras superior e inferior y 3,8 mm de los lados para asegurar una superficie plana. Hay algunos casos en los que sólo se tratan las caras superior e inferior; Este suele ser el caso si no es necesario adherir los lados a otra sustancia. Es posible que este paso cambie el contenido general de humedad de la madera; sin embargo, esto rara vez sucede.

Luego, la madera se corta a una longitud determinada según la aplicación y las necesidades específicas del cliente.

Luego, el adhesivo se aplica a la madera, normalmente a través de una máquina. La aplicación del adhesivo debe ser hermética para garantizar que no queden agujeros ni espacios de aire en el pegamento, y el adhesivo debe aplicarse a una velocidad constante.

Se realiza una colocación de paneles para unir las capas de madera individuales. Según la sección 8.3.1 de la norma de desempeño ANSI/AP PRG 320, al menos el 80% de la superficie entre capas debe estar unida.

El prensado de montaje completa completamente el proceso de adhesión. Hay dos tipos principales de métodos de prensado, prensado al vacío y prensado hidráulico. En el prensado al vacío se puede prensar más de un panel CLT a la vez, lo que hace que el proceso sea más eficiente en tiempo y energía. Otra ventaja del prensado al vacío es que puede aplicar presión a paneles CLT de forma curva debido a la forma en que se distribuye la presión por toda la estructura. Con el prensado hidráulico, las ventajas incluyen presiones más altas y se puede especificar la presión ejercida en cada borde.

Luego se realiza el control de calidad en los paneles CLT. Normalmente se utiliza una máquina lijadora para crear una mejor superficie. Los paneles CLT también se cortan para adaptarse a su diseño específico. A menudo, si es necesario unir los paneles para formar estructuras más largas, se utilizan uniones tipo dedo.

Adhesivos

Los adhesivos incluyen melamina urea formaldehído (MUF), aunque también existen adhesivos sin formaldehído. Las opciones son poliuretano y resina de fenol formaldehído (PRF).

Ventajas

CLT tiene algunas ventajas como material de construcción, que incluyen:

• Flexibilidad de diseño: CLT tiene muchas aplicaciones. Se puede utilizar en paredes, techos o techos. El grosor de los paneles se puede aumentar fácilmente agregando más capas y la longitud de los paneles se puede aumentar uniendo los paneles.
• Respetuoso con el medio ambiente: CLT es un material renovable, ecológico y sostenible, ya que está hecho de madera. Puede secuestrar carbono, pero las diferencias en las prácticas de gestión forestal se traducen en variaciones en la cantidad de carbono secuestrado.
• Prefabricación: los pisos o paredes hechos de CLT se pueden fabricar completamente antes de llegar al lugar de trabajo, lo que reduce los tiempos de entrega y podría reducir potencialmente los costos generales de construcción.
  Aislamiento térmico: al estar fabricado con varias capas de madera, el aislamiento térmico del CLT puede ser elevado dependiendo del grosor del panel.
• El CLT es un material de construcción relativamente liviano: los cimientos no necesitan ser tan grandes y la maquinaria requerida en el sitio es más pequeña que la necesaria para levantar materiales de construcción más pesados. Estos aspectos también proporcionan capacidad adicional para erigir edificios CLT en sitios que de otro modo serían incapaces de soportar proyectos más pesados, y facilitan el relleno de proyectos donde la construcción es especialmente estrecha o de difícil acceso debido a los edificios preexistentes alrededor del sitio.

Desventajas

CLT también tiene algunas desventajas, que incluyen:

• Costos de producción más altos: al ser un material relativamente nuevo, el CLT no se produce en muchos lugares. Además, la producción de paneles CLT requiere una cantidad considerable de madera y otros materiales en comparación con las paredes de vigas normales.
• Historial limitado: CLT es un material relativamente nuevo, por lo que no se ha utilizado en muchos proyectos de construcción. Se ha realizado una cantidad considerable de investigación técnica sobre CLT, pero lleva tiempo integrar nuevas prácticas y resultados en la industria de la construcción debido a la cultura dependiente de la trayectoria de la industria de la construcción que se resiste a desviarse de las prácticas establecidas.
• Rendimiento acústico: para lograr un rendimiento acústico aceptable, se deben utilizar más paneles CLT. Según el manual de CLT, dos paneles de CLT con mineral entremedio cumplen los requisitos internacionales de construcción en materia de aislamiento acústico en paredes.
  Inflamabilidad: aunque tiene ventajas cuando se utiliza en vigas gruesas, la madera sigue siendo inherentemente inflamable, a diferencia de otros materiales de construcción, como el acero. A diferencia de la madera, que se quemará a un ritmo predecible antes de perder rigidez, el acero expuesto puede perder primero su capacidad de carga cuando se expone a altas temperaturas.

• Referencias: https://en.wikipedia.org/wiki/Cross-laminated_timber

Las cúpulas de madera tienen un agujero perforado del ancho de un puntal. Una banda de acero inoxidable bloquea el orificio del puntal a un tubo de acero. Con este método, los puntales se pueden cortar a la longitud exacta necesaria. Luego se clavan triángulos de madera contrachapada exterior a los puntales. La cúpula se envuelve desde abajo hacia arriba con varias capas grapadas de papel alquitranado, para eliminar el agua, y se remata con tejas. Este tipo de domo a menudo se denomina domo de cubo y puntal debido al uso de cubos de acero para unir los puntales.

Las cúpulas con paneles están construidas con vigas con armazones separados y cubiertas con madera contrachapada. Los tres miembros que componen el marco triangular a menudo se cortan en ángulos compuestos para proporcionar un ajuste plano de los distintos triángulos. Se perforan agujeros a través de los miembros en ubicaciones precisas y luego pernos de acero conectan los triángulos para formar la cúpula. Estos miembros suelen ser de 2×4 o 2×6, lo que permite que quepa más aislamiento dentro del triángulo. La técnica de los paneles permite al constructor fijar la piel de madera contrachapada a los triángulos mientras trabaja de forma segura en el suelo o en un taller cómodo y protegido de la intemperie. Este método no requiere costosos cubos de acero.

Los domos temporales de invernadero «Magidomos» se pueden construir grapando láminas de plástico sobre un domo construido con madera común. El resultado es cálido, movible a mano y asequible. Se debe fijar al suelo para evitar que el viento lo mueva.

La estructura de acero se puede construir fácilmente a partir de conductos eléctricos. Se aplana el extremo de un puntal y se perforan orificios para pernos a la longitud necesaria. Un solo perno asegura un vértice de puntales. Las tuercas generalmente se fijan con un compuesto de bloqueo removible o, si el domo es portátil, tienen una tuerca almenada con un pasador. Esta es la forma estándar de construir domos para trepadores.

Los domos también se pueden construir con una estructura de aluminio liviana que se puede atornillar o soldar entre sí o se puede conectar con una conexión de punto nodal/hub más flexible. Estas cúpulas suelen estar revestidas con vidrio que se mantiene en su lugar con una cofia de PVC, que se puede sellar con silicona para hacerla hermética. Algunos diseños permiten la instalación de doble acristalamiento o la fijación de paneles aislantes en la estructura.

Los domos de hormigón y espuma plástica generalmente comienzan con un domo de estructura de acero, envuelto con alambre de gallinero y una pantalla de alambre como refuerzo. La malla para gallinero y la pantalla están atadas al marco con bridas de alambre. Luego se rocía o moldea una capa de material sobre el marco. Se deben realizar pruebas con cuadrados pequeños para lograr la consistencia correcta del concreto o plástico. Generalmente son necesarias varias manos por dentro y por fuera. El último paso es saturar los domos de hormigón o poliéster con una fina capa de compuesto epoxi para eliminar el agua.

Algunas cúpulas de hormigón se han construido a partir de paneles de hormigón prefabricados, pretensados y reforzados con acero que se pueden atornillar en su lugar. Los pernos se encuentran dentro de receptáculos elevados cubiertos con pequeñas tapas de hormigón para proteger el agua. Los triángulos se superponen para arrojar agua. Los triángulos de este método se pueden moldear en formas estampadas en arena con patrones de madera, pero los triángulos de hormigón suelen ser tan pesados que deben colocarse con una grúa. Esta construcción es muy adecuada para domos porque ningún lugar permite que el agua se acumule en el concreto y se filtre. Los sujetadores metálicos, las juntas y los marcos internos de acero permanecen secos, evitando daños por heladas y corrosión. El hormigón resiste el sol y la intemperie. Se debe colocar algún tipo de tapajuntas interno o calafateo sobre las juntas para evitar corrientes de aire. El Cinerama Dome de 1963 se construyó a partir de hexágonos y pentágonos prefabricados de hormigón.

Los domos ahora se pueden imprimir a altas velocidades utilizando «impresoras 3D» móviles de gran tamaño, también conocidas como máquinas de fabricación aditiva. El material utilizado como filamento suele ser una forma de hormigón inyectado con aire o espuma plástica de células cerradas.

Dada la complicada geometría de la cúpula geodésica, los constructores de cúpulas se basan en tablas de longitudes de puntales o «factores de cuerda». En Geodesic Math and How to Use It, Hugh Kenner escribe: «Las tablas de factores de cuerda, que contienen la información de diseño esencial para sistemas esféricos, fueron guardadas durante muchos años como secretos militares. Todavía en 1966, algunas figuras de 3ν icosa de Popular Science Monthly eran todo lo que cualquiera fuera del círculo de licenciatarios de Fuller tenía que seguir». (página 57, edición de 1976). Otras tablas estuvieron disponibles con la publicación de Domebook 1 (1970) y Domebook 2 (1971) de Lloyd Kahn.