Sistema Constructivo - Estructural Para Viviendas de Madera
Diego Diaz Puertas, Nélida Castría, Lucía Toppa, Nora Omil y Oscar Magariños
Este proyecto propone una tecnología adecuada para la construcción de viviendas utilizando especies arbóreas implantadas y plantea una alternativa eficaz que reduzca el actual déficit habitacional, favoreciendo un mayor desarrollo tecnológico del sector y mejorando la calidad del medio ambiente.
Para ésto, desarrolla un sistema constructivo en madera, que pretende brindar soluciones a los requerimientos habitacionales, sociales y climáticos en la Provincia de Tucumán (NOA), mediante el adecuado uso de la made- ra como material de construcción.
El proyecto se enmarca dentro de los objetivos generales propuestos en el Plan de Desarrollo Forestal, que fomenta la industria y el desarrollo forestal para promover al desarrollo social y ambiental de acuerdo a las peculiaridades regionales; diversificar la producción del sector maderero e impulsar la modernización y el desa- rrollo tecnológico en las empresas productivas del sector.
Se resumen las distintas etapas del proyecto que luego serán ampliadas particularmente.
Palabras clave: Sistema constructivo - vivienda - madera
Constructive Structural Technique for Wood Housing
This proyect proposes a building technique using pine wood and it outlines an effective alternative to cope with housing deficit. It aims at improving technological development in the area and environmental quality as well.
For this purpose a building technique that uses timber is developed which will meet residential, social and climatic requirements in the province of Tucuman.
The proyect is framed within the general objectives proposed in the “Plan de Deserrollo Forestal” that seeks to promote a diversification in timber production as well as the technological development and updating of local industrial and commercial undertakings.
It proposes:
- Use of timber (conifers), especially from Elioti and Taeda varieties.
- Selection of impregnated wood to ensure durability and endurance.
- Alternative wood housing designs adapted to local climatic features.
- Use of existent construction units and non–conventional material in the exterior lining of houses.
- Better perfomance of materials and workers to avoid waste, thus improving the finishing quality and timing.
- Adjustment of the construction to the different bioclimatic features of the region.
- Development of a timberframe building technique that allows for industrial scale production.
Key words: building technique, wood housing.
Introducción
Para la propuesta del sistema constructivo se han te- nido en cuenta una serie de pautas para la resolución del mismo, por lo que se propone:
· Utilización de maderas forestadas (coníferas), espe- cialmente el pino elioti y taeda, implantado en la pro- vincia o proveniente del NEA.
· Selección de maderas impregnadas para contribuir a la durabilidad del sistema.
· Alternativas moduladas de diseños de viviendas de madera adaptadas a pautas climáticas regionales.
· Utilización de elementos constructivos existentes en el mercado y de materiales no convencionales para la resolución de distintas propuestas del revestimiento ex- terior de la vivienda.
· Mayor rendimiento de materiales y mano de obra al adecuarlos a la modulación general, evitando así el des- perdicio, para mejorar la calidad de terminación y los tiempos de ejecución.
· Adecuación constructiva a los distintos requerimien- tos bioclimáticos de la provincia.
· Desarrollo de un sistema estructural portante prefa- bricado que permita la producción a escala industrial.
Se plantearon etapas para el desarrollo del proyecto:
1. Análisis de las distintas regiones geográficas y climáticas de Tucumán.
2. Relevamiento de fábricas de viviendas.
3. Análisis de las Tipologías de Viviendas de madera.
4. Identificación de las manifestaciones patológicas en las viviendas de madera.
5. Ensayos de laboratorio de las especies forestales (pino)
6. Análisis de los materiales disponibles en el merca- do.
7. Propuesta de alternativas de diseño modulado de viviendas.
8. Propuesta de un sistema constructivo.
9. Verificación de las propiedades mecánicas del siste- ma.
10. Verificación de pautas climáticas.
11. Ejecución y monitoreo de un sector del prototipo.
Análisis de las Distintas Regiones Geográficas La provincia de Tucumán se encuentra ubicada entre los 26° y 28° de latitud sur y entre los 65° y 66° de longitud Oeste. Por la situación geográfica y por la morfología dominante, el clima de la provincia de Tu- cumán ofrece características distintivas generales y comunes con el sector Centro–Norte de la República
Argentina.
Simultáneamente tiene otras particularidades que son resultantes de la notable variedad de su relieve. (Fig.1)
Fig. 1.Mapa de Tucumán.1992.Ediciones Santillana S.A.
Buenos Aires. Argentina.Cartografía 1987.Poder Ej.Nac.
Existe una gran variedad de climas locales: al Este, en la llanura, un clima continental caliente con lluvias es- tivales regionales e invernales locales, con veranos cá- lidos e inviernos secos, encerrado entre las isohietas de 650 a 750 mm por año.
En la llanura central el clima es monzónico, con lluvias estivales regionales e invernales locales, templado cá- lido húmedo, con veranos cálidos e inviernos secos entre las isohietas de 750 mm hasta el pie de monte.
En la zona montañosa del NE y O se distingue el clima de montaña húmedo–templado con lluvias estivales re- gionales e invernales locales. La cuenca de Tapia–Tran- cas y el Valle de Yocavil están bajo la influencia de un clima continental caliente de altura, pero también en esta zona existen variaciones locales.
Dadas las condiciones climáticas de la Provincia, la vegetación arbórea natural es bastante rica, sin em- bargo el aprovechamiento de las maderas hace nece- saria una extensa reforestación en algunos lugares. El 39 % de la superficie tucumana está ocupada por acti- vidades agrícolas y sólo el 2 % por forestación.
Relevamiento de Fábricas de Viviendas
Teniendo en cuenta los datos de los últimos censos, Di- rección de Recursos Naturales, en la provincia de Tucu- mán existen alrededor de 200 establecimientos registra- dos, dedicados a la manufactura de la madera con una capacidad instalada para el procesamiento de alrededor de 20.000 m3 al año. La materia prima disponible anual- mente es de alrededor de 8.000 m3, por lo que podemos deducir una capacidad ociosa del 60 % de los estableci- mientos mencionados anteriormente.
En la última década la demanda de viviendas de ma- dera disminuyó lo que hizo que a su vez se redujera en un 50% la existencia de establecimientos industria- les dedicados a esta actividad. Se verificó una baja ca- lidad, tanto en su diseño funcional–climático como así también en su resolución constructiva, en las vivien- das ofrecidas al mercado local.
A través de los años se mantiene la tipología construc- tiva ejecutada mediante el sistema prefabricado de paneles simples y doble recubrimiento machihembrado, sin aislaciones térmicas, acústicas e hidrófugas. Los sistemas constructivos no cuentan con certificado de aptitud técnica y las viviendas orientadas a los niveles económicos medios y bajos por lo tanto no posen con- diciones apropiadas de habitabilidad.
Las especies de maderas utilizadas provienen de mon- tes cultivados de otras regiones del país, salvo excep- ciones marcadas por el uso limitado de eucalipto y pino elioti implantados en Tucumán. Los establecimientos instalados en San Miguel de Tucumán de mediana ca- pacidad, utilizan principalmente pino de Misiones (80%), eucalipto y pino de Tucumán (20%).
De las especies nativas del NOA, la más empleada es el quebracho blanco. A excepción del pino de Misiones que llega con impregnación fungicida de origen, los otros no reciben tratamiento alguno. (Fig. 2 y 3)
Fig. 2. Vista de una fábrica de viviendas
Fig. 3. Planta de vivienda 70 m2
Análisis de las Viviendas de Madera
El sistema constructivo utilizado en todos los casos es el de tabiques estructurales compuestos de solera in- ferior, superior y pie derecho, completándose el siste- ma con revestimiento exterior de machimbre. En nin- guno de los ejemplos relevados se observó la coloca- ción de aislaciones hidrófugas ni térmicas.
Las escuadrias más usuales para los pie derechos son 1" x 2" (tabiques simples) y de 1"x4" (tabiques con doble revestimiento), espaciados entre 0,40 y 0,60 m;
en las viviendas tipo bungalow (dos pisos) se utilizan escudarías de 2"x4". En la resolución del techo se em- plean secciones de 2"x3" y 3"x3" piezas simplemente aserradas sin cepillar, siendo el sistema de unión en todos los casos el clavado.(Fig. 4 y 5)
Fig. 4. Vista de un bungalow
Fig. 5. Vista de un panel simple
Identificación de las manifestaciones patológicas en las viviendas de madera
Se tuvieron en cuenta las manifestaciones patológicas detectadas en viviendas de madera en nuestra provin- cia, para la formulación de pautas correctivas en la eta- pa de diseño y construcción.
Las causas más comunes están referidas a la mala re- solución de los aspectos constructivos, como es el caso de empotramientos de cabios en mamposterías, aleros pequeños, anclajes incorrectos de columnas, etc.
Esto produce pudrición en la madera utilizada, degra- dación por radiación solar y en algunos casos deterio- ros importantes por falta de mantenimiento.
Ensayos de laboratorio de la especie forestal utilizada (pino)
Se establecieron en Tucumán subzonas de forestación como el Ingenio Fronterita, Río Seco, Potrero de las Tablas y Río Nío.
Selección de la zona: Para el estudio se determinó una zona situada a 6 Km de la ciudad de San Miguel de Tucumán, sobre Ruta 38, en un predio de 2 ha de un total de 50 ha con una orientación Este-Oeste.
Selección de los árboles: Se dividió el área de extrac- ción en bloques A, B, C, teniendo en cuenta la accesi- bilidad desde el camino para acceder directamente a cada bloque.
Ubicación del árbol: Se tomó el primer árbol de la espe- cie buscada que reunía las características especificadas en la investigación.
Selección de la troza: Se escogieron cinco árboles para estudios preliminares. De cada árbol se seleccionaron
dos trozas para estimar el valor promedio con un nivel de confianza del 95%. Obtenida la troza se sometió a trata- miento profiláctico adecuado. (Fig. 6)
Fig.6. Troza seleccionada
Selección de la vigueta dentro de troza: De la troza se cortó una pieza de 10 cm de espesor de corteza a cor- teza. Se seleccionó una vigueta de 10 x10 cm, para obtener una vigueta final de 8 x 8 cm. El objetivo fue obtener probetas libres de defectos para verificar las propiedades físicas y mecánicas en sus dos estados.
(Fig. 7 y 8)
Ensayos Realizados ( Normas COPANT)
Flexión estática Estado verde y estado seco al aire Compresión Paralela a la Fibra
Perpendicular a la Fibra Paralelo a la fibra Corte Tangencial a la Fibra
Radial a la Fibra
Dureza Determinado en las caras axial, radial y tangencial
Estado verde Densidad Seca al aire
Seca en estufa
Contracción Dirección axial, radial y tangencial
Fig. 7. Ensayo de flexión
Fig. 8. Probetas ensayadas
Análisis de los materiales disponibles en el mercado
Se analizaron los productos comerciales disponibles en el mercado, tales como tableros y placas para revesti- miento, aislaciones térmicas e hidrófugas y madera forestada con tratamientos de preservación, como así también madera laminada.
Propuesta de un sistema constructivo
La propuesta de diseño es el resultado del análisis de distintas alternativas estudiadas, donde se tuvieron en cuenta aspectos tales como: pautas de diseño bioclimático, racionalización de materiales y mano de obra, factibilidad de industrialización, etc. El sistema propone:
1. Utilización de especies forestadas en nuestro país, de rápido crecimiento como el Pinus elliotti y Pinus taeda.
2. Empleo de madera seca y con tratamientos de preser-
vación.
3. Uso de escuadrías de 2"x4", diferentes elementos para el revestimiento, existentes en mercado (placas de car- tón yeso, cemento hidrofugado, siding, etc).
4. Utilización de componentes constructivos tipificados y normalizados de acuerdo a los requerimientos de ais- lamiento térmico, acústico y esfuerzos mecánicos.
5. Técnicas sencillas de unión de los elementos (Cla- vado).
6. Diseños modulados lo que permite ampliaciones y modificaciones.
7. Resolución de un panel sanitario (vía seca).
8. Reducción de los tiempos de construcción y de mon- taje.
9. Desarrollo de un sistema estructural portante prefa- bricado que permita la producción a escala industrial.
Verificación de las propiedades mecánicas del sistema
Se realizaron verificaciones de los paneles diseñados, sometiéndolos a ensayos mecánicos de impacto duro, impacto blando y compresión axial según Normas IRAM.
(Fig.9 y 10)
Fig. 9. Panel de techo ensayado
Fig.10. Panel lleno ensayado
Propuesta del sistema constructivo
El sistema propuesto está resuelto estructuralmente con el sistema pilar-viga, las fundaciones son superficia- les (platea), el cerramiento vertical y horizontal son pa- neles modulados de 1200 mm x 2400 mm. Se desa- rrollaron tres tipos de paneles: panel lleno, panel de aberturas (ventana o puerta) y panel sanitario. (Fig. 11 y 12)
Las secciones utilizadas son de 2" x 4" para los pie derechos, solera de amarre, solera inferior, solera su- perior y cadenetas. El techo se resuelve con cabios de secciones variables de acuerdo a la luz a cubrir.
Se plantean distintos tipos de revestimientos exterio- res e interiores para permitir al usuario la elección de las terminaciones de su vivienda. Se tiene en cuenta las condiciones climáticas por lo tanto cuenta con ba- rrera de vapor, aislaciones térmicas, hidrófugas y acús- ticas.
Fig. 11. Panel abertura
Fig. 12. Panel lleno Conclusiones
El proyecto de investigación surgió por la necesidad de dar respuesta a un problema donde se verificó que no hay un adecuado uso de la madera con un sistema cons- tructivo apropiado a los requerimientos sociales y climáticos de la región del NOA.
A la fecha se han realizado las distintas etapas desa- rrolladas anteriormente, encontrándose actualmente en el proceso de la construcción y montaje de un prototipo para su posterior monitoreo y evaluación.
Al finalizar el proyecto se pretende revertir la situación anteriormente mencionada, mediante la formulación de pautas de diseño constructivo con madera, utilizando especies forestadas de bajo costo adaptadas a la si- tuación climática, económica y social de la región del NOA.
Los resultados de la investigación tendrán un gran im- pacto en el desarrollo social económico y cultural, mediante la transferencia de los conocimientos y la tec- nología desarrollada, en principio al área docente y pro- fesional y luego a toda la comunidad.
Bibliografía
- A. V. Recursos maderables alternativos para la construc- ción de viviendas. FAU-UNT.1996.
- HEMPEL, R. POBLETE,C. Edificación en Madera Cuardernillos Nº1 al Nº11. Universidad del Bio Bio.Chile.
- Manual de Construcciones en Madera. Instituto Forestal.
Manual Nº10. 2º Edición. Santiago. Chile. 1991.
- Norma INCONTEC C25.16/73"Selección y Colección de Muestras para Ensayos Tecnológicos".
- Normas IRAM . Instituto de Racionalización Argentino de Materiales.
- Normas COPANT. Comisión Panamericana de Normas Técnicas.
- ROHMEDER,G. Bosquejo de Tucumán. Monografía Nº6.
Instituto de Estudios Geográficos.Univ. Nacional de Tucu- mán. Argentina. 1949.
Diego Díaz Puertas
: Arquitecto. Director de Proyectos de investi- gación del CIUNT- CONICET desde 1978. Autor de numerosas publica- ciones y libros. Profesor Consulto, ex Profesor Titular de la materia Introducción a la Tecnología de la construcción, ex Director del Insti- tuto de Tecnología Arquitectónica, ex Director de la sección de Estu- dios y Proyectos de la Sección Viviendas de la Caja Popular, Profesor Titular de la Materia "Escaleras", Director del GAME FAU, UNT. Di- rector de becarios del CONICET. Director del proyecto del CIUNT "Tec- nología apropiada en madera en el NOA" (1998-2000).Nélida del Valle Castría
: Ing. Civil-Becaria del CONICET para rea- lizar trabajos de investigación en el Laboratorio Nacional de Ingeniería Civil de Lisboa (1962-1963)- Becaria de la OEA para realizar trabajos de investigación en las Universidades de: Medellín (Colombia), de Mérida (Venezuela) y en Madrid(España), septiembre a noviembre de 1973. Pro- fesor Emérito, Profesora Titular, Docente e investigadora. Directora del Laboratorio de Materiales del Instituto de Ingeniería Civil-Directora del proyecto del CIUNT en el área "Materiales de la Construcción"-Codirec- tora del proyecto del CIUNT "Tecnología apropiada en madera en el NOA"(1998-2000).
Lucía Catalina Toppa
: Arquitecta-Investigadora del CIUNT. Profe- sora Adjunta en la materia “Construcciones 1” y la materia "Diseño y Construcción con madera". Ex Presidenta de la Asociación Coopera- dora FAU-UNT y Secretaria del Instituto de Tecnología de la FAU. Ha terminado de cursar las materias de postgrado de la maestría "Cons- trucción con madera" en la Universidad del Bio Bio. Chile. Integrante del proyecto del CIUNT "Tecnología apropiada en madera en el NOA".(1998-2000)Nora Clara Omil
: Arquitecta-Investigadora del CIUNT. Profesora Ad- junta de Estructuras II y III. Profesora invitada en la materia "Diseño y construcción con madera". Consejera docente FAU-UNT. Gerente de la Asociación Cooperadora de la FAU (1996-1999). Alumna de postgrado de la maestría "Formación pedagógica para docentes universitarios".Integrante del proyecto del CIUNT "Tecnología apropiada en madera en el NOA".(1998-2000)
Oscar Eduardo Magariños
: Arquitecto- Investigador del CIUNT (1980-1990) en el tema de Vivienda de Interés Social-Jefe de Traba- jos Prácticos en la Cátedra de Construcciones III y en la materia "In- troducción en la Patología de la Construcción" FAU, UNT. Docente invitado a la Cátedra de Patología de la Construcción en la Universi- dad del Nordeste y en la cátedra de Construcciones Industriales en el Instituto de Ingeniería química de la UNT. Director del proyecto del COCITUC (1995)"Hormigón con agregados plásticos".Secretario del Instituto de Tecnología Arquitectónica de la FAU. Integrante del pro- yecto del CIUNT “Estudio de patologías de techo en viviendas de inte- rés social” (1995-1997) y del proyecto del CIUNT "Tecnología apro- piada en madera en el NOA", (1998-2000). Ha completado las mate- rias de postgrado del magister de "Auditoria Energética" FAU-UNT.Perito Patólogo asesor.
