L ús de la fusta CLT en la construcció d edificis de mitja alçada

(1)

L’ús de la fusta CLT en la construcció d’edificis de mitja alçada

Autor: Jobim van Riet Vidal Tutor: Benjamín Pleguezuelos Curs acadèmic: 2020-2021 Treball de fi de Grau

Grau en Estudis d’Arquitectura (GArqEtsab)

Escola Tècnica Superior d’Arquitectura de Barcelona (ETSAB) Universitat Politècnica de Catalunya

(2)

Taula de continguts

TAULA DE CONTINGUTS ... 2

I. ABSTRACTE ... 3

II. L’ESTUDI ... 4

A. OBJECTIU I METODOLOGIA ... 4

B. TEMÀTICA ... 4

III. INTRODUCCIÓ ... 5

A. CRISI DE L’HABITATGE ... 5

B. EL SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓ A NIVELL GLOBAL ... 6

C. EL SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓ ALS PAÏSOS BAIXOS ... 8

IV. LA FUSTA COM A MATERIAL DE CONSTRUCCIÓ ... 9

A. TENDÈNCIA A NIVELL MUNDIAL ... 9

B. TENDÈNCIA ALS PAÏSOS BAIXOS ... 11

C. TIPUS D’ESTRUCTURA DE FUSTA... 11

D. LA FUSTA CONTRALAMINADA (CLT) ... 14

V. CASOS D’ESTUDI ... 20

A. MURRAY GROVE,LONDRES,GRAN BRETANYA ... 20

B. MALMÖ HUS,ALMERE,PAÏSOS BAIXOS ... 26

C. HAUT,ÀMSTERDAM,PAÏSOS BAIXOS ... 31

D. COMPARATIVA... 36

VI. CONCLUSIÓ ... 40

VII. BIBLIOGRAFIA ... 42

(3)

I. Abstracte

Actualment hi ha 7.700 milions de persones vivint a la terra i s’estima que l’any 2030 unes 3.000 milions de persones necessitaran accés a un habitatge digne i adequat, una proporció que representa aproximadament el 40% de la població mundial actual. El sector de la construcció s’haurà d’encarregar de proporcionar aquestes residències però avui dia es un dels sectors més contaminants del món. El potencial d’estalvi energètic i de reducció d’emissions dels edificis continua sent un món inexplorat a causa de l’ús continuat de les tecnologies convencionals i menys eficients. Aquí és on pot intervenir la fusta com a material de construcció de la següent generació d’habitatges.

Aquest estudi analitzarà l’ús de la fusta contralaminada, o CLT, com a material constructiu per edificis de mitja alçada. S’enfocarà principalment en l’anàlisi de projectes fets amb fusta Països Baixos, d’on s’observaran les dinàmiques actuals de construcció per entendre on es situa el sector de l’edificació en relació a la seva petjada ecològica. Un anàlisi de casos d’estudi i una posterior comparació donaran una visió més concreta de quines estratègies són les més adequades per confirmar l’ús del CLT en la construcció d’aquest tipus d’edificis.

English

There are currently 7.7 billion people living on earth and it is estimated that by 2030 some 3 billion people will need access to decent and adequate housing, a proportion that represents approximately 40% of the current world population. The construction industry will have to provide these residences, but today it is one of the most polluting sectors in the world. The potential for energy savings and emission reduction in buildings remains an unexplored world due to the continued use of conventional and less efficient technologies. This is where wood can come in as the building material for the next generation of homes.

This study will analyse the use of cross-laminated timber, or CLT, as a building material for medium-height buildings. It will focus mainly on the analysis of projects made of timber in The Netherlands, where the current dynamics of construction will be observed to understand where the building sector is headed in relation to its ecological footprint.

A case study analysis and subsequent comparison will give a more concrete view of which strategies are most appropriate to confirm the use of CLT in the construction of such buildings.

(4)

II. L’estudi

A. Objectiu i metodologia

L’objectiu d’aquest estudi és analitzar la viabilitat tècnica d’utilitzar la fusta com a material principal en la construcció d’edificis residencials de mitja alçada. S’entén per mitja alçada edificis compresos d’entre 4 i 25 plantes, d’acord amb la realitat europea d’avui en dia.

L’estudi s’enfocarà principalment en l’anàlisi de projectes fets amb fusta Països Baixos, d’on s’observaran les dinàmiques actuals de construcció per entendre on es situa el sector de l’edificació en relació a la seva petjada ecològica.

Ens farem la pregunta: “És possible utilitzar la fusta de CLT com a element constructiu en edificis de mitja alçada?”

Per respondre a aquestes qüestions es farà recerca en com funciona el CLT i els components que dificulten la seva implantació tècnica en la construcció: la capacitat estructural, la resistència al foc, l’aïllament acústic i els efectes a llarg termini.

Finalment es farà un estudi de 3 casos d’edificis construïts amb CLT per comparar les seves prestacions en els camps prèviament recercats.

B. Temàtica

L’enfocament en el context constructiu dels Països Baixos d’aquest estudi es deu a les meves arrels neerlandeses. El meu avi nascut a Rotterdam, igual que jo, va estudiar la carrera d’arquitectura d’interiors ens anys posteriors de la Segona Guerra Mundial. Va acabar tenint una fàbrica on es dissenyaven i construïen els interiors de botigues, habitatges o despatxos, tots en fusta.

Fullejant pels seus dibuixos és com vaig entrar en contacte per primera vegada amb la fusta com a material constructiu. Aquest interès va anar creixent de la mà del meu pare, amb qui des de ben petit construïa mobles per decorar la casa.

Un cop a la carrera em va costar relacionar els meus coneixements sobre la fusta adquirits fora de l’escola amb els projectes que dissenyava. No va ser fins que vaig descobrir un dels documentals que més rebombori van fer als Països Baixos:

Houtbouwers, del canal VPRO, l’any 2019. Tractava de la possibilitat de construir la següent generació d’habitatges amb fusta contralaminada, o com en parlaven ells, el CLT.

A partir d’aquest moment ja no era capaç d’entendre la l’arquitectura de cap altra manera que de forma sostenible amb el medi ambient. I és per això que vaig voler indagar en les qualitats que pot oferir la fusta de CLT.

(5)

III. Introducció

A. Crisi de l’habitatge Població

Actualment hi ha 7.700 milions de persones vivint a la terra. Aquests números han canviat al llarg del temps i han estat lluny de ser estables. Segons els informes presentats per l’ONU [1], les fluctuacions demogràfiques han mostrat unes xifres que van en augment des de la Segona Guerra Mundial.

Les dades mostren que aproximadament 2.600 milions d'humans van habitar la terra el 1950. Aquesta xifra va arribar als 5.000 milions el 1987 i gairebé deu anys després als 6.000 milions. La població mundial va assolir la fita de 7.000 milions a l'octubre del 2011. Veient el creixement constant de d’aquestes dades, els científics calculen que les xifres augmentaran 2.000 milions més en els propers 30 anys, passant dels 7.700 milions actuals als 9.700 milions el 2050. No obstant, els estudis mostren que els humans podríem arribar als 11.000 milions aproximadament al voltant del 2100.

Aquestes darreres projeccions sobre la població s’han d’entendre amb un cert grau d’incertesa, com amb qualsevol tipus de projecció. Tot i això, aquest considerable creixement es deu en gran mesura a un augment continu del nombre de persones que sobreviuen per arribar a una edat reproductiva. També hi ha contribuït els canvis importants en les taxes de fecunditat, l’acceleració de la migració i l’increment de les urbanitzacions [1]. Tot i que totes aquestes tendències tindran conseqüències importants per a les generacions futures, per arribar a la qüestió de l’estudi ens centrarem en el darrer aspecte: l’increment de les urbanitzacions.

El repte de l’habitatge

Segons ONU-Hàbitat, s’estima que 3.000 milions de persones necessitaran accés a un habitatge adequat el 2030, una proporció que representa aproximadament el 40% de la població mundial actual. Això significa que hi haurà una demanda diària d'aproximadament 96.000 nous habitatges accessibles i assequibles. A més, es calcula que uns altres 100 milions de persones arreu del món viuen sense sostre i una quarta part de la població total viu en condicions nocives (en referència a la seva salut, seguretat o prosperitat).

Si es té en compte que l’accés a una residència és una condició prèvia per obtenir una feina, salut, educació o serveis socials, la manca dramàtica d’habitatges pren encara més importància [2]. Es de vital importància que dotem al màxim de persones d’una llar digne i en condicions per al benestar de l’ésser humà. Així doncs, el punt de vista de l'ONU mostra una visió clara sobre com resoldre el problema: "Per fer front als reptes actuals de l'habitatge, tots els nivells de govern haurien de situar l'habitatge al centre de les polítiques urbanes posant les persones i els drets humans a l'avantguarda del desenvolupament urbà sostenible" [2].

(6)

B. El sector de la construcció a nivell global

Davant d’aquest creixement demogràfic i de l’augment de la demanda d’habitatge, s’observarà a continuació com es treballa a la indústria de la construcció i el sector de l’edificació per subministrar aquestes futures residències.

Actualment gairebé tots els sectors industrialitzats es miren sota una lupa ecològica i respectuosa amb el medi ambient. El sector de la construcció no és diferent i cal analitzar-lo tenint en compte les ambicions globals establertes per l'Acord de París.

L’objectiu d’aquest acord és limitar l'escalfament global per sota de 2°C en comparació amb els nivells preindustrials. Consisteix en un tractat internacional legalment vinculant sobre el canvi climàtic que va ser adoptada per 194 països i va entrar en vigor el 4 de novembre de 2016.

Aquest esdeveniment internacional va suposar un punt d’inflexió en la crida a frenar l’escalfament global. Segons Thibaut Abergel, Brian Dean i John Dulac [3] de la IEA (International Energy Agency), el desplegament ràpid de solucions tant d’alta eficiència energètica com baixes en emissions de diòxid de carboni per a edificis i construccions pot ajudar a situar el món en una trajectòria sostenible.

Existeixen múltiples oportunitats per reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle (GEH) al sector de la construcció. El potencial d’estalvi energètic i de reducció d’emissions dels edificis continua sent un món inexplorat a causa de l’ús continuat de les tecnologies convencionals i menys eficients. També hi influeixen la manca de polítiques efectives i inversions insuficients en edificis i construccions sostenibles a molts països. Les decisions i el comportament dels consumidors també juguen un paper fonamental.

Tot i això, els materials amb baix consum de carboni i alta eficiència energètica ja estan disponibles a la majoria de mercats actualment. La manca d’inversions inicials poden representar una barrera per accelerar-ne l’adopció, però moltes tecnologies d’alt rendiment (com per exemple les llums LED) i solucions tecnològiques (com serien bombes de calor geotèrmiques o aerotèrmiques) ja són rendibles a llarg termini.

Cal recordar que durant els propers 20 anys es construiran més de la meitat dels edificis nous previstos per al 2060 [3]. Aquesta realitat és encara més alarmant si pensem que dos terços d’aquests es construiran en països on actualment no disposen de codis energètics sostenibles obligatoris per a l’edificació.

(7)

Estat actual

El total d’edificis i la construcció junts representen avui dia el 36% del consum total d’energia mundial i el 39% de les emissions de diòxid de carboni (CO2) relacionades amb l’energia (és a dir, ni animals ni vegetals). El progrés cap a edificis i construccions sostenibles avança, però les millores segueixen sense estar al dia amb el creixement del sector de la construcció i l’augment de la demanda de serveis energètics. La intensitat energètica (és a dir, la quantitat d’energia que es necessita per a produir un producte o servei) per metre quadrat (m²) del sector mundial de l’edificació ha de millorar de mitjana un 30% el 2030 (en comparació amb el 2015) per estar a l’alçada requerida per complir amb les ambicions climàtiques globals establertes a l’Acord de París [3].

Diagrama 1: Quota global d’energia i emissions finals d’edificis i construcció, 2019

Font: 2020 GLOBAL STATUS REPORT FOR BUILDINGS AND CONSTRUCTION, ONU

(8)

C. El sector de la construcció als Països Baixos

Igual que la resta del món, els Països Baixos es troba davant d’una tasca paradoxal:

emetre menys però construir més. Aquest petit país europeu amb una població de gairebé 17,5 milions de persones és un dels líders a l’hora d’innovar en arquitectura sensible al clima (“climate-responsive architecture”). La meitat del país es troba per sota del nivell del mar, la qual cosa ha obligat als governs a invertir molt en infraestructura per evitar inundacions.

Els Països Baixos té una llarga tradició d’habitatge social. Aquesta va començar al segle IX i avui en dia quasi una de cada tres residències és una unitat d’habitatge social. La casa holandesa per excel·lència és la casa adossada, feta d’obra de fàbrica i oscil·lant entre 3 o 4 plantes. No va ser fins l’aparició de nous materials com el formigó o l’acer que les residències van començar a pujar en alçada i van aparèixer els blocs de pisos.

Aquesta nova matèria prima mineral va afavorir moltíssim a l’economia local. Amb una línia de costa que s’estira de nord a sud del país i les grans desembocadures de rius importants com el Rin, l’extracció de minerals per a la fabricació de ciments i morters va créixer notablement. Avui en dia aquest context segueix en peu i no és propici a una transició que s’allunyi de les tècniques de construcció convencionals.

Els neerlandesos hauran de fer aproximadament un milió de cases d’ara fins al 2030, però les tècniques de construcció actuals utilitzen majoritàriament el formigó i l’acer, les quals superen les normes mediambientals d’emissions [4]. Els acords internacionals actuals sobre reducció de diòxid de carboni (CO2) i diòxid de nitrogen (NO2) paralitzen molts projectes. Tot i això, el sector de la construcció segueix sense canviar dràsticament i, si continua evitant alternatives a aquests materials contaminants tradicionals, podria significar que milions de cases noves podrien alliberar uns 55 milions de tones de carboni a l'atmosfera.

(9)

IV. La fusta com a material de construcció

A. Tendència a nivell mundial

“Construccions a l’obra són tan poc eficients. Una de cada tres feines s’ha de fer dues vegades, gairebé la meitat dels materials que arriben a una obra es llencen. És una mena de noció esbojarrada, però avui en dia encara estem construint com construíem fa cent anys" - Andrew Waugh

Aquest paràgraf mostra una breu declaració de l'autor d'un dels primers edificis residencials de mitja alçada de fusta del món. Waugh és una figura líder en la transició cap al disseny i la construcció amb baixes emissions de CO2. La seva premiada firma (Waugh Thistleton Architects) i ell han realitzat des de sinagogues fins a habitatges socials i d’edificis públics a oficines. Amb el disseny de Murray Grove van liderar un moviment de construcció de fusta a escala internacional.

La construcció amb fusta està guanyant popularitat a tot el món. L’augment de la consciència mediambiental i els innovadors productes de la indústria de la fusta proporcionen la base per a nous dissenys de construcció. Si es fa una ullada a les característiques de la fusta es fa obvi que pot oferir molts avantatges.

En termes d’estructura, la fusta de classe de resistència C24 (resistència a flexió de 24N/mm²) és comparable a la resistència del formigó armat estàndard, tot i que només té una cinquena part del seu pes [5]. Aquesta diferència de pes permet una base més lleugera i requereix un menor esforç d'elevació durant la construcció.

Diagrama 2 Circularitat de la construcció amb fusta

Font: Softwood Lumber Board & Forestry Innovation Investment Elaboració pròpia

Els boscos absorbeixen el CO2 de l’atmosfera

Els arbres són una font renovable i capturen CO2

Edificis de fusta retenen el diòxid de carboni La fusta es pot reutilitzar

o reciclar per crear nous productes

La fusta es pot cremar per obtenir energia neta

(10)

Des del punt de vista estètic, la fusta no s’oxida i es pot produir fàcilment en diverses formes. A més, els edificis de fusta poden reduir significativament el temps de construcció in-situ en comparació amb els edificis de formigó encofrats in-situ. Altres avantatges es troben en el consum energètic. En comparació amb l’acer i el formigó, la fusta té excel·lents característiques d’aïllament, té valors ideals d’energia incorporada i és fàcil de reciclar.

L’energia incorporada es defineix com la suma de tota l’energia necessària per fabricar un material. Segons l'estudi "Propietats ambientals de la fusta" [6], l'energia incorporada per als edificis de fusta serà menor que els edificis construïts amb formigó, maó i acer. El motiu d’aquesta diferència es troba en la matèria prima: la fusta dels arbres. La llum solar proporciona l’energia que impulsa el procés biològic que produeix la fusta. Com que es tracta d’una font d’energia natural sense impactes ambientals negatius, s’ignora el factor d’energia incorporat. Un cop talada i extreta de la natura, es necessita relativament poca energia per transformar els troncs de fusta en bigues o panells en comparació amb altres materials de construcció. Per exemple, l'energia de combustibles fòssils necessària per fabricar una biga de fusta és d'1,5 MJ/kg, mentre que la fabricació d’un d'acer requereix 35 MJ/kg i d'alumini 435 MJ/kg [7].

Els balanços d’emissions de CO2 també seran més favorables a la construcció amb fusta que amb les antigues formes convencionals. Durant la fase de creixement, els arbres absorbeixen diòxid de carboni i el retenen durant molts anys fins que finalment l’arbre mor o es crema [20]. El mateix passa amb els elements de fusta a l’obra, que porten emmagatzemats diòxid de carboni fins que acaben el cicle de vida (és a dir, quan ja no es poden reutilitzar ni reciclar) i es cremen. Els valors precisos dels equilibris energètics i de CO2 d’aquests materials de construcció depenen de molts factors, però es pot concloure que l’ús de la fusta en construcció resultarà en general en un menor ús d’energia i menys emissions de CO2 que quan s’utilitza formigó o acer.

Gràcies als avantatges mediambientals de la construcció amb fusta, veiem un creixent interès mundial en edificis de fusta de mitja alçada. Es realitzen moltes investigacions per tal d’obtenir més informació sobre el rendiment i el comportament estructural d’aquests edificis. Són pioners com Andrew Waugh que impulsen la tecnologia de la construcció en direcció a una arquitectura neta, de 0 emissions. Tot i sent un despatx petit a Gran Bretanya va revolucionar la manera de construir fins a tal punt que el seu Murray Grove de 9 plantes va ser, durant un curt període de temps, l’edifici de fusta més alt del món.

(11)

B. Tendència als Països Baixos

Tot i la creixent popularitat de l’ús de la fusta arreu del món podem observar que als Països Baixos aquesta tendència no s’està consagrant com una de les principals formes de construcció. Poques vegades s’utilitza com a material estructural primari en edificis de mitja alçada. Amb només uns pocs edificis aixecats com Malmö Hus a Almere o el popular Hotel Jakarta a Amsterdam, la producció d’edificis de fusta de diversos pisos als Països Baixos és encara molt petita en comparació amb la producció total d’aquesta tipologia de d’edificis.

La majoria dels contractistes i dissenyadors neerlandesos prefereixen utilitzar el seu coneixement i experiència per construir amb formigó. Aquesta llarga tradició del formigó o el bric dona lloc a unes estructures amb un alt valor de predictibilitat, característiques molt buscades alhora de tancar pressuposts i ser competitiu. Això contrasta amb les estructures de fusta on hi ha una manca de referents i de coneixement sobre la producció industrialitzada d’edificis de mitjana alçada.

Però aquests ni tan sols són el major dels problemes, als Països Baixos la fusta també té l’inconvenient de patir diversos prejudicis sobre les seves capacitats materials. La facilitat que té la fusta de prendre foc en incendis i les deficients propietats d'aïllament acústic són prejudicis que es basen en males experiències. Malmö Hus, localitzat a Almere, es un exemple d’un edifici residencial de varies plantes on la mala gestió va obligar a fer canvis d’última hora per solucionar un problema l’aïllament acústic. Va ser el primer edifici de fusta de mitjana alçada que es va construir als Països Baixos i va servir de referent nacional per a projectes posteriors (com l’Hotel Jakarta o la torre residencial HAUT).

C. Tipus d’estructura de fusta

El sistema estructural juga un paper important en el disseny d’edificis de fusta de mitjana alçada. Estudis investiguen en noves maneres de crear edificis de fusta cada vegada més alts sense concedir en seguretat estructural. Actualment es poden distingir quatre tipus de sistemes estructurals principals.

Marcs de fusta lleugera Lightweight timber frame construction La construcció de marcs de fusta lleugera és la forma més habitual de construcció de fusta. Aquesta tipologia consisteix en una seqüència de pilarets de fusta d’una secció reduïda per a parets i un entramat de biguetes d’una secció semblant per als forjats.

Les parets i els terres estructurals guanyen la seva resistència i rigidesa a partir dels panells rígids (per exemple de fusta contraxapada) que s’uneixen a aquests pilarets o biguetes. Les parets interiors sovint estan revestides de panells de guix per millorar la seguretat contra incendis i les propietats acústiques. Un dels majors reptes estructurals dels edificis d’estructura de fusta lleugers és mantenir l’estabilitat general de l’edifici. Degut a la falta de pes no responen bé a l’hora d’evitar l’empenta de les càrregues del vent, les quals provoquen esforços de flexió en els panells de paret que són difícils de transferir [8].

(12)

Imatge 1 New Genesis Apartments (Los Angeles, EEUU) Construcció d’un edifici de 5 plantes amb marcs de fusta lleugera Font: K.C. Kim, GB Construction

Diagrama 3 Construcció amb marcs de fusta lleugera

Marcs de fusta pesada Heavy timber frame construction

La construcció amb marcs de fusta pesada és un mètode de construcció que s’ha fet servir des de fa moltíssim anys. Als països escandinaus, Canadà o als Estats Units aquesta tècnica s’ha perfeccionat i modernitzat fins al punt que la implementació en edificis de varies plantes comença a ser una opció molt vàlida [9]. Els sistema constructiu consisteix en la unió de grans bigues i columnes que estan connectades per elements metàl·lics o per la seva forma geomètrica. Les estructures de marcs de fusta pesada s’estabilitzen mitjançant mènsules diagonals o altres connexions que puguin resistir el moment creat a les unions.

Si la construcció amb marcs de fusta lleugera es limita a unes sis plantes, la construcció amb marcs de fusta pesada té el potencial d’utilitzar-se per a edificis més alts. Tot i això el problema que sorgeix amb aquest sistema és la dimensió que agafen les seccions transversals de les bigues i les columnes. Per tal de garantir la seguretat contra incendis, s'han de protegir mitjançant taulers de guix que fan que les seccions transversals finals siguin encara més gruixudes. Tot i no ser problemàtic en edificis d'oficines, sí que pot ser un inconvenient en edificis residencials [9].

Imatge 2 Huis de Wiers

Construcció d’un edifici de 5 plantes amb marcs de fusta pesada Font: Barbara Burg + Oliver Schuh

Imatge 3 Huis de Wiers

Reforç de les unions de fusta pesada Font: Barbara Burg + Oliver Schuh

(13)

Marcs de fusta pretensada Post tensioned timber frame construction Un sistema relativament nou de construcció de fusta és l’ús d’elements de fusta post- tensats. Aquest sistema es va desenvolupar originalment per a la construcció de formigó prefabricat, però també es pot utilitzar en edificis de mitja alçada fabricats amb fusta de taulers laminada (LVL) o fusta de encolada. D’aquesta manera, es resisteixen les càrregues del vent mitjançant marcs o parets de fusta pretensada que es poden utilitzar per separat o en combinació. En un estudi sobre l'aplicació de la fusta pretensada [10] en edificis de mitja alçada en zones sísmiques, s’analitza el cas d'un edifici d'oficines de fusta de sis plantes. Els investigadors van fer un disseny virtual que permetia investigar diferents mètodes d'anàlisi estructural i desenvolupar molts detalls de connexió per a una construcció ràpida. Els costos generals de construcció del cas d’estudi van resultar comparables als dissenys d’acer i formigó [10].

Fusta massissa

La construcció amb fusta massissa és un mètode que fa ús de grans panells de verticals i horitzontals de varies capes de fusta. Hi ha diferents sistemes per crear aquests panells de fusta massissa, ja sigui enganxant les diferents capes de forma mecànica o encolant-les una sobre l’altra fins a obtenir un gruix suficient. La fusta contralaminada (CLT) és la principal forma de construcció de la fusta massissa i s’ha tornat cada vegada més popular en els darrers deu anys.

Els panells CLT consisteixen de diverses capes de fusta apilades entre si girant-les noranta graus i enganxades en una premsa sobre tota la seva superfície per obtenir panells de paret i de terra. La dimensió dels panells pot ser la d’una paret sencera si les màquines a la fàbrica ho permeten [11]. Els panells CLT són extremadament resistents i rígids tenint en compte la seva baixa densitat, alhora també són fàcils de processar i muntar amb eines estàndards.

Els edificis de fusta recents de varies plantes amb panells CLT estan demostrant ser un gran èxit en termes de rapidesa de construcció i costos. El potencial de CLT en edificis de mitja alçada és molt alt tenint en compte l’alçada màxima amb la que es pot construir, que avui dia encara és d’uns 12 a 15 pisos, depenent de la distribució de l’edifici [11].

Imatge 4 Posada en obra d'un panell de CLT Estructura de fusta massisa

Font: Rianna Construction

Imatge 5 79 & Park

Edifici de CLT de 35m a Stockholm Font: BIG

(14)

Havent vist les quatre principals formes de construir amb fusta, es pot concloure que una de les més prometedores és l’estructura de fusta massissa de CLT. Gràcies a les seves propietats aquest tipus de construcció es capaç d’aixecar edificis amb una alçada mai vista anteriorment al món de la fusta. Així doncs, l’estudi es centrarà en aquesta tipologia per analitzar-la més a fons.

D. La fusta contralaminada (CLT) Estructura

El muntatge de planells de CLT segueix el mateix model que les estructures de marcs de fusta. Es classifiquen depenent de si l’element vertical s’interromp a cada planta o es continu. Cada tipus té els seus avantatges i inconvenients depenent del resultat buscat.

Mètode a base de plataformes Platform frame method

Aquest mètode és el més utilitzat en les construccions amb panell de CLT gràcies a la facilitat que suposa a l’hora de muntar. Amb aquest mètode cada pis forma una plataforma de treball per al següent pis. D’aquesta manera, els panells verticals que conformen les parets es col·loquen primer i, a sobre d’aquestes, les horitzontals que fan de forjat. Aquest procés es va repetint tants cops com plantes tingui l’edifici, comprimint bé les juntes entre paret i forjat evitant que aquestes s’obrin.

Un inconvenient però, és l’aparició d’esforços de compressió perpendiculars al pla dels panells horitzontals fixats entre les parets. La tensió màxima de compressió admissible perpendicular al gra de fusta és força baixa. Així, quan s’augmenta l’alçada de l’edifici, també augmenten les tensions en aquests punts sensibles, arribant a un punt en que no es poden afegir més nivells a causa de la trituració dels elements dels pisos inferiors. Per construir més plantes, és necessari disminuir les tensions perpendiculars al gra dels elements del sòl, com per exemple augmentant la superfície que es recolza sobre els panells horitzontals.

Diagrama 4 Mètode a base de plataformes o “Platform frame method”

Elaboració pròpia

(15)

Mètode de mur continu Balloon frame method

Aquest mètode es més antic que l’anterior i normalment es fa servir en edificis de màxim tres nivells. Els elements de la paret portant són continus i van des del terra fins a la coberta, subjectant els taulers horitzontals a la part interior de la paret. Com que els panells horitzontals que fan de forjat es recolzen a la part de dins del taulers verticals (mitjançant claus o altres elements metàl·lics), no es produeixen tensions perpendiculars al gra, evitant la compressió excessiva com en el mètode anterior.

El principal inconvenient d’aquest mètode és la manca d’una plataforma de treball per la construcció dels pisos superiors. Mentre que els treballadors poden arribar fàcilment a la part superior de les parets que muntades amb el mètode de plataformes, aquest mètode constructiu requereix una estructura d’andami per arribar a la part superior de les parets, que sovint es troben a dos o tres pisos per sobre de la plataforma de treball.

Estructures híbrides

Hi ha diverses maneres de combinar una estructura de fusta contralaminada amb altres mètodes de construcció. Gràcies a la capacitat portant del CLT en parets, ja siguin interiors o exteriors, es pot distribuir el pes del forjat segons quines siguin les necessitats. Per exemple, en combinació amb una estructura de marcs de fusta lleugera, parets externes es podrien deixar sense càrrega per passar a contenir panells altament aïllants per adquirir un edifici més eficient energèticament.

Diagrama 6 Combinació de parets de càrrega de CLT amb una paret d’alt coeficient d’aïllament Font: Structural Timber Association

Elaboració pròpia Parets de càrrega de CLT

Paret sense càrrega Diagrama 5 Mètode de mur continu o “Balloon frame method”

(16)

Un dels problemes més comuns que ens podem trobar combinant aquest tipus d’estructures és el moviment diferencial entre parts de diferents característiques. En el cas de forjats de CLT en combinació amb formigó s’adquireix una estructura horitzontal mixta amb millors prestacions que quan els materials treballen de forma individual. Aquestes unions es poden fer amb cargols o encofrats permanents, tenint en compte que en el darrer, l’inconvenient d’aquesta estructura híbrida és el temps d’espera per endurir el formigó i l’exposició a la humitat de la fusta quan s’aboca el formigó [12].

Resistència al foc

L'energia necessària per encendre un gran panell de fusta és significativament superior a la necessària per a un llisto o una biga, cosa que significa que és poc probable que un foc comenci mai en un tauler de CLT. Tot i això, a temperatures continues de 300^oC la capa exterior del CLT començarà a carbonitzar donant pas a una “capa de resistència zero" [13]. Aquesta capa de fusta es escalfada es troba darrere del carbó i ha perdut qualsevol rendiment estructural. Més enllà d’aquesta capa la fusta no es veu afectada i funcionarà estructuralment amb normalitat.

Diagrama 7 Estructures de CLT en combinació amb altres materials Font: Softwood Lumber Board & Forestry Innovation Investment Elaboració pròpia

PUR CLT Format exclusivament per panells de CLT

HÍBRID DE FUSTA Utilitzant lloses de CLT i bigues i pilars de fusta

HÍBRID

Utilitzant lloses de CLT i bigues i pilars de formigó o d’acer

Perímetre de la biga de fusta Capa (carbonitzada) sacrificada Zona de piròlisis (fusta calenta)

Secció restant – capacitat portant intacta

Diagrama 8 Comportament de la fusta davant del foc Font: Softwood Lumber Board & Forestry Innovation Investment Elaboració pròpia

(17)

Diagrama 9 Pèrdua de resistència enfront el foc de la fusta i l’acer Font: Softwood Lumber Board & Forestry Innovation Investment Elaboració pròpia

Fusta

Acer

Els panells CLT típics d’avet es carbonitzen a una velocitat mitjana d’uns 0,7 mm per minut, exceptuant un petit increment de velocitat a l’inici de cada nova capa.

Sobredimensionant els panells per així obtenir una zona que es sacrifica premeditadament, es pot assolir el rendiment desitjat de resistència al foc. A continuació, l'estabilitat estructural es pot mantenir sense recobriments ni cobertes addicionals. És preferible ordenar les capes del contralaminat utilitzant làmines més gruixudes per a les capes més externes perquè siguin aquestes les que aguantin el temps que duri l’incendi [13]. Una de les raons per les que els panells horitzontals de CLT solen ser més gruixuts que els verticals és justament la carbonització i el conseqüent despreniment de la capa cremada per acció de la gravetat, el qual accelera la carbonització de la següent capa del contralaminat.

Simultàniament, s'aconsegueix un rendiment addicional contra incendis mitjançant els vestíbuls d’independència, és a dir, mitjançant l'addició de barreres de protecció contra incendis, com ara plaques de guix o taulers que resisteixin les altes temperatures. Normalment, s’aconseguirà un alt grau de resistència al foc, com ara 90 minuts o més, mitjançant una combinació d’aquesta propietat de carbonització de la fusta conjuntament amb taulers resistents al foc per aconseguir la qualificació necessària (la qual sol oscil·lar entre 60 i 120min de resistència) [13].

Aïllament acústic

Els pocs referents en construcció amb fusta contralaminada fa que estudiar casos similars al projecte que es vulgui construir sigui difícil. Tot i així, segons l’estudi de Waugh Thistleton Architects, les prestacions acústiques mesurades en els seus projectes un cop completats són, en la gran majoria dels casos, considerablement millors del que havien calculat inicialment en la fase de disseny.

(18)

Per a una paret interna típica d’un apartament, una paret CLT oferirà millores notables respecte d’un envà típic en un edifici de formigó. Per aïllar acústicament uns habitatges d’altres, es poden aconseguir molt bones prestacions mitjançant l’ús de dos panells de CLT separats per una cambra d’aire. Tot i així, és materialment més eficient utilitzar una o dues capes de material aïllant a banda i banda del CLT.

Quan es dissenya en CLT, la transmissió del so aeri és una consideració important. Tot i que la densitat del CLT és un benefici tant a nivell tèrmic com estructural, la continuïtat entre parets i pisos en una estructura de CLT proporciona ponts acústics que poden transmetre el so a grans distàncies a través d’un edifici [13]. Per aquest motiu, s’han d’utilitzar elements per interrompre aquests ponts acústics per evitar-ne la transmissió. Aquests elements poden ser capes de material aïllant resistents a la compressió que es col·loquen entre les juntes entre parets i forjats o lloses adjacents.

També s’ha de tenir en compte el so d’impacte a les lloses horitzontals. Una solució comuna és la d’incloure una solera de formigó sobre una capa aïllant que es col·loca sobre la llosa de CLT [13].

Efectes a llarg termini Durabilitat

La durabilitat dels panells de CLT dependrà de la fusta usada per a la seva fabricació i del nivell d’exposició a les condicions del temps. Segons l’Eurocodi 5 [14], en la majoria de casos, el CLT és adequat per fer taulers per a “interiors climatitzats” i per a

“interiors sense calefacció o exteriors coberts”.

La durabilitat dels diferents tipus de fusta varia segons l’espècie i la part de la secció que s’utilitza. Així doncs si s’extreu la part central del tronc d’un arbre (o bé el duramen) observem que la durabilitat per a l’avet oscil·la entre no resistent i lleugerament resistent; pel pi, entre lleugerament resistent i moderadament resistent;

i pel làrix, moderadament resistent. En canvi si s’extreu la part més propera a l’escorça

Font sonora

Sala emissora Sala receptora

Font sonora

Possible pont acústic

Diagrama 10 Transmissió del so aeri a través de panells de CLT Font: Bouwfisica, van der Linden

(19)

(anomenat l’albeca) observem que aquesta no és resistent als fongs ni als insectes que es mengen la fusta i, atès que l’albeca i el duramen són presents a CLT, els panells podrien deteriorar-se si el seu contingut d’humitat superés el 20% durant un període prolongat de temps [14]. Per tant, és important que aquestes fustes no s’exposin a una humitat contínua, proporcionant una cavitat drenada i ventilada darrere dels revestiments corresponents. La fusta estructural també ha d’estar com a mínim 150 mm per sobre del nivell del sòl per evitar esquitxades de pluja a la part inferior de la fusta.

Escurçament

L'escurçament a llarg termini es deu a una combinació de la reducció del contingut d'humitat, tensió a les unions i efectes de càrrega elàstica. La deformació dels panells està relacionada amb la direcció del gra. Com que els panells CLT tenen llistons que van en dues direccions, sempre hi haurà almenys una capa en aquella direcció que faci que el panell sigui més resistent a la contracció que la fusta normal.

Tot i que és d’esperar algun moviment dins dels edificis, dependrà en gran mesura de les variacions de les condicions ambientals com el contingut d’humitat i les càrregues aplicades. Aquestes condicions i càrregues poden canviar durant la construcció i la vida útil de l’edifici. Així doncs, la reducció del contingut d’humitat pot afectar la dimensió del CLT fins a dos anys després d’haver-se completat l’edifici. En canvi, l’estrenyiment de les unions a causa de la càrrega vertical es fa visible immediatament en concloure l’edificació [14].

Duramen

Albeca

Diagrama 11 Tipus de fusta emprada en la producció de CLT Font:

Softwood Lumber Board & Forestry Innovation Investment Elaboració pròpia

(20)

Imatge 6 Composició de Murray Grove Font: Waugh Thistleton Architects

V. Casos d’estudi

A. Murray Grove, Londres, Gran Bretanya

Informació del projecte

Tipus d’edificació: Torre residencial

Plantes: 9

Alçada: 30 metres

Data de finalització: 2008

Ubicació: Londres, GB

Arquitecte/a: Waugh Thistleton Architects

Enginyer estructural: Techniker Proveïdor de fusta: KLH UK Construcció: 49 setmanes

Pressupost: 4.400.000 €

1630 € per m²

Introducció

Murray Grove es un edifici residencial de 9 plantes situat a l’est de Londres. L’any 2008 es va completar la seva construcció i va representar l’edifici fet amb fusta més alt del món. Els arquitectes del despatx Waugh Thistleton Architects van dissenyar una torre residencial amb parets i plafons de CLT des de la primera planta en amunt. La única part que incloïa formigó armat eren els fonaments i la planta baixa.

L’edifici, també anomenat Stadhaus, que vol dir ajuntament en alemany, ocupa un espai en planta de 17x17 metres. Aquest quadrat s’eleva per donar cabuda a 29 habitatges dels quals 9 són de vivenda social. El disseny del conjunt també inclou un parc infantil a la vesant sud de l’edifici la qual els pares poden vigilar des de la meitat dels pisos.

La raó principal d’utilitzar el CLT per a la construcció d’aquest projecte va sorgir d’una posició conservadora del medi ambient i una voluntat de crear més acceptació envers la fusta a Gran Bretanya. En especial interessava millorar la imatge de l’ús de la fusta en edificis de mitjana alçada, els quals fins llavors només es feien amb formigó, acer o maó.

(21)

Diagrama 12 Plànol de situació Murray Grove Font: Waugh Thistleton Architects

Murray Grove es divideix en dues parts les quals tenen diferents propietaris, accessos i serveis. La planta baixa del conjunt dona cabuda a un gran espai destinat al comerç, dues entrades separades, botigues i una sala tècnica.

Per sobre la planta baixa trobem tres plantes d’habitatge social i, per sobre d’aquests, cinc plantes més d’habitatge privat. En total consta d’onze habitacions individuals, deu habitacions dobles, cinc triples i tres per a quatre persones. La quarta planta es la que marca la divisió en la tipologia de planta tipus, aquesta diferència també s’aprecia en façana.

Ascensors i escales de les plantes 1-3.

Comencen a la planta baixa i acaben a la 3a

Ascensors i escales de les plantes 4-9. Comencen a la planta baixa però no tenen accés a les plantes 1-3

Diagrama 13 Plantes tipus Murray Grove Font: Waugh Thistleton Architects Elaboració pròpia

(22)

Diagrama 14 Axonometria Murray Grove Font: Waugh Thistleton Architects

Les regulacions locals requerien que l’edifici residencial tingués una entrada separada pels pisos privats. Així doncs els arquitectes van fer una planta simètrica, aconseguint dues entrades idèntiques als dos extrems de l’edifici. Aquesta estratègia es consistent en la resta del disseny de l’edifici, de forma que la ubicació de l’ascensor i les escales per les primeres plantes és una i per a les següents l’oposada.

Avui en dia el més normal és que aquests edificis encara es construeixin amb formigó armat. D’haver sigut així, l’energia consumida per aixecar un edifici de 9 plantes hagués sigut aproximadament d’uns 125.000 kg de CO2. En canvi aquesta edificació, en ser de fusta, emmagatzema 185.000 kg de CO2 dins la seva estructura [15].

Estructura

Tant les parets de la façana com les divisòries a l’interior són estructurals. Tal i com ho descriuen els arquitectes, els habitatges s’organitzen com un rusc d’abelles que encerclen el nucli central format per l’ascensor i les escales. Aquesta peça central no està en contacte amb la resta de l’estructura per millorar les prestacions acústiques del conjunt.

Els fonaments i l’estructura en planta baixa estan fets amb formigó armat. Els enginyers estructurals van pensar que d’aquesta manera l’edifici estaria millor protegit davant d’humitats alhora que les diferencies de distribució entre la planta primera i la baixa es resoldrien millor. Tot i la base de formigó, de la primera a la novena planta l’estructura esta feta totalment amb panells de CLT amuntegats mitjançant el mètode de plataformes. Es tracta de panells verticals i horitzontals amb un gruix de 128 mm i 146 mm respectivament, tots ja prefabricats amb portes i finestres.

(23)

Segons el mètode de plataformes, els panells horitzontals es recolzen sobre un mínim de dues parets (cal recordar que totes son estructurals), per tant, són les parets les que dicten la dimensió i organització dels panells. Aquests són continus dins l’espai dels habitatges però s’interrompen quan es troben amb els espais públics. L’objectiu és obtenir el mínim possible de panells sense sobrepassar les dimensió màximes limitades pel transport.

Gràcies a la lleugeresa de la fusta aquestes plataformes poden arribar a doblar la distancia entre suports d’una construcció convencional o fins i tot acabar en voladís allà on no hi hagi paret per recolzar-s’hi. Aquesta disminució de càrrega conjuntament amb una major secció de recolzament dels elements verticals comporta a que l’esforç de compressió a la que està sotmesa l’estructura sigui generalment baix. Tot i així, el mètode de construcció mitjançant plataformes en combinació amb el canvi de distribució de les parets a la meitat de l’edifici fan que els panell horitzontals pateixin una compressió excessiva en el sentit perpendicular al gra de la fusta. Per resoldre aquesta sobrecàrrega s’opta per reforçar amb cargols aquests punts singulars.

Finalment, tot i que l’estructura de CLT és més cara que una estructura de formigó convencional, el total de costos resulta més econòmic. Per exemple, un edifici d’equivalent proporció de formigó tardaria uns 18 mesos en construir-se, en canvi Murray Grove es va finalitzar en poc mes de 12 mesos; la grua que aixecava els panells era mòbil, a diferència de les grues torre que s’utilitzen normalment; es va utilitzar una estructura exterior d’andami per fixar els panells per a l’acabat de façana, però no per construir l’estructura de fusta; per acabar, tota l’estructura de CLT va ser duta a terme per 4 treballadors que la van enllestir en 27 dies, repartits en nou setmanes [16].

Diagrama 15 Planta panells de CLT de Murray Grove Font: Waugh Thistleton Architects

Divisions entre habitatges

(24)

Diagrama 16 Esquerra: Secció d’un mur de façana; Dreta: Secció d’un mur del nucli d’ascensors Font: Trada

Resistència al foc

La fusta es un material que crema amb facilitat però alhora és un mal transmissor de calor. Tot i incinerar-se amb facilitat en contacte amb un incendi, la capa carbonitzada fa d’aïllament a les capes inferiors dels panells de CLT. Això significa que l’estructura resisteix les forces durant més temps ja que la secció disminueix lentament, exactament a un rati de 0,64 mm/min a les capes exteriors i de 0,76 mm/min per les altres capes [17]. A més, a diferència de les estructures de formigó armat, la fusta no perd capacitat portant a mida que s’escalfa, la dilatació no es significativa i el material deixa entreveure si està a prop de col·lapsar.

Les regulacions de resistència al foc a Gran Bretanya l’any 2008 demanaven complir amb 90min de servei estructural. Aquestes xifres es van aconseguir combinant els panells de CLT amb dues capes de pladur aïllants. El panell de CLT es va dissenyar per tal de resistir 30min i amb l’ajuda del pladur es va arribar al mínim establert [17].

Aïllament acústic

Aquest aspecte va ser de gran importància per als dissenyadors i conseqüentment hi van fer molta recerca. A les parets interiors dues plaques de pladur de 9 mm, encarregades de retenir el so aeri, recobreixen les capes de resistència al foc a banda i banda del panell de CLT. Els panells horitzontals, en canvi, estan coberts per una capa d’aïllament tèrmic, una solera de 55mm i acabats amb un terra de parquet. Per la part inferior un fals sostre format per un aïllament més acabat de fusta deixa un buit de 75mm [16]. Aquest conjunt ha de contenir el so d’impacte cap a les plantes inferiors.

Solera de 55 mm

Pladur de 9 mm

Fals sostre de 55 mm

(25)

Imatge 7 i 8 Esquerra: Distribució de parets; Dreta: Claus i eines senzilles Font: Trada Technolgy

Gràcies a la divisió del forjat en panells que es mouen de forma independent, l’aïllament acústic sobrepassa els requerits per les regulacions del govern de Gran Bretanya. Específicament l’absorció aconseguida davant el so aeri és de 55 dB en parets i de 53 dB en forjats, molt més que el mínim de 45 dB requerits [16].

Efectes a llarg termini

Uns dels efectes negatius que es poden produir en un edifici de fusta a llarg termini són els moviments deguts a la humitat i l’augment de la fletxa activa en la seva estructura. En el projecte de Murray Grove aquests moviments s’han intentat evitar col·locant les parets de forma que reparteixin les càrregues verticals de forma equivalent. S’ha procurat que els esforços de compressió no sobrepassin més de la meitat de la capacitat dels elements estructurals per evitar aquesta fletxa a llarg termini.

Finalment amb un estudi que calculava l’escurçament de la fusta degut a la pèrdua d’humitat, es va arribar a la conclusió que cada planta podria encongir-se 3 mm, donant un total de l’edifici de només 25 mm. Alhora, en no utilitzar un nucli central de formigó s’eviten moviments diferencials i els conseqüents problemes que poden causar [16].

Imatge 9 i 10 Col·locació d’una llosa de CLT Font: Trada Technolgy

(26)

Imatge 11 Composició Malmö Hus Font: Het Houtblad 40

B. Malmö Hus, Almere, Països Baixos Informació del projecte

Tipus d’edificació: Bloc residencial

Plantes: 5

Data de finalització: 2008

Ubicació: Almere, NL

Arquitecte/a: Tigchelaar architecten Enginyer estructural: Bartels Ingenieurs

Voor bouw en infra Proveïdor de fusta: Finnforest Holland Construcció: 1 any i mig

Pressupost: 6.000.000 €

Introducció

Malmö Hus és un bloc residencial de cinc plantes situat a Almere, construït completament amb fusta des del primer pis cap amunt, pioner als Països Baixos. Els panells CLT es van utilitzar per a les parets interiors i el nucli central, mentre que per les parets exteriors es va escollir treballar amb una estructura de marcs de fusta. Per als forjats es van encarregar uns taulers de CLT amb una extensió lliure de 7,5 metres de la marca KERTO.

Durant la construcció es van trobar diversos problemes que van endarrerir el temps de construcció mig any, portant el temps total de construcció a 1,5 anys. Fins i tot amb els retards, el temps de construcció va ser més ràpid que un edifici equivalent de formigó armat. Es va calcular que aquest edifici equivalent s’hagués completat en 2 anys.

La idea de fer un edifici de fusta als Països Baixos va sorgir quan els arquitectes de Tichelaar van fer una viatge a Suècia. Després de visitar l'exposició d'habitatges al barri sostenible de Bo01 (també anomenada "La ciutat del demà"), Tichelaar va quedar fascinat pel mètode de construcció de fusta escandinava i es va proposar de realitzar una edificació semblant als Països Baixos [18].

Malmö Hus compta amb 56 apartaments, dels quals quatre estan situats a la planta baixa per a persones amb diversitat funcional. Cada apartament té un traster individual situat a la planta baixa (típicament per poder-hi deixar al bicicleta) on també hi trobem un ampli pati central. A la part sud de l’edifici hi torbem una part corbada a

(27)

la façana que dona cabuda a sis “startups” i vuit tallers. L'ascensor i la caixa d'escales estan situats a la banda est i estan totalment fets de fusta. Per sobre dels trasters del costat nord una sèrie de passarel·les connecta l’edifici tancant el rectangle [18].

Estructura

El disseny inicial de Malmö Hus es tractava d’una estructura totalment feta de fusta.

Les autoritats locals però, no van permetre tirar endavant aquest disseny per causes de protecció davant d’incendis i van obligar a utilitzar un material petri per a la planta baixa. Per complir amb aquest requisits el disseny final incorporava un planta baixa de formigó armat i quatre pisos superiors de fusta.

Els panells de CLT utilitzats per a les parets interiors es divideixen en dos tipus: les parets que divideixen els habitatges i les parets dins dels habitatges, conjuntament formen l’estructura que suporta les càrregues de l’edifici. Per garantir una bona separació acústica entre els apartaments, les parets divisòries consten de dos panells CLT amb un gruix de 115 mm i una cambra d’aire de 60 mm [19]. Les parets dins dels habitatges tenen un gruix de 81 mm i són contínues al llarg de dues plantes (se li diuen parets estabilitzadores). A diferencia de les parets, els forjats no estan fets de fusta contralaminada, la qual resultava insuficient per abastar els 7,5 m de llum, sinó que es va optar per uns panells de xapa de fusta contralaminada sobre una sèrie de bigues de xapa de fusta laminada (és a dir, només en un sentit). Els panells horitzontals van de paret a paret i alhora estan connectats amb les parets estabilitzadores per transmetre forces horitzontals.

Parets divisòries Parets estabilitzadores

Llum de 7,5 m

Diagrama 17 Tipus de parets de CLT Font: Het Houtblad 40

(28)

Alguns dels problemes que van sorgir a l’obra es deuen a la transició precipitada entre la fase del disseny i la construcció. Les obres es van començar mentre el disseny encara estava en desenvolupament, obligant a tornar a dibuixar certs detalls i a canviar l’ordre de construcció. Finalment va resultar que bàsicament es va saltar la fase d'especificació de detalls constructius (al projecte executiu), això sumat a que les autoritats locals van notificar dels seus requisits addicionals de seguretat contra incendis en un estat tardà, va comportar a una allau d’errors.

El problema més important però, va ser el fet que l'estabilitat de l'edifici no podia ser adquirida pels ascensors i els nuclis d'escala, la qual cosa sí estava prevista en un principi. El replanteig va portar a la situació actual, on l’estabilitat estructural s’adquireix a través de les dues parets estabilitzadores a l’interior de cada habitatge.

Amb un gruix de 81 mm, una amplada de 3 metres i una alçada de dues plantes, els panells suposen una bona solució estructural, però influeixen negativament en l’aïllament acústic (aspecte que s’analitza més endavant). El resultat d’aquests errors va allargar el temps de construcció mig any [19].

Aïllament acústic

Durant la construcció del disseny inicial es van realitzar diverses mesures de so que van revelar el mal aïllament acústic de l'estructura. L’aïllament al so d’impacte era particularment deficient a les habitacions on es trobaven les parets estabilitzadores. Es van fer diversos ajustos al terra i a la paret estabilitzadora per tal de millorar l’aïllament acústic: una capa addicional d’anhidrita de 25 mm al terra flotant i una placa de guix de 12,5 mm addicional al sostre havien de resoldre el problema en el cas dels forjats (Diagrama 18).

Pel que fa a les parets estabilitzadores es van fer dos ajustaments diferents. En una de les ales de l'edifici, tots els revestiments ja estaven col·locats a les parets estabilitzadores, de manera que es van afegir un tauler de guix addicional de 12,5 mm a cada paret. A l’altra ala de l’edifici la col·locació del revestiment no estava tant avançada, de manera que, en lloc del tauler de guix original de 15 mm, es va col·locar un tauler de fibra de guix sobre una capa de llana de roca de 20 mm (Diagrama 19).

Diagrama 18 Esquerra: Secció paret divisòria inicial; Dreta: Secció paret divisòria adaptada Font: Het Houtblad 40

Tauler de guix addicional 12,5mm

Solera addicional de 25mm

(29)

Diagrama 19

Esquerra: Secció paret estabilitzadora inicial;

Dalt: Secció paret estabilitzadora adaptada (tipus A) Baix: Secció paret estabilitzadora adaptada (tipus B) Font: Het Houtblad 40

Un cop fets els ajustos es van realitzar noves mesures. Aquesta vegada les dades van mostrar una gran millora de l’aïllament acústic amb un màxim de 58 dB d’aïllament als so aeri i 54 dB per al so d’impacte. L'aïllament acústic al so aeri complia de sobres amb els requisits (6dB per sobre), però l'aïllament al so d'impacte no tenia cap marge i igualava el límit requerit. Es pot concloure que hagués sigut millor utilitzar panells de CLT més gruixuts per a les parets estabilitzadores per evitar canvis a última hora [18].

Resistència al foc

En el moment de la seva construcció les regulacions nacionals contra incendis només exigien a un edifici d’aquestes característiques que tingués una residència al foc de 90 minuts. Aquesta resistència es va aconseguir col·locant taulers de guix de 15 mm als sostres i dos de 10 mm al terra. Les parets també es revestien amb taulers de guix de 15 mm a les cares visibles, tant les estabilitzadores com les divisòries. La idea era deixar a la vista alguns panells de CLT per raons estètiques però malauradament, per complir amb les regulacions contra incendis, els panells havien de ser més gruixuts i conseqüentment sortien massa cars [18].

Capa de llana de roca 20mm

Tauler de guix amb separador 12,5 i 27mm

(30)

Imatge 12 Parets estabilitzadores continues Font: Houtwereld 2007 - 06

Imatge 14 Parets divisòries dobles Font: Houtwereld 2007 - 06

Efectes a llarg termini

El pla inicial consistia a utilitzar un material petri per als nuclis d'escala i ascensors, però per evitar moviments diferencials entre la fusta i els nuclis, els arquitectes van optar per utilitzar el CLT també per als nuclis. Tot i l’ús de la fusta al llarg de quatre plantes la deformació final total no sobrepassava els 8 mm, aconseguint un moviment de només 2 mm per planta [18].

(31)

C. HAUT, Amsterdam, Països Baixos

Informació del projecte

Tipus d’edificació: Torre residencial

Plantes: 21

Data de d’inici: 2016 Data de finalització: En procés

Ubicació: Amsterdam, NL

Arquitecte/a: Team V Architects Enginyer estructural: Arup

Proveïdor de fusta: Assmann Beraten + Planen AG

Construcció: 1 any i mig

Pressupost: Desconegut

Introducció

L’edifici HAUT és una de les propostes de construcció amb fusta més innovadores del món de la mà del despatx Team V Architectuur. Situat al barri Amstelkwartier d’Amsterdam, als Països Baixos, s’estima que la torre es completi a finals del 2021.

L’alçada màxima de 73 metres el converteix en el tercer edifici residencial de fusta més alt del món i el més alt dels Països Baixos.

La torre de 21 plantes es troba a la vora del riu Amstel i inclou 55 habitatges de tipologies molt variades, a més de zones comercials i petites empreses. El disseny del conjunt s’inspira en el seu nom, que ve del francès “Haut Couture” o arquitectura feta a mida. Ha estat dissenyat per oferir als possibles compradors l’opció d’alterar diversos aspectes de les unitats, com ara la mida del seu apartament, el número de plantes, la distribució i la ubicació dels espais de doble alçada, les galeries exteriors i els balcons.

En ser un edifici tan proper al mar, els arquitectes van optar per utilitzar una estructura híbrida combinant la fusta i el formigó prefabricat [20]. Així doncs, la planta baixa, la planta primera i el nucli central són de formigó armat, mentre que la resta dels 20 nivells són de fusta. Les façanes estan acabades amb grans finestres de triple vidre que generen electricitat amb la llum del sol.

Imatge 15 Composició HAUT Font: HAUT CV

(32)

A la planta baixa un espai de planta triangular anomenat Hortus està dissenyat per funcionar com un hivernacle durant els mesos més freds i acollirà jardins comunitaris, animant els residents a interactuar i participar. Aquesta zona també serà accessible per al públic en general, convidant als visitants del parc Somerlust que hi ha enfront.

Pel que fa a sostenibilitat, HAUT compta amb plaques solars a la coberta i façana; un recol·lector d’aigües pluvials i un altre que filtra aigües grises a la coberta; porta incorporades caixes per nius d’ocells i ratpenats; els sistemes de condicionament de la temperatura interior són altament eficients fins al punt de ser independents energèticament; gràcies a aquestes innovacions el projecte va obtenir el certificat BREEAM Outstanding, el més prestigiós de la gama britànica [20].

Estructura

Cal recordar que aquest edifici no està fet exclusivament amb fusta. A part dels fonaments i les dues plantes soterrani també la planta baixa i la planta primera estan fetes amb formigó armat abocat in-situ. Això es degut a l’alt nivell freàtic del Països Baixos en general, però específicament en aquesta zona propera al riu a Àmsterdam.

L’estructura a partir del segon nivell parteix de quatre elements principals: les parets de CLT, els forjats de CLT i formigó incorporat, les columnes de fusta encolada i el nucli central de formigó. Degut a l’alçada de 21 plantes i la forma geomètrica poc simètrica en planta, els arquitectes van decidir que una peça central de formigó seria la més adequada per evitar el moviment de torsió de l’edifici [20]. Tanmateix la quantitat d’aquest material es redueix a mesura que la torre creix en alçada.

5,7m 6m 6m 4,85m 4,85m 6m 6m

Diagrama 20 Planta tipus de l'edifici HAUS Font: Canal de Youtube de Team V Architectuur Elaboració pròpia

(33)

Diagrama 21 Estructura descartada d'acer Font: Canal de Youtube de Team V Architectuur Elaboració Pròpia

Diagrama 21 Nucli rígid de formigó

Font: Canal de Youtube de Team V Architectuur Elaboració Pròpia

Una opció que es va deixar de banda en la fase de disseny va ser l’ús de l’acer per estabilitzar el conjunt. Aquesta proposta consistia en crear també un nucli central de CLT que seria reforçada amb bandes metàl·liques per evitar que les parets es separessin les unes d’altres per esforços de flexió. Tot i que el disseny brindava l’oportunitat d’utilitzar més proporció de fusta, la quantitat d’acer que s’hagués hagut de produir hagués inclinat la balança d’emissions de CO2 de forma negativa.

El sistema de muntatge dels panells de CLT segueix el mètode d’apilonament per plataformes, on l’aspecte a tenir en compte és l’àrea del panell horitzontal que queda presa entre dues parets. Els enginyers d’HAUT resolen aquesta qüestió combinant els taulers de CLT amb una capa de formigó que s’estén fins als laterals, de manera que els punts de recolzament que tant pateixen sota aquesta pressió estan reforçats amb formigó. Les dimensions dels panells horitzontals poden arribar a fer 12 metres però la llum que han de cobrir no supera el 6 metres. En canvi la majoria de les parets fan 3 metres i en alguns punts poden fer 30 mm de gruix [20].