Estructura híbrida multipisos sin vigas

Un nuevo sistema de construcción 

El Ayuntamiento de Kirchheim unter Teck (Baden-Württemberg) ha adoptado un plan de protección del clima con el objetivo de reducir sus emisiones de CO2 en un 37 % en un plazo de 20 años. Un nuevo edificio de oficinas municipales, construido en gran parte de madera, contribuirá a alcanzar este objetivo. Para realizarlo, se ha utilizado, por primera vez en Alemania, un sistema de construcción sin vigas, con una amplia separación entre pilares (× 7x5 m) y una capacidad de carga de 1000 kN por pilar.  

El edificio de tres plantas, ubicado en la zona industrial de Bohnau, debería reunir bajo un mismo techo a todos los departamentos del ayuntamiento, que hasta ahora estaban distribuidos en diferentes edificios. El inmueble es un ejemplo perfecto de construcción híbrida: el núcleo y el semisótano son de hormigón, mientras que las plantas superiores son de madera laminada cruzada (CLT) con estructura pilar-forjado. Las paredes, no portantes, se han realizado con una estructura ligera de madera (timber frame). 

«En Alemania, este nuevo edificio es, de hecho, el primero que se ha realizado con un sistema de pilar y forjado, sin vigas», dijo Uwe Ruckgaber, del estudio de arquitectura Bankwitz, durante la inauguración de las obras en julio de 2023. Bankwitz se encargó de diseñar el proyecto y de planificar la construcción de madera. Las razones por las que los proyectistas y los clientes optaron por una técnica de construcción todavía poco utilizada fueron sus numerosas ventajas: esta tecnología de construcción permite grandes luces y una retícula de soporte de hasta 7x7 m, con la consiguiente flexibilidad no solo en la disposición de los sistemas eléctricos y de ventilación, sino también para mover las paredes divisorias interiores y, por lo tanto, crear un gran vestíbulo en la planta baja y amplias salas de reuniones. Otras ventajas de una construcción sin vigas, que se hacen evidentes a medida que aumenta el tamaño de los edificios, son la facilidad para crear sectores contras incendios en grandes superficies y la reducción de la altura del suelo y, por lo tanto, de la superficie de la fachada y de sus costes. 

El responsable del proyecto estructural del estudio Furche Geiger Zimmermann Tragwerksplaner conoció el potencial de esta técnica de construcción durante un seminario sobre madera en Rothoblaas, la incorporó al diseño y convenció a los arquitectos del estudio de arquitectura Bankwitz. Desde el principio, el cliente quería una obra innovadora y sostenible de madera. 

Desde el punto de vista arquitectónico, el proyecto del estudio Bankwitz evita, en la medida de lo posible, los revestimientos: el hormigón a vista y los techos de CLT, también a vista, contribuyen a ahorrar recursos y a crear una estética de transparencia en el edificio. 

Construcción de madera con luces similares a las de hormigón armado 

La idea de un forjado de CLT sostenido por unos pocos puntos de apoyo, sin vigas y con una luz lo más amplia posible, como en el caso del hormigón armado, fue desarrollada en la Universidad de Innsbruck. En colaboración con Rothoblaas se creó el conector para pilares SPIDER, presentado por primera vez al público en general en el Foro Holzbau de Garmisch. En cuanto a la conexión de los paneles de CLT de los forjados, se probaron varias soluciones. Al final, se optó por el sistema TC FUSION de Rothoblaas, que conecta los paneles mediante tornillos roscados y una colada de hormigón armado. La elección recayó en el sistema Rothoblaas porque cuenta con una evaluación técnica europea (ETA) del Instituto Austriaco de Tecnología de la Construcción (OIB). 

Los forjados del nuevo edificio de Kirchheim se apoyan sobre ocho pilares de madera laminada de abeto (300x300x2800 mm), dispuestos sobre una retícula de 7x5 m. La conexión de los pilares al forjado se realizó de dos maneras: en la zona interna del forjado, donde se presentan mayores cargas, se utilizó el conector en versión reforzada SPIDER, con seis brazos fijados con 48 tornillos todo rosca VGS. En la zona periférica del forjado se pudo evitar el uso de conectores reforzados y se utilizaron conectores PILAR. Sin embargo, se usaron tornillos de refuerzo VGZ de 45° para asegurar la resistencia al rolling-shear del forjado en las zonas de apoyo puntuales de los forjados a las columnas. 

Las uniones de hormigón del forjado desaparecen en el suelo, cubiertas por una mezcla de relleno que cumple con los requisitos de aislamiento acústico y contra incendios y permite reducir las vibraciones. Además, se colocaron láminas fonoaislantes de lana de roca y una solera de cemento rápido con calefacción por suelo radiante (temperatura de ida 38 °C). Los paneles de CLT en la planta baja y en el primer piso tienen un espesor de 240 mm, mientras que en la cubierta tienen un espesor de 200 mm. La capa inferior de los paneles de siete capas que componen el forjado, de aproximadamente 14 m de largo, se hizo de una calidad adecuada para poder dejarse a la vista. Los paneles de CLT fueron fabricados por HolzBauWerk Schwarzwald. A los paneles se les atornillaron barras roscadas con intereje variable de 25 cm por una profundidad de aproximadamente 50 cm en el panel CLT y de 23 cm en el hormigón. Toda la construcción de madera para este proyecto fue realizada por la empresa Holzbau Layh. 

Implementación práctica del plan de protección del clima 

Con la ejecución de la envolvente de madera, el edificio supera en más de un 25 % los requisitos de la norma KfW-55. La cubierta plana está aislada con lana mineral y recubierta en gran parte con vegetación. Este favorece la retención del agua de lluvia y actúa como aislante en invierno y como protección solar en verano, con lo cual se mejora el ahorro de energía. La capacidad de refrigeración de la vegetación aumentará también la eficiencia del sistema fotovoltaico de la cubierta. Las paredes exteriores cumplen con los requisitos contra incendios F 60-B y están hechas de madera, mientras que las paredes interiores cumplen con los requisitos contra incendios REI 60. Un sistema de ventilación con recuperación del 80 % de calor garantiza el intercambio de aire necesario en el edificio y reduce las pérdidas térmicas. En verano, un sistema con bomba de calor de agua salada permite obtener un efecto refrigerante a través del suelo. La bomba de calor está alimentada mediante un sistema fotovoltaico específico. Los costes de inversión para el proyecto de construcción ascienden, según el estado de planificación de 2022, a aproximadamente 5 millones de euros. La construcción del sistema de calefacción se financió con unos 166.000 euros de la Oficina Federal de Economía y Control de las Exportaciones (abreviado BAFA), mientras que la construcción de madera se financió con unos 200.000 euros del programa "Holz Innovativ Programm (HIP)" del Ministerio de Agricultura, Desarrollo Rural y Protección del Consumidor de Baden-Württemberg (MLR). También se solicitó una línea de crédito otorgada por el Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) en el marco del programa de financiación "Energieeffizientes Bauen".