Estructuras livianas modulares con madera y conexiones de acero inoxidable
Lunes, 07 Julio, 2025En el número 426 de Cimbra, la revista técnica del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas, analizamos el problema de la vivienda y la construcción de estructuras livianas modulares con madera y acero inoxidable. Además, se resuelve el problema de los suministros con energÃas renovables en un intento de mejora del sector y de cubrir las necesidades sociales en torno al derecho a un techo digno.
Introducción
España, por su clima diverso, demanda el uso de construcciones que se adecuen al mismo y permitan la estadÃa permanente o temporal en cualquier estación, región y uso urbanÃstico permitido por los Planes de Desarrollo UrbanÃstico Local (PDUL) designados por cada ayuntamiento.
Por el cambio climatológico mundial, que actualmente se está presentando, los estudios realizados han concluido que es prioritario generar espacios con construcciones confortables y adecuadas con materiales y energÃas renovables.
AsÃ, España, a través de los organismos competentes, ha emitido una convocatoria general para organismos públicos y empresas privadas para la realización de propuestas viables, sostenibles, versátiles y accesibles al público, con el fin de disponer de ellas a corto plazo y a costos bajos. Todo ello, en comparación a sistemas estructurales convencionales, ya existentes en el mercado y de producción propia española, europea o de paÃses con acuerdos bilaterales.
Se busca, en resumen, el uso de materiales constructivos de nueva tecnologÃa, sostenibles, de fácil colocación y montaje, de producción nacional y para la reducción de tiempos de construcción.
En consonancia y motivado a lo expuesto anteriormente, se hizo un estudio de dichas demandas y necesidades, para seleccionar un sistema constructivo liviano, resistente y sencillo en construcción, utilizando los materiales disponibles por empresas existentes en España.
Propuesta constructiva
AsÃ, el sistema diseñado bajo los códigos respectivos propuestos por el comité técnico para edificaciones CTE en madera es DB-SE-M. Bajo las acciones externas y variables de viento, según el mapa de zonificación español AN/UNE-EN 1991-1-4, presenta un buen comportamiento resistente y deformaciones axiales y a flexión dentro de los rangos permitidos en el código reseñado. En cuanto a la durabilidad de la madera GL 24H maciza, tratada e inmunizada, cumple con los requerimientos propuestos en código EN 351-1.
Las conexiones de unión entre los elementos de madera (vigas corona con columnas y columnas ancladas a la losa de fundación en hormigón) son de acero inoxidable INOX 304 o 356, al igual que los pernos de sujeción (conexión metálica con madera y plancha base de conexión con losa de fundación). Según el ambiente, que induzca corrosión en los metales y en caso de baja humedad (sin cloruros Cl ó sulfatos SO4), se usará acero zincado o galvanizado SZn.
El sistema de fundación en condiciones generales y dado el tipo de estructura liviana planteada y las solicitaciones que transmitir al suelo son bajas para la capacidad portante del mismo.
En las condiciones más desfavorables, con geologÃa de suelos blandos o rocas meteorizadas, dicha losa de fundación será del tipo “placa flotante†como fundación directa superficial, en Hormigón Rc = 20 a 25 Mpa según artÃculo 33.4 del Código Estructural. Este se reforzará con fibras PVC, metálicas o mallas electrosoldadas 6 a 9 mm, Fy=500 MPa y con aditivos para hacerlo hidrófugo y/o anticongelante, según la zona geográfica de España.
Se presentará con espesor ajustado al tipo de suelo, pudiendo diseñarse como losa rÃgida o flexible, bien sea con vigas planas o altas monolÃticamente incorporadas al conjunto (en ambas direcciones con los ejes que definen los alineamientos de los anclajes de las columnas).
En caso de implantar los módulos livianos en orillas de playa con arenas sueltas, estos serán de permanencia temporal, por lo cual pueden instalarse y desinstalarse convenientemente. El anclaje de placas base será en cabezales, cónicos, piramidales o semiesféricos. Estos permiten transmitir los esfuerzos uniformemente y con asentamientos permisibles, lo cual no compromete las deformaciones axiales y su transmisión al conjunto de estructura de techo. Esto se debe al tipo de conexiones entre los elementos estructurales cuyo comportamiento son del tipo rótula o articulación elasto-plástica.
El uso de los módulos estructurales es variable en área y versátil, ya que se adapta a la geo-topografÃa de las diversas regiones. Estos módulos sirven, fundamentalmente, para generar espacios de sombra y frescos de manera permanente o por periodos en estación de verano, fundamentalmente en zonas de playa en todas las costas de España, incluyendo archipiélagos. El sistema podrá exportarse en la comunidad europea, ajustándose a los Eurocódigos y siempre empleando los materiales disponibles en cada paÃs.
La geometrÃa planteada permite emplear un área 60% mayor de la planta techo con respecto a la planta fundación, proporcionado por una inclinación de 10 grados con la vertical bidireccional de las columnas.
Como uso residencial, al igual como uso turÃstico, la estructura diseñada se puede adecuar a las demandas del cliente o ente solicitante. Se propone, asÃ, el uso de materiales aislantes para las variables estaciones climáticas y los servicios con tecnologÃas renovables, tales como paneles solares para suministro eléctrico y pozos de perforación a nivel freático permanente para el suministro de agua potable.
La cubierta de techo será con panel-sandwich aligerado con espesores variables 45 a 65 mm., existentes en el mercado y seleccionados según la región y su clima para generar aislamiento térmico y con apariencia simulada a tejas.
Las paredes de pladur, por su parte, se presentan en roca de espesor 15 mm en fachada exterior, con acabado similar a las construcciones existentes y ajustadas a la arquitectura planteada en las variables urbanas del PDUL de cada ayuntamiento y su patrimonio cultural.
Internamente, se emplea pladur para interiores, con espesores entre 6 a 10 mm. Entre ambos elementos de pladur externo e interno, distanciados y ajustados a la dimensión de columnas con diámetro entre 100 a 150 mm, se coloca una lana de fibra aislante o poliuretano expandido inyectado. Los servicios de suministro eléctrico, telecomunicaciones, agua potable, aguas servidas, gas u otros, serán dispuestos en la cámara aislante entre dichos elementos.
En cuanto a los suministros, se planifica mitigar con energÃas renovables ya existentes: parques eólicos y paneles solares en el caso de pequeñas poblaciones.
Autor. Manuel Pose Tato, Ingeniero Técnico de Obras Públicas e Ingeniero Civil.
