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Madera laminada encolada

Madera laminada encolada

La madera laminada encolada , también abreviada como glulam , es un tipo de producto de madera de ingeniería estructural constituido por capas de madera dimensional unidas entre sí con adhesivos estructurales duraderos y resistentes a la humedad. En América del Norte, el material que proporciona las laminaciones se denomina material laminado o material laminado .

Antecedentes

Al laminar varias piezas de madera más pequeñas, se fabrica un solo miembro estructural grande y fuerte a partir de piezas más pequeñas. Estos miembros estructurales se utilizan como columnas verticales, vigas horizontales y arcos. Glulam se produce fácilmente en formas curvas y está disponible en una variedad de especies y apariencias. Las conexiones generalmente se realizan con pernos o tacos de acero y placas de acero.

Glulam optimiza los valores estructurales de la madera, que es un recurso renovable. Debido a su composición, se pueden fabricar grandes miembros de glulam a partir de una variedad de árboles más pequeños cosechados de bosques y plantaciones de segundo crecimiento. Glulam proporciona la resistencia y versatilidad de los grandes miembros de madera sin depender de las maderas aserradas sólidas que dependen del viejo crecimiento. : 3 Al igual que con otros productos de madera de ingeniería, reduce la cantidad total de madera utilizada en comparación con las maderas macizas aserradas al disminuir el impacto negativo de los nudos y otros pequeños defectos en cada tablero de componentes.

La madera laminada tiene mucha menos energía incorporada que el hormigón armado y el acero, aunque conlleva más energía incorporada que la madera maciza. Sin embargo, el proceso de laminado permite que la madera se use para tramos mucho más largos, cargas más pesadas y formas más complejas que el hormigón armado o el acero. Glulam es una décima parte del peso del acero y una sexta parte del peso del concreto; la energía incorporada para producirlo es una sexta parte de la de una resistencia de acero comparable. Glulam se puede fabricar en una variedad de formas, por lo que ofrece a los arquitectos libertad artística sin sacrificar los requisitos estructurales.

La alta resistencia y rigidez de las maderas laminadas permiten que las vigas y arcos de glulam se extiendan a grandes distancias sin columnas intermedias, lo que permite una mayor flexibilidad de diseño que con la construcción tradicional de madera. El tamaño está limitado solo por las limitaciones de transporte y manipulación.

Historia

En general, se reconoce que una de las primeras estructuras de techo glulam aún en pie es la sala de reuniones del King Edward VI College, una escuela en Bugle Street, Southampton, Inglaterra, que data de 1866, diseñada por Josiah George Poole. El edificio es ahora la Oficina de Registro de la Sala de Matrimonios de Southampton.

Ahora se cree que dos iglesias en Northumberland tienen los primeros usos existentes: Holy Trinity, Cambo (1842), y Holy Trinity, Horsley (1844), y cuatro iglesias Merseyside de la década de 1850 también tienen maderas laminadas: St Mary, Grassendale, St Luke, Formby , San Pablo, Tranmere y Holy Trinity en Parr Mount, St Helens ..

El primer uso industrial patentado fue en Weimar, Alemania. En 1872, Otto Hetzer estableció un aserradero de vapor y un negocio de carpintería en Kohlstrasse. A partir de 1892, sacó una serie de patentes, incluida una para una cubierta de piso de madera ventilada que podría apretarse lateralmente después de la instalación, para compensar la contracción. Hetzer continuó patentando varios sistemas ingeniosos, pero el primero de ellos que se podía comparar con el glulam horizontal estandarizado posteriormente se otorgó en 1906. Esto implicó columnas verticales que pasaron a zonas de aleros laminados pegados curvos, y luego se convirtieron en vigas inclinadas, todo en una sola Unidad laminada. Cada componente, unido bajo presión, comprendía tres o más laminaciones dispuestas horizontalmente. El resultado fue el primer portal glulam. En 1909, los consultores de ingeniería suizos Terner & Chopard compraron permiso para usar la patente de Hetzer y emplearon glulam en varios proyectos. Estos incluían la distintiva cúpula del techo en forma de campana del antiguo Instituto de Higiene, Zurich (1911), ahora el edificio principal de la Universidad de Zurich. La tecnología llegó a Norteamérica en 1934 cuando Max Hanisch, Sr., que había trabajado con Hetzer a principios de siglo, formó la firma Unit Structures en Peshtigo, Wisconsin, para fabricar madera laminada encolada estructural. El primer edificio en los Estados Unidos en utilizar madera laminada encolada estructural fue un gimnasio escolar en Peshtigo.

Un desarrollo significativo en la industria del glulam fue la introducción del adhesivo de fenorresorcinol completamente resistente al agua en 1942. Esto permitió que el glulam se usara en ambientes exteriores expuestos sin preocuparse por la degradación de la glulina. El primer estándar de fabricación estadounidense de glulam fue publicado por el Departamento de Comercio en 1963.:4

El techo del museo Centre Pompidou-Metz en Francia se compone de dieciséis kilómetros de madera laminada encolada. Representa un hexágono de 90 metros de ancho con una superficie de 8,000 m². El motivo de madera laminada pegada forma unidades de madera hexagonales que se asemejan al patrón de trabajo de bastón de un sombrero chino.

Fabricar

Está hecho de madera dimensional; Trued, terminado y pegado en las caras; con el grano tendido paralelo a las capas superiores e inferiores. La madera individual se selecciona y se coloca de acuerdo con los defectos y la estructura del grano para maximizar la integridad estructural. Se puede hacer para aplicaciones rectas, curvadas y dobladas / arqueadas, y otros arreglos. Está disponible en dimensiones estándar y tamaños personalizados.

Glulam versus acero

Un estudio de caso de 2002 que comparó el uso de energía, las emisiones de gases de efecto invernadero y los costos de las vigas del techo descubrió que se necesitan 2-3 veces más energía y 6-12 veces más combustibles fósiles para fabricar vigas de acero que para fabricar vigas de madera laminada. Comparó dos opciones para una estructura de techo de un nuevo aeropuerto en Oslo, Noruega: vigas de acero y vigas de madera de abeto laminado. El ciclo de vida de las emisiones de gases de efecto invernadero es menor para los haces de glulam. Si se queman al final de su vida útil, se puede recuperar más energía de la utilizada para fabricarlos. Si se depositan en los vertederos, las vigas de glulam son una alternativa peor que el acero debido a la emisión de metano. Un estudio más reciente de la Universidad Tecnológica de Chalmers no fue tan optimista. Sin embargo, demostró que si bien las emisiones absolutas de efecto invernadero dependen en gran medida del método utilizado para calcularlas, el perfil ambiental del glulam es típicamente tan bueno o mejor que el acero en una aplicación estructural de ejemplo. El costo de las vigas de glulam es ligeramente menor que las vigas de acero.

Desarrollos tecnológicos

Pegamentos de resina

Cuando la madera laminada encolada se introdujo en la tecnología de la construcción a principios del siglo XX, las colas de caseína, que son impermeables pero tienen bajas resistencias al corte, se utilizaron ampliamente. Las juntas con colas de caseína tenían fallas de desprendimiento debido a tensiones inherentes en la madera. La invención de las colas de resina sintética de curado en frío en 1928 ("Kaurit") resolvió estos problemas: las colas de resina, que son económicas y fáciles de usar, son impermeables y permiten una alta resistencia adhesiva. El desarrollo de colas de resina contribuyó al amplio uso de la construcción de madera laminada encolada.

Articulaciones de los dedos

El uso de las articulaciones de los dedos con glulam permitió la producción de vigas y columnas de glulam a gran escala. Las articulaciones de los dedos glulam se desarrollaron para proporcionar un área de superficie amplia para pegar. Las máquinas automáticas de unión de dedos ayudan a cortar las articulaciones de los dedos, conectarlas y pegarlas bajo presión, lo que permite una unión fuerte y duradera, capaz de transportar cargas elevadas comparables a la madera natural con la misma sección transversal.

Control numérico por computadora

La fabricación controlada por computadora (CNC) permite a los arquitectos y diseñadores cortar madera laminada encolada en formas inusuales con un alto grado de precisión. Las máquinas herramienta CNC pueden utilizar hasta cinco ejes, lo que permite procesos de socavado y vaciado. Las máquinas CNC rentables tallan el material utilizando herramientas mecánicas, como un enrutador.

Utilizar

Estructuras deportivas

Las estructuras deportivas son una aplicación particularmente adecuada para techos de madera laminada de gran envergadura. Esto es respaldado por el peso ligero del material, combinado con la capacidad de proporcionar grandes longitudes y grandes secciones transversales. La prefabricación se emplea invariablemente, y el ingeniero estructural necesita desarrollar declaraciones de método claras para la entrega y el montaje en una etapa temprana del diseño. El PostFinance Arena es un ejemplo del techo de un amplio estadio deportivo que utiliza arcos de glulam que alcanzan hasta 85 metros. La estructura fue construida en Berna en 1967, y posteriormente ha sido renovada y ampliada. El Coliseo de Antiguos Alumnos de la Universidad del Este de Kentucky se construyó en 1963 con los arcos laminados pegados más grandes del mundo, que abarcan 308 pies, 3 1/2 pulgadas.

El techo del Óvalo Olímpico de Richmond, construido para eventos de patinaje de velocidad en los Juegos Olímpicos de Invierno de 2010 en Vancouver, Columbia Británica, presenta una de las estructuras de madera de mayor altura del mundo. El techo incluye 2.400 metros cúbicos de madera de abeto Douglas en vigas de madera laminada. Un total de 34 postes de madera laminada de cedro amarillo sostienen los voladizos donde el techo se extiende más allá de las paredes.

Anaheim ICE, ubicado en Anaheim, California, también es un ejemplo del uso de madera laminada encolada. Disney Development Company deseaba construir una pista de hielo estética con menos costo, y el glulam era uno de los materiales más calificados para cumplir con los requisitos del propietario. El arquitecto Frank Gehry sugirió un diseño con grandes vigas de glulam de pino amarillo de doble curvatura, y la pista de hielo se construyó en 1995.

Puentes

Las vigas de madera laminada tratadas a presión o las maderas fabricadas a partir de especies de madera naturalmente duraderas son muy adecuadas para crear puentes y estructuras frente al mar. La capacidad de la madera para absorber las fuerzas de impacto creadas por el tráfico y su resistencia natural a los productos químicos, como los utilizados para descongelar carreteras, lo hacen ideal para estas instalaciones. Glulam se ha utilizado con éxito en puentes peatonales, forestales, de carreteras y ferroviarios. Un ejemplo en América del Norte de un puente de madera laminada es en Keystone Wye, Dakota del Sur, construido en 1967. El Puente da Vinci en Noruega, terminado en 2001, está construido casi por completo con madera laminada.

El Puente Peatonal Kingsway en Burnaby, Columbia Británica, Canadá, está construido de concreto colado en el lugar para los pilares de soporte, acero estructural y glulam para el arco, una plataforma para caminar de hormigón prefabricado postensado y varillas de soporte de acero inoxidable que conectan el arco a la cubierta para caminar.

Edificios religiosos

Glulam se utiliza para la construcción de instalaciones de usos múltiples, como iglesias, edificios escolares y bibliotecas, y la Catedral de Cristo la Luz en Oakland, California, es uno de los ejemplos de una forma de mejorar el efecto ecológico y estético. Fue construido como el reemplazo de la Catedral de San Francisco de Sales, que quedó inutilizable debido al terremoto de Loma Prieta en 1989. El edificio en forma de Vesica Piscis de 21,600 pies cuadrados de ancho y 110 pies de alto formó el marco con un viga de madera laminada encolada y esqueleto de varilla de acero cubierto con una piel de vidrio. Teniendo en cuenta la forma convencional de construcción con marco de momento de acero o hormigón armado, esta caja combinada de lamina y acero se considera una forma avanzada de realizar la economía y la estética en la construcción.

Otro

La estructura de glulam más alta del mundo se ha construido en Brumunddal, Ringsaker, Hedmark, Noruega, es un edificio de 18 pisos.

La madera laminada es un componente importante en los sistemas de construcción a prueba de huracanes. Las casas de troncos resistentes a huracanes de categoría 5 están construidas con madera laminada