Into the Woods

[Originally published in RocaGallery.com. Versión en castellano sigue a continuación]

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Forget steel or concrete; or even carbon fibre. The most futuristic building material—which also happens to be the most ancient— is wood. Engineered wood, to be more precise, or wood made from bonding together small pieces of this natural renewable material. Of these new products, cross-laminated timber, or CLT, is the most revolutionary. It is already changing the way we build.

Traditionally, wood construction was limited by the size and shape of tree trunks. Large, even relatively tall buildings constructed centuries ago using huge old-growth timbers still exist today in northern Europe and Asia, but such timbers eventually became impossible to source in many places, let alone cultivate, so this method did not prove to be sustainable. In the late nineteenth century, the invention of glue-laminated timber enabled longer and curved structural members to be fabricated from younger timber, while platform and balloon frame construction using standard studs enabled speed and affordability, albeit with structural and fire-safety limitations.

The development of CLT in Austria and Germany the 1990s would change all that, however. CLT is a solid-wood structural panel made by gluing together slender lengths of lumber in oppositely orientated layers. The panels, forming entire wall, floor, and roof elements, are robot-cut in a factory to exact size before being delivered and fastened into place. The solidity and large size of a CLT panel (they can be up to 13.5 m in length) is precisely what lends it structural strength as well as resistance to fire. CLT panels are effectively full-scale versions of the card-stock or balsa-wood pieces used to craft architectural scale models, except mechanical fasteners are involved rather than glue. When used vertically, this most futuristic material represents, curiously, a return to the traditional load-bearing wall that went out with the rise of architectural Modernism. Move over, Le Corbusier.

Wood is renewable and sequesters CO2, meaning that its emissions footprint is actually carbon-negative (as long as it doesn’t burn or rot). In contrast, the manufacture of both steel and cement releases carbon in large quantities, due to the high heat required. Steel is at least re-usable and—failing that—recyclable, something that cannot be said for cast-in-place concrete. A growing problem with the global thirst for concrete is sand depletion. We are now consuming sand—mostly to make concrete—faster than the planet’s natural water cycle can produce it through erosion. (Desert sand is useless for construction as it is created by wind erosion, resulting in sand granules that are too round and smooth for use in concrete.)

Will growing use of CLT cause deforestation worldwide? Fortunately, CLT performs best when made with wood from young, quickly growing softwood trees harvested in managed forests. Since the invention of CLT, forests in Europe have actually expanded by 6%, according to the journal Science Direct. The global CLT market was worth USD 558.6 million in 2016, and is expected to reach USD 2.07 billion in 2025 according to market analyst Grand View Research.

CLT is no replacement for concrete foundations, of course, but above-ground it is increasingly seen as the building material that most optimally combines structural strength, fire resistance, and construction speed with sustainability. It is being increasingly specified for building projects in which wood would have been unthinkable only a decade ago. Unfortunately, CLT in buildings is typically covered with cladding to prevent exposure to moisture and sun, so we can’t readily perceive its growing use, at least from the outside.

The best time to see a building made of CLT is therefore while it is under construction, which is when I visited La Borda, a housing cooperative nearing completion in the Barcelona district of Sants-Montjuïc. Its architects, Lacol Arquitectura Cooperativa, in consultation with Miguel Nevado, an engineer specialised in wood structures, as well as sustainability consultants Societat Orgànica, set out to design housing that would be as energy-efficient, affordable, flexible and sociable as possible. Working closely with La Borda’s future inhabitants, Lacol selected CLT for its environmental benefits as well as its fast speed of construction (although in the end the project has taken longer to complete than expected due to bureaucratic hurdles).

The use of CLT on this project enabled several unique design features. Dwelling units capable of being adapted to different needs over time, for example, are made possible by the spanning capacity of CLT decks as well as the generous openings that a CLT load-bearing wall tolerates. The most unique social and climactic feature of La Borda is a central atrium encircled by galleries providing access to dwellings on every floor. The CLT structure minimises thermal bridging at exterior balconies and galleries thanks to the insulating properties of wood. The atrium features, moreover, a greenhouse roof (designed in consultation with PAuS architects Coque Claret and Dani Calatayud) that automatically shuts when sensors detect high winds, low temperatures or rain, converting the atrium from a naturally cooling thermal chimney in summer into a winter greenhouse that passively pre-warms air before it enters the dwelling units, additionally saving energy during the building’s lifetime.

Just as the invention of steel and reinforced concrete changed architecture radically at the turn of the previous century, so cross-laminated timber is set to do in this one. A space-race to build the tallest ‘woodie’ is already underway, with an 18-storey student residence at the University of British Columbia in Vancouver holding the current record, though is will be dwarfed if a 70-storey 90% wood skyscraper planned for Tokyo is actually built. Plus ça change…

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En el bosque

Olvídense del acero y del hormigón, o incluso de la fibra de carbono. El material de construcción más innovador es también el más antiguo: la madera o, para ser más precisos, la madera de ingeniería, es decir, la madera hecha a partir de la unión de pequeñas piezas de este material natural renovable. De estos nuevos productos, la madera contralaminada, o CLT, es el más revolucionario. De hecho, ya está cambiando la manera de construir.

Tradicionalmente, la construcción con madera se veía limitada por el tamaño y la forma de los troncos de los árboles. Grandes edificios, incluso relativamente altos, construidos hace siglos con enormes troncos de árboles muy antiguos todavía sobreviven en el norte de Europa y Asia. Con el tiempo, en muchos sitios se hizo imposible encontrar árboles adecuados para este fin – y ya ni hablemos de cultivarlos –, por lo que este método dejó de ser sostenible. A finales del siglo XIX el nuevo sistema de encolar láminas de madera permitió fabricar piezas estructurales más largas y curvadas provenientes de madera de árboles más jóvenes. Mientras, los sistemas de construcción Platform Frame o Balloon Frame mediante montantes estándares permitieron aumentar la rapidez de construcción y reducir los precios, a pesar de sus limitaciones estructurales y de prevención contra incendios.

El desarrollo del CLT en Austria y Alemania en los noventa cambió todo este panorama. El CLT es un panel estructural de madera sólida fabricado encolando tablas de madera en capas y cruzadas entre las mismas. Un robot corta en una fábrica los paneles a la medida exacta que se necesita para formar muros, suelos y cubiertas; después se entregan en el sitio de construcción y se ensamblan ahí para formar la estructura. La solidez y el gran tamaño de un panel de CLT (puede llegar a los 13,5 metros de longitud) es precisamente lo que le confiere una gran estabilidad, además de  resistencia al fuego. Los paneles de CLT son versiones a gran escala de las hojas de cartulina y las láminas de madera de balsa que se utilizan en las maquetas de arquitectura, excepto en que para las uniones se usan cierres mecánicos en vez de cola. Puestos en vertical, este innovador material representa, curiosamente, un regreso al muro de carga tradicional que dejó de utilizarse con el auge de la modernidad arquitectónica. Le Corbusier, deje sitio y apártese.

Dada la preocupación por el cambio climático, el descubrimiento del CLT no podía ser más oportuno. La madera es un material renovable y absorbe CO2, lo que quiere decir que su huella de carbono es, de hecho, negativa (siempre y cuando no se incendie ni se pudra). Por contra, al fabricar acero y hormigón se libera carbono en grandes cantidades debido al alto nivel de combustión que se necesita. El acero, como mínimo, es reutilizable y, a falta de esto, reciclable, algo que no se puede decir del hormigonado in situ. Un problema creciente derivado de la demanda mundial de hormigón es la disminución de la arena disponible. Actualmente consumimos arena –mayoritariamente para fabricar hormigón– más rápidamente de lo que el ciclo natural del agua puede producir con la erosión, y la arena del desierto no es adecuada para la construcción puesto que se ha formado por la erosión del viento y los gránulos de arena son demasiado redondeados y lisos para fabricar hormigón.

Pero ¿puede el aumento del uso del CLT ser una de las causas de la deforestación en el mundo? Afortunadamente, el CLT funciona mejor cuando se fabrica a partir de árboles jóvenes, de rápido crecimiento que se cultivan en bosques controlados. Desde la invención del CLT, los bosques en Europa han aumentado un seis por ciento, según la revista Science Direct. En 2016 el CLT tenía un valor de mercado de 558,6 millones de dólares y se espera que llegue a los 2.000 millones de dólares en 2025, según los analistas Grand View Research.

El CLT no es un sustituto para la cimentación en hormigón, por supuesto, pero en la superficie se utiliza cada vez más como material de construcción que combina de forma óptima la fuerza estructural, la resistencia al fuego y la velocidad de construcción con la sostenibilidad. Cada vez más se especifica como material en proyectos de construcción en los que la madera hubiera sido impensable solo hace una década. Por desgracia, el CLT normalmente se cubre con un revestimiento para evitar la exposición a la humedad y al sol, lo que impide apreciar el incremento de su uso desde el exterior.

El mejor momento para observar el uso del CLT en un edificio es mientras está en construcción, que fue precisamente cuando visité La Borda, una cooperativa de viviendas en el distrito de Sants-Montjuïc en Barcelona. Sus arquitectos, Lacol Arquitectura Cooperativa, con la asesoría de Miguel Nevado, un ingeniero especialista en estructuras de madera, además de los asesores de sostenibilidad Societat Orgànica, se propusieron diseñar unas viviendas lo más eficientes posible energéticamente, asequibles, flexibles y sociales. Lacol escogió el CLT por sus beneficios medioambientales además de la rapidez de construcción (aunque al final el proyecto ha tardado más de lo previsto en completarse debido a los obstáculos burocráticos).

El uso del CLT en este proyecto permitió afrontar características de diseño únicas. Las unidades de vivienda pueden adaptarse a las diferentes necesidades cambiantes con el paso del tiempo; por otro lado, el CLT permite grandes luces además de tolerar aberturas generosas en un muro de carga. Pero la característica social y climática más distintiva de La Borda es un atrio central rodeado de galerías que proporcionan el acceso a las viviendas en cada planta. La estructura de CLT minimiza el puente térmico en los balcones exteriores y galerías gracias a las propiedades aislantes de la madera. Además, el atrio cuenta con una cubierta de invernadero (diseñada en colaboración con los arquitectos de PAuS, Coque Claret y Dani Calatayud), que se cierra automáticamente cuando los sensores detectan vientos fuertes, bajas temperaturas o lluvia, lo que convierte este atrio en una chimenea de refrigeración natural en verano y en un invernadero en invierno, que calienta pasivamente el aire antes de que entre en las viviendas, con lo que se ahorra energía durante la vida del edificio.

Si bien la invención del acero y el hormigón armado modificó radicalmente la arquitectura a finales del siglo XIX y principios del XX, la madera contralaminada está haciendo lo mismo en la actualidad. La carrera para construir el edificio de madera más alto ya está en marcha. De momento este récord lo ostenta una residencia de estudiantes de 18 plantas en la Universidad de la Columbia Británica, en Vancouver, aunque quedará pequeña si llega a construirse en Tokio un rascacielos de 70 plantas construido en un 90 por ciento con madera.

[traducción: RocaGallery.com]

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