Paneles De Madera Cruzada (CLT)

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Paneles de Madera Cruzada (CLT)Authored by Henry Quesada, Professor and Extension Specialist; Sailesh Adhikari, Research Associate, and Robert Smith,professor. Department of Sustainable Biomaterials, Virginia Tech.¿Qué son los paneles demadera cruzada (CLT)?Paneles de madera cruzada o CLT (del inglés Crosslaminated Timber) se forman usando madera sólidao compuesta en capas donde los elementos de cadacapa se colocan a 90 grados una de la otra. Unnúmero impar de capas, de 3 a 7 por panel, es elformato de fabricación más común. Algunasempresas europeas usan hasta 9 capas. Pegamento,clavos, o clavijas de madera se usan para sujetar lasláminas o capas de los paneles CLT.edificios y el criterio de manufactura está reguladoen Canadá y EEUU por el estándar APA-PRG 320.Los paneles CLT no-estructurales se pueden fabricarde cualquier especie maderable y estos se diseñan yfabrican de acuerdo a especificaciones de losclientes o usuarios. Los paneles CLT para uso noestructural se usan como alternativa a las esteras demadera tradicional fabricadas con tornillos. Este tipode estera se usa para proteger los suelos en proyectosde construcción de edificios o energía que usanequipo rodante pesado. El Cuadro 1 muestra unalista de los fabricantes más importantes de panelesCLT en los EEUU.Cuadro 1: Lista de algunos fabricantes de panelesCLT en EEUFigura 1. Configuración de un panel CLT para usoestructural (Fragiacomo et al., 2012).HistoriaLos paneles CLT se inventaron en la primera partede la década de 1990 en la parte central de Europa yesta invención se considera un material deconstrucción alternativo para edificaciones demediano (5 pisos) a gran tamaño (15 pisos). Basadoen sus distintos usos, hay dos tipos de paneles CLT:uso estructural y no-estructural. Los paneles CLT deuso estructural son para la construcción de casas yNombre dela empresaCiudadEstadoTipo depanel CLTDr JohnsonRiddleOREstructuraly noestructuralSmartLAMColumbiaFallsMTEstructuraly noestructuralSmartLAMDothanALEstructuraly noestructuralFreresLumberLyonsOREstructuraly noestructuralSterlingPhoenixILSolo noestructuralSterlineLufkinTXSolo noestructural

SpartanMatPeachBottomPASolo noestructuralStructurlam ConwayAREstructuraly turaly noestructuralVaagenTimbersColvilleWAEstructuraly noestructuralTexas CLTMagnoliaAREstructuraly noestructuralViking MatCompanyEdenPrairieMNSolo noestructuralYak MatColumbiaFallsMSSolo noestructuralEl estándar de panelesCLT para Canadá y EEUUEn Canadá y EEUU, los fabricantes de paneles CLTsolo califican para producir paneles CLTestructurales si han sido certificados a través delestándar APA-PRG 320. La asociación de ingenieríade la madera (Engineered Wood Association eninglés) otorga la calificación o certificación paracada fabricante. Cada fabricante debe certificar tantoel proceso de producción como el producto parapoder producirlo comercialmente para el caso depaneles CLT estructurales.Requerimientos de lamadera a usarLa madera aserrada para la fabricación de panelesestructurales CLT debe ser de especies de coníferasque tengan una gravedad específica de 0.35. Elcomité de estándares americano para la madera(ALSC por sus siglas en inglés) indica que lasespecies de coníferas incluidas en el estándar PS 20son las únicas que se deben usar para la manufacturade paneles estructurales CLT. La madera aserrada ausar en paneles estructurales CLT debe tener unVirginia Cooperative Extensioncontenido de humedad del 12 -3%. Las capas de lospaneles CLT que van paralelas a las capas exterioresdeben tener una calificación de al menos gradoNúmero 2 y las que van colocadas en formaperpendicular una calificación Número 3. El grosorde cada capa debe ser de 15.9 mm a 50.8 mm. Elancho más común va de 60.96 mm a 241.3 mm. ElCuadro 2 muestra las configuraciones aprobadaspara paneles estructurales CLT y el Cuadro 3muestra la lista de las especificaciones técnicas paracada configuración tal y como aparecen en elestándar APA-PRG 320.Cuadro 2: Grados de paneles estructuralesaprobados en el estándar APA-PRG 230Grado deDetalles del grado o especificaciónpanel CLTE11950f-1.7E Grado de madera enmáquina (MSR, siglas en inglés)Spruce-Pine-Fir (SPF) en todas lascapas paralelas y No. 3 SPF en todaslas capas perpendicularesE21650f-1.5E MSR Douglas Fir-Larchen todas las capas paralelas y No. 3Douglas Fir-Larch en todas las capasperpendicularesE31200f-12E MSR, Northern Species,Eastern Softwoods or WesternWoods en todas las capas paralelas yNo. 3, Northern Species, EasternSoftwoods or Western Woods entodas las capas perpendicularesE4Todas las capas paralelas: 1950f 1.7E MSR Southern pine y todas lascapas perpendiculares:No. 3 Southern pineE5Todas las capas paralelas: 1950f 1.7E MSR Hem-fir y todas las capasperpendiculares: No. 3Hem-firV1Todas las capas paralelas: No. 2Douglas Fir-Larch y todas las capasperpendiculares: No. 32

Douglas Fir-LarchV1(N)Todas las capas paralelas: No. 2Douglas Fir-Larch (Norte) y todaslas capas perpendiculares:Fabricación de panelesCLTNo. 3 Douglas Fir-Larch (Norte)V2Todas las capas paralelas: No. 1/No.2 SPF y todas las capasperpendiculares: No. 3 SPFV3Todas las capas paralelas: No. 2Southern pine y todas las capasperpendiculares: No. 3Southern pineV4Todas las capas paralelas: No. 2 SPFy todas las capas perpendiculares:No. 3 SPFV5Todas las capas paralelas: No. 2Hem-fir y todas las capasperpendiculares: No. 3 Hem-firS12250f-1.5E Madera de chapalaminada (LVL) in todas las capaslongitudinales y transversalesS21900f-1.3E Madera de fibralaminada (LSL) in todas las capaslongitudinales y transversalesS31750f-1.3E Madera de fibraorientada (OSL) in todas las capaslongitudinales y transversalesFigura 2. Junta o articulación de dedosEl proceso de producción de paneles CLT empiezacon una revisión de calidad de la madera aserradacon respecto a las dimensiones, contenido dehumedad, y la calificación. El siguiente paso es unirlas láminas o lamelas individuales usando unionesdedo (Figura 2). Después de unir las lamelas, lamadera se debe cepillar en las cuatro caras paraasegurar que el ancho y grosor son los requeridos asícomo cortar las lamelas al largo requerido deacuerdo con las dimensiones paralelas yperpendiculares de las capas a fabricar (Figura 3).Los paneles son ensamblados usando técnicassimilares a la fabricación de plywood o chapa demadera donde la primera capa se configura en formaparalela y una máquina aplica el adhesivo para luegocolocar la siguiente capa que va en formaperpendicular. Ver Figura 4.Figura 3. Madera cortada a lo largo después delproceso de unión de dedos.Virginia Cooperative Extension3

Después de aplicar el adhesivo y configurar lascapas, cada panel se lleva a una prensa para formarel panel. La fuerza de la prensa debe cumplir con lasespecificaciones del adhesivo y de la especie demadera que se están usando. Es esencial que laprensa distribuya la fuerza del prensado de formauniforme sobre todo el panel para garantizar unadherido efectivo de las lamelas.Los paneles CLT salen de la prensa con un excesode pegamento en el filo de los paneles por lo que serequiere remover este exceso. Finalmente, lospaneles se llevan al proceso de acabado donde secepillan y se repararan imperfecciones si fuera elcaso. El último paso es el maquinado de los panelesque podría requerir dimensionado, fresado otaladrado para cumplir con las especificaciones delcliente, ver Figura 6. Una vez terminado elmaquinado, los paneles deben ser etiquetadosindividualmente. Esta rotulación es fundamentalpara poder embarcar y armar los paneles en el sitiode construcción de forma efectiva y eficiente. Por logeneral se utilizan empaques especiales paraproteger los paneles de las condiciones ambientalesdurante el embarque y esperas en el sitio deconstrucción.hasta en un 26.5% al utilizar paneles CTL enconstrucción en lugar de concreto y otros materialesde construcción (Vanova et al., 2021). Los panelesCLT tienen la característica de que se puedenprefabricar y además agregan elementos deflexibilidad. Esto permite que se puedan agregaraberturas para ventanas, puertas, y los elementoseléctricos y mecánicos requeridos en laconstrucción. La construcción basada en panelesCLT ayuda a reducir la mano de obra en el sitio de laconstrucción. Se estima que los tiempos deconstrucción se pueden reducir hasta en un 20%comparado con construcción en concreto. Laconstrucción con paneles CLT también ayuda areducir el desperdicio en el sitio de construccióndebido a la prefabricación de los paneles.Figura 5. Panel de CLT siendo retirado de la prensay listo para maquinado en máquina CNCLos paneles CLT tiene una conductividad térmica de0.13 W/mK, que es mejor que las estructuras hechasen acero y el concreto. Esto provee de mejorespropiedades de aislamiento. Además, los panelesCLT ofrecen excelentes características de estabilidady rigidez estructural.Figura 4. Sistema de apilado por vacío paraconfigurar las capas de paneles CLTVentajas de los panelesCLTLa configuración cruzada de las capas de los panelesCLT ofrece una fuerza relativa alta en los planosentrantes y salientes de la estructura del panel. Estoes importante porque resulta en una capacidad decarga mayor.La naturaleza sostenible de la madera debido a lacaracterística de secuestro de carbono y mínimo usode energía en su fabricación es una de las mayoresventajas ambientales de los paneles CLT comparadocon acero y concreto. Algunos estudios indican quese podría reducir el impacto de calentamiento globalVirginia Cooperative Extension4

Desventajas de panelesCLTFigura 6. Maquina en CNC sobre paneles CLTLa fuerza y la laminación cruzada hacen que lospaneles CLT sean capaces de usarse en luces de dosdirecciones tal como se hace con concreto reforzadoproveyendo facilidad para transferir cargas de pesoen dos direcciones estructurales. La habilidad pararesistir eventos sísmicos y resistencia al fuego es unade las mayores ventajas de los paneles CLT sobreotros materiales de construcción.Actualmente los paneles CLT son más caros que lossistemas de construcción de acero y concreto. Elprecio depende de la necesidad de transporte, trabajoen la fundación, costo de asimilación, y el grado ocalificación de panel CLT. El transporte es un costomuy significativo por lo que es menos atractivo paragrandes distancias de entrega. Los sistemas depaneles CLT puede ser más efectivos para edificiosde tamaño mediano y grande por lo que este sistemade construcción no es muy efectivo en relación alcosto para el caso construcción residencial alcomparar con el sistema tradicional de construcciónusando madera sólida.La disponibilidad limitada y grandes tiempos deespera son otras limitaciones ya que aún hay muypocos fabricantes de paneles CLT en Canadá yEEUU. La fabricación de paneles CLT requiere dealtos volúmenes de madera por lo que se estáagregando presiones adicionales al mercado de lamadera de la construcción.Finalmente, el obtener valores adecuados deaislamiento acústico puede ser un problema al usarpaneles CLT por lo que requiere el uso de materialesadicionales como concreto liviano para incrementarel desempeño del aislamiento acústico.AgradecimientoFigura 7. Dalston Lane, el edificio de paneles CLTmás alto del Mundo. Fuente: (Schuler Timothy A.,2018)La naturaleza fibroza de la madera y el tipo deconexiones de los paneles CLT provee muchaflexibilidad sísmica. Durante la exposición al fuego,se forma una capa de carbonización en la parteexterna de los paneles de CLT evitando que eloxígeno entre a la parte intacta de la madera en elinterior del panel. La capacidad de resistencia alfuego, depende además de las características deladhesivo en uso.La construcción con paneles CLT resulta enedificios que tienen menor peso que sistemastradicionales haciendo que la base y fundación deledificio requiera menos trabajo y costo.Virginia Cooperative ExtensionEl Departamento de Biomateriales Sostenibles deVirginia Tech le agradece al Consejo de Exportaciónde Madera Estructural (Softwood Export Council SEC) por proveer el financiamiento para laproducción de esta ficha técnica.ReferenciasAPA-PRG 320. (2018). Standard for PerformanceRated Cross-Laminated Timber -AmericanStandard. www.ansi.orgAugustus; Raymond, E. (2019, November 20). CLT- What is it and when does it make sense? —CESolutions - Structural mo, M., Menis, A., Clemente, I.,Bochicchio, G., & Ceccotti, A. (2012). FireResistance of Cross-Laminated Timber Panels5

Loaded Out of Plane. Journal of StructuralEngineering, 139(12), .0000787Schuler Timothy A. (2018). Dalston Works, theLargest CLT Building in the World e-largest-cltbuilding-in-the-world oVanova, R., Stompf, P., Stefko, J., & Stefkova, J.(2021). Environmental Impact of a Mass TimberBuilding—A Case Study. Forests 2021, Vol. 12,Page 1571, 12(11), 1571.https://doi.org/10.3390/F12111571Visit Virginia Cooperative Extension: ext.vt.eduVirginia Cooperative Extension is a partnership of Virginia Tech, VirginiaState University, the U.S. Department of Agriculture, and local governments.Its programs and employment are open to all, regardless of age, color,disability, gender, gender identity, gender expression, national origin,political affiliation, race, religion, sexual orientation, genetic information,military status, or any other basis protected by law.2022Virginia Cooperative ExtensionCNRE-153NP6

Cuadro 3: Valores de diseño para paneles CLT basados en el grado y número de capas. Adoptado de APA-PRG320 �n mayor de fuerza(fbS)eff,0(EI)eff, 0(GA)eff, 0(106 N (109 Nmm2/ (106 N/mmm/m dem 918277.715237.71523Valor de fuerzavs,0(kN/mancho)(fbS)eff,0(106 N mm/m 4047107Para SI: 1 mm 0.03937 in.; 1 m 3.28 ft; 1 N 0.2248 lbf.Dirección menor de fuerza(EI)eff, 0(GA)eff, 0(109 Nmm2/ (106 N/mm 371164981123762

Viking Mat Company Eden Prairie MN Solo no-estructural Yak Mat Columbia Falls MS Solo no-estructural . El estándar de paneles CLT para Canadá y EEUU En Canadá y EEUU, los fabricantes de paneles CLT solo califican para producir paneles CLT estructurales si han sido certificados a través del estándar APA-PRG 320. La asociación de ingeniería