El techo de madera de Stuttgart soporta 20 toneladas y es tan fino como el hormigón

Según la Universidad de Stuttgart, los techos de acero y hormigón causan alrededor del 40% de las emisiones grises de un edificio, es decir, las emisiones que se producen durante la producción y la construcción. La madera se considera desde hace años una alternativa respetuosa con el clima, pero en los edificios de varias plantas tiene una desventaja fundamental: si se desea que un techo cubra espacios más grandes y transfiera cargas en dos direcciones, se necesitan vigas, es decir, vigas debajo de la superficie del techo. Estas vigas cuestan la altura de la habitación y dificultan la flexibilidad de los planos de planta. Este es precisamente el problema que la empresa de Stuttgart quiere solucionar con el sistema de falso techo “UniversalTimberSlab”. Según informó la Universidad de Stuttgart el 23 de septiembre de 2026, se trata de la primera losa plana de varios ejes con apoyo puntual en una construcción compuesta de madera y hormigón y tiene como objetivo hacer que la construcción de madera en los centros urbanos sea económicamente competitiva.

La prueba decisiva no tuvo lugar en el laboratorio, sino en junio en el recinto del Future Cleantech Festival en Remscheid. Allí, el equipo construyó un demostrador a escala real en sólo tres meses: un campo de techo que medía nueve por cinco metros, que se extendía libremente entre sus soportes de ocho por cuatro metros. Con 36 centímetros de espesor, es tan delgado como un techo de hormigón armado comparable, pero contiene alrededor de dos tercios menos de hormigón armado. El grupo HASSLACHER produjo los segmentos de madera; El montaje de Dünschede Holzbau duró sólo dos días. Jan Knippers, director del Instituto de estructuras portantes y diseño estructural, considera especialmente emocionante «realizar la primera prueba de resistencia no en el laboratorio», sino ante unos 200 visitantes del festival. La capacidad de carga necesaria para la práctica de la construcción se pudo demostrar en condiciones reales y el público pudo comprobar con sus propios ojos cómo se comportaba el techo bajo la carga creciente.

20 toneladas y sólo doce milímetros

Para la prueba práctica, el equipo cargó el demostrador con un total de 20 toneladas además de su propio peso. Según la universidad, esta carga corresponde a un edificio de oficinas muy utilizado con una carga de construcción de 1,4 kilonewtons por metro cuadrado y una carga útil de 3,0 kilonewtons por metro cuadrado. En el lenguaje cotidiano: además del pavimento, los suelos y los accesorios, cada metro cuadrado alberga el equivalente a unos 300 kilogramos de personas, muebles y equipos, que se encuentran en una oficina diáfana totalmente ocupada. Bajo esta carga, el techo se dobló hasta doce milímetros. Esto coincide con los valores que los investigadores habían calculado previamente mediante simulaciones por computadora. También midieron la frecuencia natural del techo: era superior a ocho hercios, es decir, más de ocho oscilaciones por segundo. Este valor es importante en edificios de varias plantas, porque los techos demasiado blandos se elevan notablemente al caminar y los residentes se sienten incómodos. Con ambos resultados, el techo cumple con los requisitos de deflexión y vibración aplicables a edificios de varios pisos.

Porque los techos de madera antes eran demasiado gruesos.

Hay una razón física por la que la madera aún no ha podido seguir el ritmo del hormigón armado en la construcción. Las fibras de la madera laminada y la madera contralaminada discurren en línea recta, ya que los elementos están formados por tablas rectas y están pegadas entre sí. En un techo que se apoya únicamente sobre soportes individuales, las fuerzas no discurren en línea recta: fluyen en arco hacia los soportes desde todas las direcciones. Las fibras rectas y el flujo de fuerza curvo no encajan bien y esto debilita significativamente los techos de madera con puntos de apoyo. Hasta ahora, los ingenieros civiles han compensado esta debilidad con mucho material: con secciones transversales gruesas, costes elevados y alturas de construcción grandes. Esto sólo tenía sentido desde el punto de vista económico en el caso de paneles de techo sencillos y rectangulares que generaban pocos residuos. En los centros urbanos, sin embargo, los solares suelen tener una forma irregular, y es precisamente aquí donde se necesitan edificios que alberguen tiendas y restaurantes en la planta baja y oficinas y apartamentos en la planta superior. Para este tipo de edificios, los diseñadores casi siempre utilizan hormigón que se puede verter en cualquier forma.

Segmentos que siguen el flujo de fuerza.

El corazón de la solución de Stuttgart es una nueva forma de dividir grandes superficies de techo en elementos individuales. Hasta ahora, estos elementos debían estar dispuestos de forma uniforme por motivos técnicos. El nuevo método de segmentación pendiente de patente también permite geometrías de techo complejas e irregulares. Los distintos segmentos están fabricados de madera laminada con listones rectos y, por lo tanto, pueden prefabricarse de forma sencilla y económica. El truco está en su disposición: las fibras se colocan en el techo de tal manera que sigan la curva de fuerza efectiva y mejoren la capacidad de carga de todo el sistema. Una fina capa de cemento sobre la madera proporciona adherencia y soporta fuerzas de compresión, mientras que la madera soporta fuerzas de tracción. Al mismo tiempo, el equipo desarrolló herramientas digitales para la planificación. Los programas de inteligencia artificial crean modelos detallados para numerosas variaciones de planos de planta y ayudan a optimizar el diseño. Si un diseñador mueve un soporte por la pantalla, puede ver inmediatamente cómo este paso afecta el costo, la altura del techo y la sostenibilidad.

Un techo sin muros de carga

Dado que el techo se apoya en puntos, las cargas del edificio se transfieren a través de soportes individuales que se encuentran a mayor distancia entre sí. Un edificio de este tipo ya no requiere tabiques de carga. Las paredes se pueden disponer libremente según sea necesario y configurarse de forma diferente de un piso a otro. Esta es una gran ventaja para los edificios de uso mixto: tiendas y restaurantes pueden ocupar amplias áreas en la planta baja, se crean oficinas con diferentes distribuciones en la planta superior y apartamentos en las plantas superiores. Si después de muchos años es necesario un cambio de uso, por ejemplo de oficinas a apartamentos, las habitaciones se pueden rediseñar sin grandes intervenciones en la estructura portante. Hasta ahora, esta libertad era difícil de conseguir en las construcciones de madera porque los techos específicos necesarios eran demasiado gruesos y caros. Por lo tanto, los investigadores ven su sistema como una palanca para seguir extendiendo la construcción con madera en los centros urbanos densamente poblados, donde hasta ahora se utilizaba casi exclusivamente hormigón.

Ahorra hasta 70 centímetros por piso

En comparación con los sistemas de suelo de madera tradicionales, que requieren vigas de dos ejes más grandes, el nuevo suelo ahorra entre 30 y 70 centímetros en altura de construcción, según la universidad. No parece mucho, pero en varias plantas alcanza rápidamente varios metros. Con la misma altura de la habitación es posible insertar más pisos en un edificio y la superficie de la fachada se reduce hasta un 20%. Menos fachada significa menos material, menos pérdida de calor y menores costes. Al mismo tiempo, la madera sustituye gran parte del hormigón armado, cuya producción libera una cantidad especialmente elevada de dióxido de carbono. En el demostrador de Remscheid se utilizó aproximadamente dos tercios menos de hormigón armado que en un techo de hormigón comparable. Si se extrapola esto a un edificio entero, donde los techos representan alrededor del 40% de las emisiones grises, se obtiene un efecto de ahorro significativo, aunque los investigadores aún no lo han cuantificado en cifras concretas.

Primer edificio en Oberkochen

Al superar la prueba, la empresa de Stuttgart ve alcanzado un hito crucial. Hans Jakob Wagner, jefe de equipo del Instituto de planificación y construcción asistidas por ordenador y responsable del proyecto, destaca que el sistema se basa en los conocimientos de producción existentes en el sector de la construcción en madera. Las empresas de construcción de madera podrían entonces producir los segmentos utilizando los sistemas existentes, lo que debería facilitar una rápida transición a proyectos de construcción más grandes. El primer edificio piloto ya está en preparación: la ciudad de Oberkochen, en el Ostalbkreis, está planificando el “Foro del futuro”, un edificio de tres plantas con 1.400 metros cuadrados de superficie con el nuevo diseño. Está destinado a albergar exposiciones, áreas de trabajo, talleres abiertos y talleres y, por tanto, refleja exactamente el uso mixto para el que se desarrolló el techo. Al igual que el modelo de demostración, este edificio también se construirá en estrecha colaboración con la industria de la construcción en madera, de modo que la experiencia adquirida en la producción y el montaje sirva directamente para un mayor desarrollo.

Lo que aún no está claro

Aunque la prueba fue exitosa, quedan algunas preguntas abiertas. La universidad no proporciona datos sobre los costes en comparación con un techo de hormigón armado ni sobre el aislamiento acústico, a pesar de que el Instituto de Acústica y Física de la Construcción participa en el proyecto. Incluso en los edificios de madera de varias plantas la protección contra incendios está estrictamente regulada y actualmente en Alemania existen límites estrechos para los suelos compuestos de madera y hormigón, que sólo pueden ampliarse con más pruebas. El manifestante en Remscheid también era un campo de un solo techo y no un edificio terminado; Sólo el proyecto piloto en Oberkochen mostrará cómo se comporta el sistema en múltiples niveles. Los propios investigadores sostienen que será necesario seguir trabajando en el desarrollo antes de su uso generalizado. Que en la construcción se puede ahorrar mucho material con ideas antiguas y nuevas, ya lo demuestra un informe sobre tecnologías y materiales de construcción reinventados, en el que los arquitectos de la ETH Zurich utilizaron métodos de construcción históricos como modelo para una base económica.

¿Quién está detrás del proyecto?

“UniversalTimberSlab” está financiado como proyecto EIC Pathfinder por el Consejo Europeo de Innovación en el marco de Horizonte Europa y forma parte del grupo de excelencia “Planificación y construcción integradas basadas en ordenador para una arquitectura transformadora” de la Universidad de Stuttgart. Además del Instituto Achim Menges de Diseño y Construcción asistidos por ordenador, también participan el Instituto de Estructuras portantes y Diseño Estructural, el Instituto de Acústica y Física de la Construcción, el Instituto de Materiales de Construcción y el Instituto de Ensayos de Materiales de la Universidad, así como el BUILT CoLAB de Oporto. Menges describe el demostrador como el resultado de varios años de investigación basada en métodos de planificación y fabricación digitales. El instituto proporciona información adicional e imágenes de la prueba en la página del proyecto demostrador, y la financiación durará hasta octubre de 2027, según la universidad.