Ha concluido el tercer y último año de este proyecto de I+D, en el que AIDIMA ha investigado nuevos sistemas arquitectónicos basados en madera técnica y vidrio que admiten la máxima libertad en cuanto a geometría y un alto grado de industrialización.

En diciembre de 2011 ha finalizado la tercera y última anualidad del proyecto de I+D “DESARROLLO DE SISTEMAS CONSTRUCTIVOS MIXTOS DE MADERA LAMINADA Y VIDRIO PARA ESTRUCTURAS LIGERAS DE CUBIERTA”. Este proyecto está financiado por el IMPIVA (Instituto de la Mediana y Pequeña Industria Valenciana). Asimismo, está cofinanciado por fondos FEDER de la Unión Europea. El proyecto ha conseguido todos los objetivos previstos, pese a su elevado riesgo tecnológico.

En el proyecto se han desarrollado sistemas constructivos y estructurales mixtos de madera laminada encolada (Glulam) y vidrio laminado con chapa de madera. En esta anualidad se ha analizado la durabilidad biótica (termitas y hongos, principalmente) y abiótica (fuego, radiación solar, viento y lluvia) tanto de los prefabricados de madera laminada como del vidrio laminado. Los ensayos realizados sobre los prefabricados de madera laminada encolada han demostrado que sufren degradación por factores bióticos y abióticos. Por tanto, se han definido para ellos tratamientos preventivos de naturaleza química para mejorar su durabilidad frente a insectos y hongos xilófagos (clases de uso 3 y 4), prestando atención a los agentes bióticos xilófagos más habituales en el área mediterránea. También se han definido estrategias constructivas generales para mejorar la durabilidad abiótica de los prefabricados frente a la lluvia y el fuego.

Imagen por ordenador de un cerramiento de vidrio laminado de chapa de madera.

Los ensayos realizados sobre los cerramientos de vidrio laminado de chapa de madera de madera laminada encolada han demostrado que no sufren degradación por factores bióticos. Con respecto a los factores abióticos, solamente se ha considerado de interés el efecto de la luz solar y del viento.

El efecto de la lluvia sobre la chapa de madera carece de interés en el contexto de los cerramientos de vidrio laminado, pues la chapa está protegida por el vidrio, siempre que el laminado y el montaje hayan sido correctos. Asimismo, la resistencia al fuego no resulta relevante pues el cerramiento tiene una función aislante y decorativa, pero no estructural. Incluso aunque se rompiera el vidrio laminado en un incendio y ardiera la chapa, su contribución al incendio sería despreciable por su reducido espesor.

Considerando la resistencia a la radiación solar el comportamiento de los vidrios laminados resulta insatisfactorio. Después de tan sólo 6 meses de exposición a la intemperie, todas las probetas de vidrio laminado ensayadas mostraban agrisado y agrietado de la chapa, e incluso quemaduras por la radiación ultravioleta. Por ello, se ha definido un método de fabricación completo para el vidrio laminado de chapa de madera, compuesto por 6 etapas sucesivas.

Este método se ha establecido a partir de: a) el conocimiento adquirido mediante consultas bibliográficas, consultas a expertos internacionales, fabricantes de vidrio y empresas chapadoras; b) mediante los ensayos realizados en AIDIMA durante los 3 años del proyecto. Con respecto al viento, la resistencia del vidrio laminado ha sido satisfactoria.

En el proyecto se han caracterizado también las propiedades del sistema constructivo mixto, y se ha llegado a la conclusión de que la conductividad térmica de los prefabricados de madera laminada es entre un 41 y un 49% inferior a la conductividad térmica de la madera maciza de pino silvestre de origen en la Comunidad Valenciana (conductividad térmica media = 0,12 W/mK). Para los vidrios laminados de chapa de madera no se han encontrado diferencias significativas respecto a vidrios similares, posiblemente por el delgado espesor de la chapa comparado con el del vidrio.

Medida de las propiedades térmicas de los prefabricados

Durante 2011 se ha desarrollado en el proyecto un prototipo virtual de los sistemas constructivos mixtos investigados durante el proyecto, de manera que sirva como demostración a los arquitectos y a las empresas valencianas de las posibilidades que ofrecen para la arquitectura orgánica o paramétrica.

Para ello se ha definido un proceso de 10 etapas:

1. 1) Subdivisión de una superficie de doble curvatura en pocas familias de triángulos isósceles para obtener los ejes de la estructura de forma modular.
2. 2) Creación de una cercha tridimensional con los ejes obtenidos.
3. 3) Introducción de los ejes obtenidos en el software apropiado.
4. 4) Creación de las barras de forma predefinida a lo largo de los ejes de la malla de la cercha tridimensional.
5. 5) Corte de las barras en el bisector.
6. 6) Corte de las barras interiores.
7. 7) Numeración de las barras.
8. 8 ) Despiece de forma numérica y manual.
9. 9) Montaje.
10. 10) Cálculo estructural del prototipo.

Prototipo físico de sistema constructivo mixto, basado en el prototipo virtual

A partir del prototipo virtual se ha construido un prototipo físico con la colaboración de la empresa valenciana RISAL WOOD y de un equipo de arquitectos. El proceso de desarrollo de ambos prototipos se ha documentado mediante un vídeo time-lapse. Por último, en el proyecto se ha desarrollado una guía técnica de diseño y construcción de estructuras ligeras mixtas de madera laminada y vidrio.

Algunos resultados parciales del proyecto se presentaron en un artículo y una ponencia en la conferencia de 2011 del IABSE-IASS (International Association for Bridge and Structural Engineering & International Association for Shell and Spatial Structures), que tuvo lugar en septiembre de 2011 y fue organizada por IABSE e IASS, dos prestigiosas asociaciones que promueven el avance de la ingeniería estructural.

Otra vista del prototipo físico.

Para aumentar la relevancia técnica y sectorial del proyecto e internacionalizar sus resultados, en él ha colaborado un equipo internacional de expertos que incluye ingenieros y arquitectos.

El proyecto ha sido coordinado y dirigido técnicamente por Miguel Ángel Abián, Responsable del Departamento de Tecnología y Biotecnología de la Madera y del Área de Construcción de Madera, así como premio Schweighofer de investigación de la madera en el año 2009. Dos colaboradores del proyecto han sido Manuel García Barbero, arquitecto especialista en construcción con madera, y Kiyanshid Hedjri, arquitecto especialista en parametrización geométrica de estructuras.

Han colaborado y se han implicado en el proyecto la empresa valenciana RISAL WOOD, además de las empresas AMATRIA INGENIERÍA y CRICURSA. También se han involucrado en el proyecto varias empresas europeas de vanguardia en la construcción con madera: Evolute, Dietrichs, Hundegger y Rotho Blaas.

Si desea obtener más información sobre los resultados del proyecto, puede ponerse en contacto con el Dpto. de Tecnología y Biotecnología de la Madera de AIDIMA. Toda la documentación generada en el proyecto con carácter público (entregables, diseños, guía técnica, resultados, etc.) puede solicitarse a AIDIMA o consultarse en sus instalaciones.

Extracto de la guía técnica de diseño y construcción de estructuras ligeras de madera laminada y vidrio. Ver guía.

Proyecto financiado por los Fondos Estructurales, a través del Programa Operativo FEDER de la Comunidad Valenciana 2007-2013

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