AIDIMA investiga nuevos sistemas arquitectónicos basados en madera técnica y vidrio que admiten la máxima libertad en cuanto a forma geométrica y un alto grado de industrialización, utilizando las técnicas CAD paramétricas más actuales.

(Foto 1 y 2): Imágenes creadas por ordenador de una cercha tridimensional de forma orgánica con triángulos de vidrio laminado con chapa de madera.

En el marco del proyecto financiado por el IMPIVA “DESARROLLO DE SISTEMAS CONSTRUCTIVOS MIXTOS DE MADERA LAMINADA Y VIDRIO PARA ESTRUCTURAS LIGERAS DE CUBIERTA”, que ya va por su tercera anualidad, AIDIMA está desarrollando sistemas constructivos y estructurales mixtos de madera laminada encolada (Glulam) y vidrio laminado con chapa de madera.

Estos innovadores sistemas constructivos permiten ejecutar estructuras de estética orgánica, que simulan formas naturales. Las formas orgánicas son típicas en la arquitectura paramétrica, que interrelaciona las variables dimensionales y geométricas de una estructura. Cuando se modifica una variable, las demás cambian automáticamente, lo cual resulta mucho más rápido y eficaz que redibujar la estructura en una aplicación CAD tradicional y facilita mucho cambiar los diseños. En la arquitectura paramétrica se usan técnicas de la programación orientada a objetos.

Las restricciones impuestas a los sistemas investigados son dos: a) máxima libertad formal posible, con la posibilidad de generar cualquier superficie; y b) máximo grado de industrialización y prefabricación mediante la universalización de los componentes. Las estructuras realizadas con estos sistemas resultarán superiores desde el punto de vista económico y de montaje a estructuras similares ejecutadas en acero u hormigón.

Las posibilidades que ofrece el uso de chapas de madera dentro del vidrio resultan muy interesantes. En concreto, pueden lograrse efectos llamativos mediante el uso de chapas tan finas que sean casi translúcidas. Con ellas puede obtenerse un medio muy interesante de mitigación lumínica en muros cortina y también un efecto de superficie retroiluminada, bien sea con luz natural de día o con luz artificial de noche.

Uno de los resultados más interesantes del proyecto es la metodología que se está desarrollando para el diseño y construcción de estructuras mixtas de formas arbitrarias. Consiste, en primer lugar, en modelar en 3D las superficies de la estructura que se desea construir. Después se realiza un teselado de la superficie mediante diagramas de Voronoi y el método circle packing, proceso en el cual la superficie se cubre totalmente con triángulos isósceles de vidrio laminado. Para que estructura sea económicamente viable, debe haber como máximo 4 o 5 familias de triángulos con las que realizar más del 90% de los elementos del cerramiento.

A continuación, se determina la posición y dirección de los ejes bisectores de los triángulos. Esta recta, que pasa por la esquina formada por los triángulos, contendrá el eje del elemento de anclaje que une las barras de madera laminada de la estructura. A continuación, se determina la posición de los ejes de las barras, que deben intersectarse siempre con la anterior recta, iniciándose y acabándose en ella, y se determina la orientación de cada barra, de forma que sus esquinas rebajadas queden tangenciales a los triángulos de vidrio laminado.

Fotos 3 y 4: Vistas de un anclaje universal para nudos desarrollado en el proyecto.

Una vez obtenida la posición en el espacio de todos los puntos y ejes de la estructura, se transfieren a un programa de cálculo estructural y se comprueba el cumplimiento del Código Técnico de la Edificación. Dependiendo de los resultados, se incrementará o no el número de triángulos de la estructura o se escogerá madera laminada de mayor resistencia para algunas zonas. Por último, el modelo geométrico se exporta a un programa que determina el despiece de la estructura para una máquina de control numérico que numera y talla las barras de madera.

Empleando la metodología expuesta, se ha enviado una propuesta de artículo para la conferencia de 2011 del IABSE-IASS (International Association for Bridge and Structural Engineering & International Association for Shell and Spatial Structures).

Los resultados del proyecto potenciarán en la Comunidad Valenciana la construcción sostenible basada en madera. Asimismo, facilitarán que las empresas valencianas aprendan nuevas técnicas para fabricar y montar estructuras de madera con formas orgánicas, con objeto de establecer nuevas líneas de negocio y adelantarse a las necesidades de los arquitectos y de sus clientes.

El proyecto está 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. En el proyecto participa un equipo de expertos que incluye ingenieros y arquitectos. Dos de ellos son 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 las empresas RISAL WOOD y AMATRIA INGENIERÍA. También se han involucrado en el proyecto varias empresas europeas de vanguardia en la construcción con madera: Evolute, Dietrichs, Hundegger y Rotho Blaas.

Miguel Ángel Abián
Departamento Tecnología y Biotecnología de la Madera

El equipo científico y técnico de AIDIMA puede ampliar información sobre este o cualquier tema que usted desee conocer. No dude en contactarnos.

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