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Diseño y construcción de
Guía técnica

               estructuras ligeras mixtas de
               madera laminada y vidrio
Guía técnica sobre diseño y construcción de estructuras
ligeras mixtas de madera laminada y vidrio

Proyecto de Investigación y Desarrollo
“Desarrollo de sistemas constructivos mixtos de
madera laminada y vidrio para estructuras
ligeras de cubierta”.
Nº de expediente: IMDEEA/2011/20




Entidades financiadoras
Proyecto financiada por el Instituto de la
Mediana y Pequeña Industria Valenciana
(IMPIVA) y cofinanciado por fondos FEDER (Fondo
Europeo de Desarrollo Regional) de la Unión
Europea.




Autores
Miguel Ángel Abián Pérez
Manuel García Barbero
Kiyanshid Hedjri


Realización técnica
Ricardo Sáiz Mauleón



Editado por
AIDIMA
Instituto Tecnológico del Mueble, Madera, Embalaje y Afines
Calle Benjamín Franklin, 13. Parque Tecnológico.
46980 Paterna. (Valencia)




ISBN -10          84-95077-53-1
ISBN -13      978-84-95077-53-0
© 2012 Copyright AIDIMA. Prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos de esta publicación sin autorización del editor.
Por sus buenas prestaciones mecánicas y         a las empresas valencianas a ese sector, con       A lo largo de la historia, la Comunidad
su baja densidad, la madera se ha utilizado       el fin de mejorar sus oportunidades de           Valenciana ha sabido extraer lo máximo de
desde hace miles de años para construir           reciclaje en nuevos campos industriales y        la madera en la construcción, como
estructuras. Sin embargo, desde la                de internacionalización. El objetivo             demuestra la existencia desde el siglo XIII
industrialización, la madera aserrada ha ido      fundamental de AIDIMA desde su creación          de uno los gremios de carpinteros más
perdiendo terreno como material                   es la transferencia a las empresas valencianas   antiguos de Europa. Con enfoques como
constructivo conforme ha aumentado el uso         de conocimientos y tecnologías derivados         los que propone la guía, la industria
de materiales tecnológicos como el acero          de proyectos de I+D, para que éstas mejoren      valenciana de la madera en construcción
y el aluminio. Debido al gran desarrollo          su competitividad, desarrollen productos y       puede revivir mediante la I+D+i y la calidad.
científico-técnico actual de la madera como       procesos innovadores y de alto valor             A partir de sistemas muy tecnificados y
material de ingeniería y arquitectura, se está    añadido, accedan a nuevos nichos de              prefabricados, como los expuestos en la
empezando a producir un cambio conceptual         mercado e internacionalicen sus actividades.     guía, puede conseguir tanto una potente
de su uso y muchos ingenieros y arquitectos                                                        proyección en todos los mercados del área
                                                    Esta guía técnica constituye una iniciativa
están descubriendo que ésta supera en                                                              mediterránea como un aumento y
                                                  destinada a difundir las novedosas y enormes
prestaciones técnicas a muchos materiales                                                          optimización del uso en construcción de
                                                  posibilidades que la madera ofrece para
comúnmente utilizados ahora (hormigón,                                                             este material sostenible y técnicamente
                                                  estructuras orgánicas y paramétricas, que
acero, plásticos). Este desarrollo técnico                                                         avanzado.
                                                  no serían técnica o económicamente viables
requiere aún mucha investigación para
                                                  con otros materiales. La guía representa,          Miguel Ángel Abián, responsable del Dpto.
aprovechar al máximo las prestaciones de
                                                  por tanto, una documentación única que           de Tecnología y Biotecnología de la Madera
este material, sobre todo cuando está en
                                                  puede servir de orientación de futuro para       de AIDIMA, ha sido el coordinador y director
conjunción con otros materiales.
                                                  arquitectos, ingenieros, empresas                técnico del proyecto de I+D durante sus
   Además de las excelentes prestaciones          constructoras, empresas montadoras y para        tres años de duración. En este tiempo ha
físico-mecánicas de la madera, también            muchos técnicos especialistas que realizan       contado con la colaboración de un excelente
presenta múltiples ventajas                       su ejercicio profesional en torno al hábitat.    equipo de trabajo, que se encuentra formado
medioambientales (materia prima renovable                                                          por especialistas de la arquitectura y del
                                                    La guía se presenta con una estructura
derivada de una gestión forestal sostenible,                                                       sector de la madera. Sus resultados, junto
                                                  clara y sencilla que permite al lector obtener
reciclabilidad y gestión integral de recursos,                                                     con los procesos y tratamientos
                                                  una visión resumida y rápida de la
fijación de CO2, baja contaminación en sus                                                         desarrollados en AIDIMA a partir de
                                                  metodología para desarrollar prototipos
procesos de transformación, etc.) y estéticas                                                      investigaciones y ensayos sobre materiales
                                                  virtuales de estructuras, con el sistema
(gran diversidad de especies, sensación de                                                         y estructuras, han servido para la redacción
                                                  universal estructural paramétrico
calidez).                                                                                          de esta guía.
                                                  desarrollado en el proyecto. En aras de
  En un entorno de crisis económica, para         conseguir un texto útil para los muchos
muchas empresas del sector valenciano de          subsectores a los que va destinada la guía,      Para visializar con más detalle el desarrollo
la madera en todos sus subsectores resulta        se ha optado por la brevedad y por un            del proyecto pueden visializar el video
imprescindible renovar las estrategias            vocabulario no excesivamente técnico.            alojado en Youtube titulado “Sistemas
empresariales e industriales. Hay que                                                              constructivos y estructurales mixtos de madera
                                                    En la guía se plasma un ejemplo de
reinventarse haciendo uso de la innovación,                                                        laminada encolada AIDIMA”, con la dirección:
                                                  vanguardia en I+D en construcción con
que como Jano tiene dos caras: una mira                                                            http://www.youtube.com/watch?v
                                                  madera y se presentan algunos enfoques
hacia el pasado (puertas, ventanas,                                                                =PkoPWFsO994
                                                  que dominarán en el futuro la arquitectura.
revestimientos) y otra hacia el futuro
                                                  Esta disciplina se encuentra ahora
(madera modificada, arquitectura orgánica).
                                                  explorando formas innovadoras y
Hasta ahora, las empresas valencianas de la
                                                  revolucionarias de afrontar problemas
madera no han potenciado suficientemente
                                                  técnico-arquitectónicos que difícilmente
el sector del uso estructural de este material,
                                                  pueden resolverse con sistemas
pese a contar con una tradición histórica
                                                  constructivos convencionales, en un entorno
de excelencia en ello.
                                                  de incremento exponencial en las exigencias
  Con proyectos de I+D como el que ha             de prestaciones a los edificios. Este
dado lugar a esta guía técnica y con las          documento constituye, por tanto, una fuente
actividades de difusión que AIDIMA                de información para las empresas y
desarrolla continuamente en el ámbito de          profesionales interesados en los
la construcción de madera, se busca atraer        mencionados enfoques.
Los autores




Miguel Ángel Abián Pérez                                 Manuel García Barbero                                          Kiyanshid Hedjri
Licenciado con grado en Ciencias Físicas                        Arquitecto                                                  Arquitecto


Obtuvo la suficiencia investigadora en el Dpto.      Cursó estudios de arquitectura en ETSA-              Estudió arquitectura en la Universidad Técnica
de Física Aplicada de la Universidad de Valencia     Sevilla, RWTH-Aachen, TU-Berlín y TU-Graz.           de Viena con una especial atención al
con una tesina sobre electromagnetismo.              Está especializado en arquitectura bioclimática      urbanismo y al uso del parametricismo,
Realizó varios cursos de doctorado                   por la TU-Graz y desarrolla una actividad            basándose en las teorías de la arquitectura
relacionados con electromagnetismo,                  profesional muy centrada en la construcción          crecida y no planeada y en su comparación
electrónica, semiconductores y cristales             con madera y la eficiencia energética de la          con la naturaleza.Trabajó durante los estudios
fotónicos. Ha recibido becas del IMPIVA y de         edificación. Ha cursado estudios de máster           como tutor en el instituto de viviendas de la
la Universidad Politécnica de Valencia. Es Máster    orientados a la construcción con madera en           Facultad de Arquitectura. También cursó
estadounidense en UML y Java.                        la Universidad austriaca de Linz y el máster         estudios en Barcelona y Múnich sobre los
Se incorporó en 1998 a AIDIMA, donde ha              de ingeniería de la madera de la Universidad         temas de “Pasivhaus” y de programas
participado como investigador en 23 proyectos        de Santiago de Compostela.                           informáticos para la construcción con madera.
de investigación nacionales e internacionales
                                                     Ha colaborado en diferentes estudios de              Ha colaborado después de la carrera en varios
relacionados con madera en construcción,
biosensórica, bioelectrónica,                        arquitectura en Berlín, Graz, Viena, Murcia y        estudios de arquitectura en Viena y Barcelona,
telecomunicaciones, visión artificial y web          Almería. También ha desarrollado proyectos           donde ganó como colaborador varios
semántica; así como en la Red de Excelencia          que abarcan la rehabilitación de estructuras         concursos arquitectónicos de importancia.
de la Comisión Europea INTEROP 2003-                 de madera en edificios religiosos y civiles, la      Desde 2007 ejerce como arquitecto
2007. El año 2006 estuvo cuatro meses como           construcción en nueva planta con un sistema          autónomo enfocado en la arquitectura
investigador invitado en el departamento             constructivo energéticamente muy eficaz en           bioclimática y paramétrica. El punto central
Lehrstuhl für Messsystem und Sensortechnik           entramado ligero de madera y la recuperación         de su labor profesional es la combinación de
de la Universidad Politécnica de Munich (TUM),       de un edificio del siglo XVIII utilizando sistemas   la arquitectura bioclimática con nuevas
donde colaboró en el desarrollo de nuevos            prefabricados en contralaminado con destino          tecnologías del diseño y tecnología informática
métodos para la detección de defectos en             hostelero para una certificación energética          para la optimización del resultado. Colabora
superficies acabadas y en el diseño e                de clase A.                                          con AIDIMA desde el año 2009 en proyectos
implementación de sistemas distribuidos de           Desde el año 2006 viene desarrollando un             de I+D relacionados con la búsqueda de
sensores para el sector del automóvil y de           trabajo de colaboración muy estrecha con             soluciones innovadoras para la construcción
energías renovables. En 2007 recibió un premio       AIDIMA en el desarrollo de nuevas                    industrializada y modularizada con madera
BANCAJA-UPV por un proyecto final de                 perspectivas técnicas para la aplicación de la       mediante nuevas tecnologías.
carrera relacionado con la calidad interna de        madera en la construcción, mediante diferentes
la madera. En 2009 recibió el premio                 proyectos de investigación, como el reflejado
internacional Schweighofer Innovation Prize          en la presente guía. Desde el año 2005 es el
-el premio más prestigioso en el sector forestal     consultor técnico para Proholz Austria en
y de la madera- por su aportación al desarrollo      España y es responsable de la generación y
de nuevas tecnologías de evaluación no
                                                     publicación de diversos documentos técnicos
destructiva de la madera en construcción.
Actualmente es Responsable del                       y divulgativos, del desarrollo de la versión en
Departamento de Tecnología y Biotecnología           castellano de dataholz.com y de cltdesigner.at;
de la Madera y del Área de Construcción de           así como de la organización de seminarios
Madera. Es coautor de 7 libros y guías técnicas      técnicos por toda la península, de la
relacionadas con el uso de la madera en la           organización de los nuevos Impulsos Proholz
construcción y la visión artificial. También ha      y de la coordinación de otras actividades con
publicado varios artículos científicos en revistas   socios de Proholz en España.
como IEEE Transactions on Microwave Theory
and Techniques; y ha participado como
ponente en congresos y conferencias como
European Congress on Computational
Methods in Applied Sciences and Engineering
e IEEE International Conference on Multisensor
Fusion and Integration for Intelligent Systems,
y en reuniones COST (European Cooperation
in Science and Technology). Ha publicado más
de 22 artículos técnicos en revistas sectoriales.
Es autor o coautor de 6 patentes, algunas de
ellas en trámite. Tres de ellas corresponden a
dispositivos y métodos para detectar la
biodegradación de la madera en construcción.
Índice

         1. INTRODUCCIÓN                                     6

           1.1. OBJETIVOS Y RESULTADOS DEL PROYECTO

           1.2. IMPACTO TÉCNICO DEL PROYECTO

           1.3. IMPACTO SECTORIAL Y SOCIO-ECONÓMICO DEL
               PROYECTO


         2. BIOMIMETISMO Y PARAMETRICISMO                    7

           2.1. BIOMIMETISMO

           2.2. PARAMETRICISMO


         3. SISTEMA ESTRUCTURAL PARAMÉTRICO AIDIMA           8

           3.1. CONCEPTO DEL SISTEMA.

           3.2. ESTRATEGIAS ESTRUCTURALES


         4. METODOLOGÍA DE DESARROLLO DE PROTOTIPOS
           VIRTUALES CON EL SISTEMA ESTRUCTURAL
           PARAMÉTRICO AIDIMA                                10



         5. CONSIDERACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE
           ESTRUCTURAS A PARTIR DE PROTOTIPOS VIRTUALES
           DISEÑADAS CON EL SISTEMA ESTRUCTURAL
           PARAMÉTRICO AIDIMA                                12


         6. APLICACIONES PRÁCTICAS DEL SISTEMA ESTRUCTURAL
           PARAMÉTRICO AIDIMA                                13



         7. IMÁGENES Y FOTOGRAFÍAS REPRESENTATIVAS DEL
           TRABAJO REALIZADO DURANTE EL PROYECTO DE I+D      15
Diseño y construcción de estructuras
Diseño y construcción de estructuras ligeras




                                               ligeras mixtas de madera laminada y vidrio
mixtas de madera laminada y vidrio




                                               1. INTRODUCCIÓN                                      que ofrece la naturaleza ha sido aprovechada          diferente en el diseño, control y ejecución de la
                                                                                                    por el hombre desde el principio de su evolución.     arquitectura e ingeniería. Este futuro pasa por
                                               Durante los años 2009, 2010 y 2011, AIDIMA           Este material presenta una estructura totalmente      la incorporación de la parametrización en los
                                               ha desarrollado el proyecto de I+D “Desarrollo       optimizada en la que diferentes polímeros             procesos de diseño industrial y arquitectónico,
                                               de sistemas constructivos mixtos de madera           (celulosa, lignina) se complementan entre sí para     así como por la incorporación de la
                                               laminada y vidrio para estructuras ligeras de        formar una matriz de células y paredes celulares      industrialización y la prefabricación más avanzadas
Guía técnica




                                               cubierta”. Las tres anualidades del proyecto han     que admiten una gran resistencia en relación          para lograr una optimización y previsión fiable
                                               sido financiadas por el IMPIVA (Instituto de la      con su baja densidad. Además, tiene una buena         de los recursos.
                                               Mediana y Pequeña Industria Valenciana). El          resistencia al fuego.
                                               proyecto ha sido cofinanciado por fondos FEDER                                                             La investigación en el aprovechamiento de
                                               (Fondo Europeo de Desarrollo Regional) de la         La madera técnica es madera transformada para         dimensiones pequeñas de material y la
                                               Unión Europea.                                       conseguir dimensiones, formas y características       prefabricación de elementos estructurales de
                                                                                                    que en muchos casos resultan imposibles de            madera laminada encolada de coníferas
                                               1.1. OBJETIVOSY RESULTADOS DEL PROYECTO              conseguir con madera maciza o aserrada.               constituyen una oportunidad de generar valor
                                               Este proyecto ha tenido como objetivo general        Mediante la madera técnica, pueden superarse          añadido para las empresas que trabajan la madera
                                               el desarrollo de una tecnología innovadora de        las limitaciones de la madera aserrada para           maciza, sobre todo para la empresa auxiliar del
                                               sistemas constructivos integrales mixtos de          estructuras de grandes dimensiones y de               mueble, que en la actualidad está perdiendo
                                               madera laminada encolada y vidrio laminado           cualquier forma.                                      competitividad por la crisis que afecta a este
                                               con chapa de madera para ser utilizados en           Maderas técnicas como la madera laminada              sector.
                                               estructuras ligeras de cubierta.                     encolada permiten construir estructuras de una        La mencionada prefabricación constituye una
                                               Las conclusiones generales y específicas obtenidas   manera estandarizada y con una gran ventaja           muy buena alternativa al uso de madera aserrada,
                                               a lo largo de los tres años del proyecto se han      en coste respecto a materiales como el hormigón       lo cual puede permitir que el subsector
                                               recopilado con un enfoque apropiado para su          o el acero, aparte de sus ventajas                    valenciano del aserrío reciba un nuevo impulso
                                               difusión en los sectores de interés                  medioambientales (reducción del consumo               de innovación. Estas empresas se ubican sobre
                                               (principalmente, arquitectos, diseñadores,           energético, reducción de las emisiones de CO2,        todo en zonas de interior de la Comunidad
                                               empresas de madera, chapa y vidrio) y para el        estímulo para la gestión forestal). La madera         Valenciana; así que los resultados obtenidos
                                               público en general. A partir de dichas               técnica es una inmejorable elección tanto para        pueden contribuir al desarrollo industrial en
                                               conclusiones se ha preparado esta guía técnica       la arquitectura orgánica -que simula formas           zonas rurales, y por lo tanto en áreas geográficas
                                               para el diseño y construcción de estructuras         naturales y promueve la armonía entre el hábitat
                                                                                                                                                          con problemas socioeconómicos estructurales.
                                               ligeras mixtas de madera laminada y vidrio           humano y el mundo natural- y la arquitectura
                                               laminado.                                            paramétrica -cada vez más popular y reconocida,       También el sector de la chapa de la madera,
                                                                                                    y que es posible por las nuevas tecnologías           muy concentrado dentro de España en la
                                               El principal resultado del proyecto, en el que se    informáticas de diseño automático-.                   Comunidad Valenciana, tiene muchas dificultades
                                               centra esta guía, es el Sistema Estructural                                                                por la caída de producción de muebles. El uso
                                               Paramétrico AIDIMA (SEPA) para sistemas              La creación de una metodología completa de
                                                                                                    diseño, construcción y prefabricación de              de chapa de madera como elemento intermedio
                                               constructivos mixtos, que constituye el resultado                                                          en laminados de vidrio abre una gran
                                               conceptual del análisis de tres campos: la técnica   estructuras ligeras orgánicas hechas con madera
                                                                                                    laminada y vidrio laminado de chapa de madera         oportunidad para dar un muy alto valor añadido
                                               estructural del momento, el diseño arquitectónico
                                                                                                    constituye una novedad absoluta con respecto          a esta industria muy orientada al mobiliario, lo
                                               actual y las tendencias de éste en el futuro.
                                                                                                    al estado del conocimiento de la construcción         cual permitiría diversificar en producto y en
                                               Considerando en detalle estas tendencias actuales
                                                                                                    en madera, tanto más relevante cuanto que en          mercados, contribuyendo así a la mejora de la
                                               y sus posibles consecuencias futuras, se ha
                                                                                                    el proyecto se han involucrado arquitectos y          competitividad de las empresas y a la creación
                                               desarrollado una aproximación ingeniero-
                                                                                                    empresas europeas de prestigio en el campo            de puestos de trabajo, basados en la
                                               industrial compatible que se anticipe a la técnica
                                                                                                    de la construcción en madera.                         infraestructura industrial existente y en la
                                               y diseño actual, de manera que el sistema
                                                                                                                                                          innovación derivada del proyecto.
                                               desarrollado pueda incluirse en algunas              En el caso del vidrio, las posibilidades que ofrece
                                               tendencias arquitectónicas todavía incipientes,      el uso de chapas de madera dentro del vidrio          También la industria valenciana del vidrio puede
                                               pero que tendrán gran relevancia en las próximas     resultan también muy innovadoras e interesantes.      salir reforzada con los resultados de este proyecto
                                               décadas.                                             En concreto, pueden lograrse efectos llamativos       de I+D, al integrarse en un sector estratégico
                                               Los objetos, productos y estructuras que se          mediante el uso de chapas tan finas que sean          como la madera. La cooperación entre empresas
                                               diseñan y construyen dependen tanto de la            casi translúcidas. Con ellas puede obtenerse un       de la madera y del vidrio en el campo de la
                                               potencia de las herramientas de diseño como          medio muy interesante de mitigación lumínica          construcción resulta altamente innovadora en
                                               de la capacidad tecnológico-industrial existente     en muros cortina y también un efecto de               la Comunidad Valenciana.
                                               para su producción. La realidad virtual simulada,    superficie retroiluminada, bien sea con luz natural   Los resultados del proyecto pueden potenciar
                                               cada vez más potente y eficaz tanto en el            de día o con luz artificial de noche.                 también en la Comunidad Valenciana tecnologías
                                               software como en el hardware, abre nuevas vías       Existen infinidad de aplicaciones que justifican el   innovadoras de construcción sostenible basada
                                               para plantear la resolución de problemas antes       esfuerzo investigador dirigido hacia la obtención     en madera, así como la eficacia energética en
                                               imposibles de abordar, con una seguridad técnica     de sistemas constructivos en los que la madera        las construcciones. Asimismo, son una vía para
                                               hasta ahora insospechada.                            y el vidrio trabajen conjuntamente.Vidrio y madera    que las empresas valencianas aprendan nuevas
                                               El SEPA constituye una fusión de los avances en      tienen características opuestas que, si consiguen     técnicas para prefabricar y montar estructuras
                                               realidad virtual simulada con los desarrollos        equilibrarse, aportan la posibilidad de lograr un     de madera con forma orgánica, a fin de establecer
                                               tecnológicos de la madera como material              balance interesante en el que estos materiales        nuevas líneas de negocio y adelantarse a las
                                               avanzado, de manera que se ha obtenido un            se compensen y complementen entre sí.                 necesidades de los arquitectos y de sus clientes.
                                               solo sistema versátil que permite nuevas formas      1.3. IMPACTO SECTORIAL Y
                                               de diseñar y construir.                                   SOCIOECONÓMICO DEL PROYECTO
                                               1.2. IMPACTO TÉCNICO DEL PROYECTO                    Con el SEPA, los sectores españoles de la madera,
                                               En el sistema SEPA tiene un papel crucial la         el vidrio y la construcción se suman a la
                                               madera, que como principal material estructural      imparable realidad de una tendencia de futuro

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  • 3. Por sus buenas prestaciones mecánicas y a las empresas valencianas a ese sector, con A lo largo de la historia, la Comunidad su baja densidad, la madera se ha utilizado el fin de mejorar sus oportunidades de Valenciana ha sabido extraer lo máximo de desde hace miles de años para construir reciclaje en nuevos campos industriales y la madera en la construcción, como estructuras. Sin embargo, desde la de internacionalización. El objetivo demuestra la existencia desde el siglo XIII industrialización, la madera aserrada ha ido fundamental de AIDIMA desde su creación de uno los gremios de carpinteros más perdiendo terreno como material es la transferencia a las empresas valencianas antiguos de Europa. Con enfoques como constructivo conforme ha aumentado el uso de conocimientos y tecnologías derivados los que propone la guía, la industria de materiales tecnológicos como el acero de proyectos de I+D, para que éstas mejoren valenciana de la madera en construcción y el aluminio. Debido al gran desarrollo su competitividad, desarrollen productos y puede revivir mediante la I+D+i y la calidad. científico-técnico actual de la madera como procesos innovadores y de alto valor A partir de sistemas muy tecnificados y material de ingeniería y arquitectura, se está añadido, accedan a nuevos nichos de prefabricados, como los expuestos en la empezando a producir un cambio conceptual mercado e internacionalicen sus actividades. guía, puede conseguir tanto una potente de su uso y muchos ingenieros y arquitectos proyección en todos los mercados del área Esta guía técnica constituye una iniciativa están descubriendo que ésta supera en mediterránea como un aumento y destinada a difundir las novedosas y enormes prestaciones técnicas a muchos materiales optimización del uso en construcción de posibilidades que la madera ofrece para comúnmente utilizados ahora (hormigón, este material sostenible y técnicamente estructuras orgánicas y paramétricas, que acero, plásticos). Este desarrollo técnico avanzado. no serían técnica o económicamente viables requiere aún mucha investigación para con otros materiales. La guía representa, Miguel Ángel Abián, responsable del Dpto. aprovechar al máximo las prestaciones de por tanto, una documentación única que de Tecnología y Biotecnología de la Madera este material, sobre todo cuando está en puede servir de orientación de futuro para de AIDIMA, ha sido el coordinador y director conjunción con otros materiales. arquitectos, ingenieros, empresas técnico del proyecto de I+D durante sus Además de las excelentes prestaciones constructoras, empresas montadoras y para tres años de duración. En este tiempo ha físico-mecánicas de la madera, también muchos técnicos especialistas que realizan contado con la colaboración de un excelente presenta múltiples ventajas su ejercicio profesional en torno al hábitat. equipo de trabajo, que se encuentra formado medioambientales (materia prima renovable por especialistas de la arquitectura y del La guía se presenta con una estructura derivada de una gestión forestal sostenible, sector de la madera. Sus resultados, junto clara y sencilla que permite al lector obtener reciclabilidad y gestión integral de recursos, con los procesos y tratamientos una visión resumida y rápida de la fijación de CO2, baja contaminación en sus desarrollados en AIDIMA a partir de metodología para desarrollar prototipos procesos de transformación, etc.) y estéticas investigaciones y ensayos sobre materiales virtuales de estructuras, con el sistema (gran diversidad de especies, sensación de y estructuras, han servido para la redacción universal estructural paramétrico calidez). de esta guía. desarrollado en el proyecto. En aras de En un entorno de crisis económica, para conseguir un texto útil para los muchos muchas empresas del sector valenciano de subsectores a los que va destinada la guía, Para visializar con más detalle el desarrollo la madera en todos sus subsectores resulta se ha optado por la brevedad y por un del proyecto pueden visializar el video imprescindible renovar las estrategias vocabulario no excesivamente técnico. alojado en Youtube titulado “Sistemas empresariales e industriales. Hay que constructivos y estructurales mixtos de madera En la guía se plasma un ejemplo de reinventarse haciendo uso de la innovación, laminada encolada AIDIMA”, con la dirección: vanguardia en I+D en construcción con que como Jano tiene dos caras: una mira http://www.youtube.com/watch?v madera y se presentan algunos enfoques hacia el pasado (puertas, ventanas, =PkoPWFsO994 que dominarán en el futuro la arquitectura. revestimientos) y otra hacia el futuro Esta disciplina se encuentra ahora (madera modificada, arquitectura orgánica). explorando formas innovadoras y Hasta ahora, las empresas valencianas de la revolucionarias de afrontar problemas madera no han potenciado suficientemente técnico-arquitectónicos que difícilmente el sector del uso estructural de este material, pueden resolverse con sistemas pese a contar con una tradición histórica constructivos convencionales, en un entorno de excelencia en ello. de incremento exponencial en las exigencias Con proyectos de I+D como el que ha de prestaciones a los edificios. Este dado lugar a esta guía técnica y con las documento constituye, por tanto, una fuente actividades de difusión que AIDIMA de información para las empresas y desarrolla continuamente en el ámbito de profesionales interesados en los la construcción de madera, se busca atraer mencionados enfoques.
  • 4. Los autores Miguel Ángel Abián Pérez Manuel García Barbero Kiyanshid Hedjri Licenciado con grado en Ciencias Físicas Arquitecto Arquitecto Obtuvo la suficiencia investigadora en el Dpto. Cursó estudios de arquitectura en ETSA- Estudió arquitectura en la Universidad Técnica de Física Aplicada de la Universidad de Valencia Sevilla, RWTH-Aachen, TU-Berlín y TU-Graz. de Viena con una especial atención al con una tesina sobre electromagnetismo. Está especializado en arquitectura bioclimática urbanismo y al uso del parametricismo, Realizó varios cursos de doctorado por la TU-Graz y desarrolla una actividad basándose en las teorías de la arquitectura relacionados con electromagnetismo, profesional muy centrada en la construcción crecida y no planeada y en su comparación electrónica, semiconductores y cristales con madera y la eficiencia energética de la con la naturaleza.Trabajó durante los estudios fotónicos. Ha recibido becas del IMPIVA y de edificación. Ha cursado estudios de máster como tutor en el instituto de viviendas de la la Universidad Politécnica de Valencia. Es Máster orientados a la construcción con madera en Facultad de Arquitectura. También cursó estadounidense en UML y Java. la Universidad austriaca de Linz y el máster estudios en Barcelona y Múnich sobre los Se incorporó en 1998 a AIDIMA, donde ha de ingeniería de la madera de la Universidad temas de “Pasivhaus” y de programas participado como investigador en 23 proyectos de Santiago de Compostela. informáticos para la construcción con madera. de investigación nacionales e internacionales Ha colaborado en diferentes estudios de Ha colaborado después de la carrera en varios relacionados con madera en construcción, biosensórica, bioelectrónica, arquitectura en Berlín, Graz, Viena, Murcia y estudios de arquitectura en Viena y Barcelona, telecomunicaciones, visión artificial y web Almería. También ha desarrollado proyectos donde ganó como colaborador varios semántica; así como en la Red de Excelencia que abarcan la rehabilitación de estructuras concursos arquitectónicos de importancia. de la Comisión Europea INTEROP 2003- de madera en edificios religiosos y civiles, la Desde 2007 ejerce como arquitecto 2007. El año 2006 estuvo cuatro meses como construcción en nueva planta con un sistema autónomo enfocado en la arquitectura investigador invitado en el departamento constructivo energéticamente muy eficaz en bioclimática y paramétrica. El punto central Lehrstuhl für Messsystem und Sensortechnik entramado ligero de madera y la recuperación de su labor profesional es la combinación de de la Universidad Politécnica de Munich (TUM), de un edificio del siglo XVIII utilizando sistemas la arquitectura bioclimática con nuevas donde colaboró en el desarrollo de nuevos prefabricados en contralaminado con destino tecnologías del diseño y tecnología informática métodos para la detección de defectos en hostelero para una certificación energética para la optimización del resultado. Colabora superficies acabadas y en el diseño e de clase A. con AIDIMA desde el año 2009 en proyectos implementación de sistemas distribuidos de Desde el año 2006 viene desarrollando un de I+D relacionados con la búsqueda de sensores para el sector del automóvil y de trabajo de colaboración muy estrecha con soluciones innovadoras para la construcción energías renovables. En 2007 recibió un premio AIDIMA en el desarrollo de nuevas industrializada y modularizada con madera BANCAJA-UPV por un proyecto final de perspectivas técnicas para la aplicación de la mediante nuevas tecnologías. carrera relacionado con la calidad interna de madera en la construcción, mediante diferentes la madera. En 2009 recibió el premio proyectos de investigación, como el reflejado internacional Schweighofer Innovation Prize en la presente guía. Desde el año 2005 es el -el premio más prestigioso en el sector forestal consultor técnico para Proholz Austria en y de la madera- por su aportación al desarrollo España y es responsable de la generación y de nuevas tecnologías de evaluación no publicación de diversos documentos técnicos destructiva de la madera en construcción. Actualmente es Responsable del y divulgativos, del desarrollo de la versión en Departamento de Tecnología y Biotecnología castellano de dataholz.com y de cltdesigner.at; de la Madera y del Área de Construcción de así como de la organización de seminarios Madera. Es coautor de 7 libros y guías técnicas técnicos por toda la península, de la relacionadas con el uso de la madera en la organización de los nuevos Impulsos Proholz construcción y la visión artificial. También ha y de la coordinación de otras actividades con publicado varios artículos científicos en revistas socios de Proholz en España. como IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques; y ha participado como ponente en congresos y conferencias como European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering e IEEE International Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems, y en reuniones COST (European Cooperation in Science and Technology). Ha publicado más de 22 artículos técnicos en revistas sectoriales. Es autor o coautor de 6 patentes, algunas de ellas en trámite. Tres de ellas corresponden a dispositivos y métodos para detectar la biodegradación de la madera en construcción.
  • 5. Índice 1. INTRODUCCIÓN 6 1.1. OBJETIVOS Y RESULTADOS DEL PROYECTO 1.2. IMPACTO TÉCNICO DEL PROYECTO 1.3. IMPACTO SECTORIAL Y SOCIO-ECONÓMICO DEL PROYECTO 2. BIOMIMETISMO Y PARAMETRICISMO 7 2.1. BIOMIMETISMO 2.2. PARAMETRICISMO 3. SISTEMA ESTRUCTURAL PARAMÉTRICO AIDIMA 8 3.1. CONCEPTO DEL SISTEMA. 3.2. ESTRATEGIAS ESTRUCTURALES 4. METODOLOGÍA DE DESARROLLO DE PROTOTIPOS VIRTUALES CON EL SISTEMA ESTRUCTURAL PARAMÉTRICO AIDIMA 10 5. CONSIDERACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS A PARTIR DE PROTOTIPOS VIRTUALES DISEÑADAS CON EL SISTEMA ESTRUCTURAL PARAMÉTRICO AIDIMA 12 6. APLICACIONES PRÁCTICAS DEL SISTEMA ESTRUCTURAL PARAMÉTRICO AIDIMA 13 7. IMÁGENES Y FOTOGRAFÍAS REPRESENTATIVAS DEL TRABAJO REALIZADO DURANTE EL PROYECTO DE I+D 15
  • 6. Diseño y construcción de estructuras Diseño y construcción de estructuras ligeras ligeras mixtas de madera laminada y vidrio mixtas de madera laminada y vidrio 1. INTRODUCCIÓN que ofrece la naturaleza ha sido aprovechada diferente en el diseño, control y ejecución de la por el hombre desde el principio de su evolución. arquitectura e ingeniería. Este futuro pasa por Durante los años 2009, 2010 y 2011, AIDIMA Este material presenta una estructura totalmente la incorporación de la parametrización en los ha desarrollado el proyecto de I+D “Desarrollo optimizada en la que diferentes polímeros procesos de diseño industrial y arquitectónico, de sistemas constructivos mixtos de madera (celulosa, lignina) se complementan entre sí para así como por la incorporación de la laminada y vidrio para estructuras ligeras de formar una matriz de células y paredes celulares industrialización y la prefabricación más avanzadas Guía técnica cubierta”. Las tres anualidades del proyecto han que admiten una gran resistencia en relación para lograr una optimización y previsión fiable sido financiadas por el IMPIVA (Instituto de la con su baja densidad. Además, tiene una buena de los recursos. Mediana y Pequeña Industria Valenciana). El resistencia al fuego. proyecto ha sido cofinanciado por fondos FEDER La investigación en el aprovechamiento de (Fondo Europeo de Desarrollo Regional) de la La madera técnica es madera transformada para dimensiones pequeñas de material y la Unión Europea. conseguir dimensiones, formas y características prefabricación de elementos estructurales de que en muchos casos resultan imposibles de madera laminada encolada de coníferas 1.1. OBJETIVOSY RESULTADOS DEL PROYECTO conseguir con madera maciza o aserrada. constituyen una oportunidad de generar valor Este proyecto ha tenido como objetivo general Mediante la madera técnica, pueden superarse añadido para las empresas que trabajan la madera el desarrollo de una tecnología innovadora de las limitaciones de la madera aserrada para maciza, sobre todo para la empresa auxiliar del sistemas constructivos integrales mixtos de estructuras de grandes dimensiones y de mueble, que en la actualidad está perdiendo madera laminada encolada y vidrio laminado cualquier forma. competitividad por la crisis que afecta a este con chapa de madera para ser utilizados en Maderas técnicas como la madera laminada sector. estructuras ligeras de cubierta. encolada permiten construir estructuras de una La mencionada prefabricación constituye una Las conclusiones generales y específicas obtenidas manera estandarizada y con una gran ventaja muy buena alternativa al uso de madera aserrada, a lo largo de los tres años del proyecto se han en coste respecto a materiales como el hormigón lo cual puede permitir que el subsector recopilado con un enfoque apropiado para su o el acero, aparte de sus ventajas valenciano del aserrío reciba un nuevo impulso difusión en los sectores de interés medioambientales (reducción del consumo de innovación. Estas empresas se ubican sobre (principalmente, arquitectos, diseñadores, energético, reducción de las emisiones de CO2, todo en zonas de interior de la Comunidad empresas de madera, chapa y vidrio) y para el estímulo para la gestión forestal). La madera Valenciana; así que los resultados obtenidos público en general. A partir de dichas técnica es una inmejorable elección tanto para pueden contribuir al desarrollo industrial en conclusiones se ha preparado esta guía técnica la arquitectura orgánica -que simula formas zonas rurales, y por lo tanto en áreas geográficas para el diseño y construcción de estructuras naturales y promueve la armonía entre el hábitat con problemas socioeconómicos estructurales. ligeras mixtas de madera laminada y vidrio humano y el mundo natural- y la arquitectura laminado. paramétrica -cada vez más popular y reconocida, También el sector de la chapa de la madera, y que es posible por las nuevas tecnologías muy concentrado dentro de España en la El principal resultado del proyecto, en el que se informáticas de diseño automático-. Comunidad Valenciana, tiene muchas dificultades centra esta guía, es el Sistema Estructural por la caída de producción de muebles. El uso Paramétrico AIDIMA (SEPA) para sistemas La creación de una metodología completa de diseño, construcción y prefabricación de de chapa de madera como elemento intermedio constructivos mixtos, que constituye el resultado en laminados de vidrio abre una gran conceptual del análisis de tres campos: la técnica estructuras ligeras orgánicas hechas con madera laminada y vidrio laminado de chapa de madera oportunidad para dar un muy alto valor añadido estructural del momento, el diseño arquitectónico constituye una novedad absoluta con respecto a esta industria muy orientada al mobiliario, lo actual y las tendencias de éste en el futuro. al estado del conocimiento de la construcción cual permitiría diversificar en producto y en Considerando en detalle estas tendencias actuales en madera, tanto más relevante cuanto que en mercados, contribuyendo así a la mejora de la y sus posibles consecuencias futuras, se ha el proyecto se han involucrado arquitectos y competitividad de las empresas y a la creación desarrollado una aproximación ingeniero- empresas europeas de prestigio en el campo de puestos de trabajo, basados en la industrial compatible que se anticipe a la técnica de la construcción en madera. infraestructura industrial existente y en la y diseño actual, de manera que el sistema innovación derivada del proyecto. desarrollado pueda incluirse en algunas En el caso del vidrio, las posibilidades que ofrece tendencias arquitectónicas todavía incipientes, el uso de chapas de madera dentro del vidrio También la industria valenciana del vidrio puede pero que tendrán gran relevancia en las próximas resultan también muy innovadoras e interesantes. salir reforzada con los resultados de este proyecto décadas. En concreto, pueden lograrse efectos llamativos de I+D, al integrarse en un sector estratégico Los objetos, productos y estructuras que se mediante el uso de chapas tan finas que sean como la madera. La cooperación entre empresas diseñan y construyen dependen tanto de la casi translúcidas. Con ellas puede obtenerse un de la madera y del vidrio en el campo de la potencia de las herramientas de diseño como medio muy interesante de mitigación lumínica construcción resulta altamente innovadora en de la capacidad tecnológico-industrial existente en muros cortina y también un efecto de la Comunidad Valenciana. para su producción. La realidad virtual simulada, superficie retroiluminada, bien sea con luz natural Los resultados del proyecto pueden potenciar cada vez más potente y eficaz tanto en el de día o con luz artificial de noche. también en la Comunidad Valenciana tecnologías software como en el hardware, abre nuevas vías Existen infinidad de aplicaciones que justifican el innovadoras de construcción sostenible basada para plantear la resolución de problemas antes esfuerzo investigador dirigido hacia la obtención en madera, así como la eficacia energética en imposibles de abordar, con una seguridad técnica de sistemas constructivos en los que la madera las construcciones. Asimismo, son una vía para hasta ahora insospechada. y el vidrio trabajen conjuntamente.Vidrio y madera que las empresas valencianas aprendan nuevas El SEPA constituye una fusión de los avances en tienen características opuestas que, si consiguen técnicas para prefabricar y montar estructuras realidad virtual simulada con los desarrollos equilibrarse, aportan la posibilidad de lograr un de madera con forma orgánica, a fin de establecer tecnológicos de la madera como material balance interesante en el que estos materiales nuevas líneas de negocio y adelantarse a las avanzado, de manera que se ha obtenido un se compensen y complementen entre sí. necesidades de los arquitectos y de sus clientes. solo sistema versátil que permite nuevas formas 1.3. IMPACTO SECTORIAL Y de diseñar y construir. SOCIOECONÓMICO DEL PROYECTO 1.2. IMPACTO TÉCNICO DEL PROYECTO Con el SEPA, los sectores españoles de la madera, En el sistema SEPA tiene un papel crucial la el vidrio y la construcción se suman a la madera, que como principal material estructural imparable realidad de una tendencia de futuro 6