Diseño y Aplicación de Elementos Estructurales Compuestos en Base a Vidrio y Madera para la Construcción de Edificios

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2014-02-25

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La Combinación de la Madera y el Vidrio También Muestra Alta Sinergia Aprovechando la Colaboración de Dos Materiales con Comportamientos Opuestos: Debido a su Estructura en Base de Fibras la Madera Presenta Buenas Propiedades de Resistencia a la Tracción Mientras que el Vidrio Soporta Muy Bien Fuerzas de Presión Mostrando una Tendencia de Peligro de Rotura cuando las Fuerzas Sobrepasen Ciertos Límites. Mientras que en el Caso de la Madera el Material Actúa a Revés: bajo Altas Cargas la Madera Suele Deformarse Plásticamente hasta que Falle Completamente Manteniendo una Cierta Capacidad Portante por un Cierto Tiempo Incluso en Situaciones de Carga Muy por Encima de los Estudios de Cálculo. Este Proyecto Pretende Desarrollar un Sistema de Construcción Compuesta en Base a Madera y Vidrio Incluyendo Conceptos de Diseño Estudios de Viabilidad y Evaluaciones de Desempeño de los Componentes con el Fin de Mejorar el Rendimiento General. El Proyecto También Incluye el Desarrollo de los Cálculos de Diseño Así como la Optimización de los Métodos de Fabricación. Ese Nuevo Elemento Constructivo Compuesto para la Edificación en Base a Madera y Vidrio Reúne en Sí Mismo Dos Cosas que hasta el Momento se Consideran Contradictorias: Ser Portante y al Mismo Tiempo Altamente Transparente. La Idea de este Proyecto Nació de una Invitación a Participar en un Proyecto de Investigación Conjunto que Involucra un Consorcio de Países Europeos (austria Alemania Sueca Eslovenia Turquía y como Otro Invitado Brasil). Se Trataba de la Tercera Convocatoria de un Programa que se Llama Woodwisdom-net con el Fin de Estimular la Investigación en Nuevas Aplicaciones del Material Madera como Material Sustentable y Renovable. El Proyecto de Investigación Tiene Financiamiento Europeo y se Inició el 1 de Enero de 2012 por 3 Años con una Cantidad de Dinero Total de 2. 160. 000. En este Consorcio se Encuentra por Primera Vez Conectado en un Proyecto de Investigación Internacional las Universidades Instituciones y Empresas Más Conocidas y Perfiladas que Trabajan el Tema. Esto Significa una Ocasión Única para un País como Chile ya que le Permite Acceder a Fuentes de Conocimiento Tecnológico Avanzadas Participando Junto a Equipos de Investigadores de Alta Calificación y Reconocimiento Internacional. El Consorcio Está Formado por una Institución Académica la Pontificia Universidad Católica un Fabricante de Materiales de Madera Infodema (especialmente Productos de Madera Contrachapada) y un Productor de Paneles Solares Térmicos Solimpeks en Representación de su Sucursal Chileno. Las Soluciones Constructivas Desarrolladas en el Presente Proyecto Serán Validadas Experimentalmente en el Laboratorio y se Utilizarán Prototipos con el Fin de Validarlas Experimentalmente In Situ. También se Investigará el Comportamiento Físico y Químico a Largo Plazo el Comportamiento Estructural la Seguridad contra Incendios el Rendimiento Térmico y su Impacto Medioambiental Frente a los Siguientes Objetivos:-optimización de la Madera del Cristal y de los Adhesivos en Términos de Selección de Materiales y Dimensiones-aumento de la Cooperación entre las Diferentes Industrias Chilenas en un Trabajo de Investigación Interdisciplinaria,-cooperación entre la Industria Chilena las Instituciones de Investigación Locales las Instituciones de Investigación Internacionales y la Industria Internacional. -creación de un Producto Respetuosa del Medio Ambiente Usando Recursos Renovables,-reducción del Consumo de Energía mediante el Uso de Sistemas Solares,-desarrollo de Nuevos Métodos de Cálculo Estructural en Relación con la Normativa Vigente,-creación de una Nueva Base Científica de Conocimiento Útil para Desarrollar Nuevos Códigos de Diseño de de Materiales Compuestos. Los Resultados Esperados Serían Especialmente Beneficiosos para los Países Forestales y Madereros como Chile que ya Han Desarrollado una Industria Muy Potente en el Rubro de la Madera. Esa Tecnología Proporcionará al Mercado de la Construcción una Alternativa a los Sistemas Convencionales con los Clásicos Elementos Portantes como Pilares Muros de Carga Elementos Arriostrante Etc. Estos Productos Abren Nuevos Mercados para la Industria de la Madera con un Potencial Estimado de 10 a 20% del Mercado de la Construcción Maderera. La Industria Chilena de la Construcción en Madera Tendrá la Oportunidad de Exportar Esta Tecnología y Productos Terminados a Todo el Mundo. Los Productos Vidrio-madera sin Perjuicio de que Podrán Utilizarse en Todo Tipo de Construcciones Harán un Gran Aporte en el Establecimiento de la Madera como Material Constructivo Contemporáneo, Adecuado a las Reivindicaciones Medioambientales Utilización de Energías Renovables y de Confort que el Mercado Requiere ya Consistentemente a Nivel Internacional.

Description

Aplicaciones Posibles en Muros Y/o Techos en Edificios de Madera o Compuestos con Materiales Macizos como Piedra Ladrillo Adobe Etc. Una Combinación de Materiales Novedosa que Impulsará el Uso de la Madera en Forma Más Consistente en la Construcción en Chile con Todas las Ventajas Medioambientales que su Correcta Explotación Genera
Casetones de Techo Estructurales que Contengan los Paneles Solares Térmicos e Híbridos. Creando Envolventes Energéticamente Activas para Captar la Energía Solar Integrando Colectores Solares Térmicos y Colectores Fotovoltaicos. Ubicar Estos Elementos Colaborantes Estructuralmente como Casetones de Techo Suma a este Tipo de Solución una Nueva Función que Mejora y Optimiza su Aplicación al Captar Energía Solar.
Desarrollar Fachadas Vidriadas con un Componente Opaco (de Madera Junto con Aislación Térmica) Ubicada tras el Vidrio Disminuyendo la Pérdida de Calor hacia el Exterior, y la Transmisión Solar hacia el Interior del Edificio Evitando el Sobrecalentamiento del Edificio en Climas como el de Chile con una Marcada Estacionalidad a lo Largo del Año.
Desarrollar una Solución Económica de Edificaciones con Fachadas Transparentes y de Poco Tamaño como Viviendas Unifamiliares Pequeños Almacenes Etc. Debido a la Posibilidad que la Fachada Misma Soporte Parte de las Cargas del Edificio y Rigidice en Parte También el Edificio.
En el Caso de Construcciones Tradicionales y en Uso Esta Tecnología Puede Ser Utilizada para Mejorar el Comportamiento Estructural y Sísmico. La Gran Cantidad de Casas Antiguas en Base a Quincha o Adobe Suelen Sufrir Muchísimo en Situaciones Sísmicas Debido a su Materialidad y su Tipo Constructivo. Tales Edificios No Resisten Bien Cargas Horizontales y Cargas de Tracción Propias del Evento Sísmico por lo que Desarrollar una Solución Simple y Efectiva para una Segunda Piel en Base de Esa Tecnología Reforzaría la Construcción Existente y Permitiría Transferir las Cargas del Sismo.
Substituir una Fijación Convencional de Fachadas con sus Estructuras Portantes Debido a que al Pegar del Vidrio con la Madera se Simplificaría su Ejecución. La Madera como Material de Producción Nacional Puede Substituir la Importación de Perfilaría Metálica Especializada.
Una de las Mayores Limitaciones al Momento de Trabajar con Edificios de Fachada Portante Radica en la Posibilidad de Practicar Vanos en sus Superficies ya Sea por que su Tamaño y Posición Quedan Fuertemente Determinados por los Requerimientos Estructurales del Edificio o Bien Porque Restringen Fuertemente las Posibilidades Lumínicas y Visuales desde y hacia el Interior. Así la Construcción de Plantas Libres en Base a Marcos Rígidos se ha Instalado como una Solución Universalmente Aceptada ya que Permite Manejar a Voluntad la Expresión de la Fachada al Tiempo que Proporciona Gran Libertad en la Organización de la Planta. Sin Embargo en un País Sísmico como Chile los Edificios de Muros Portantes Representan la Solución Óptima en Términos Estructurales ya que Dispone los Elementos de Carga en el Perímetro de la Planta Optimizando su Momento de Inercia y por Consiguiente Logrando una Relación Optima entre Rigidez y Material Utilizado. Por ello la Investigación de Elementos Portantes con Altos Grados de Transparencia Capaces de Tomar los Esfuerzos de Carga Vertical y Horizontal del Edificio Representa una Oportunidad de Investigación que hasta el Momento se Encuentra Escasamente Explorada. Estructuralmente el Vidrio es Capaz de Transmitir Grandes Esfuerzos a la Compresión por lo que Resulta Apropiado para Resistir Cargas Estáticas Verticales sin Embargo Tiene Grandes Restricciones al Momento de Trabajar a la Tracción y Flexión. Así lo que se Propone es Desarrollar un Elemento Estructural Compuesto Análogo al Hormigón Armado donde las Barras de Acero Son las que Trabajan a la Tracción y el Hormigón es el que Trabaja a la Compresión Incorporando la Madera como Elemento Estructural ya que Esta Tiene un Buen Desempeño al Momento de Tomar Esfuerzos Horizontales Tracción y Flexión. Combinar Adecuadamente Dos Materiales con Distintas Cualidades Estructurales y con Características Divergentes Hace que Haya Efectos de Sinergia y que del Resultado Esta Asociación Resulte un Producto de Nuevas Características Aprovechando lo Mejor de Cada Elemento una Tecnología Más Inteligente y Más Económica (algo que ya se ha Mencionado en el Caso del Hormigón Armado donde la Reunión de Materiales con Características Estructurales Complementarias ha Devenido en la Creación de un Compuesto de Alta Eficiencia). La Combinación de la Madera y el Vidrio También Muestra Esa Alta Sinergia Aprovechando la Colaboración de Dos Materiales con Comportamientos Opuestos: Debido a su Estructura en Base de Fibras la Madera Presenta Buenas Propiedades de Resistencia a la Tracción Mientras que el Vidrio Soporta Muy Bien Fuerzas de Presión Mostrando una Tendencia de Peligro de Rotura cuando las Fuerzas Sobrepasen Ciertos Límites. Mientras que en el Caso de la Madera el Material Actúa a Revés: bajo Altas Cargas la Madera Suele Deformarse Plásticamente hasta que Falle Completamente Manteniendo una Cierta Capacidad Portante por un Cierto Tiempo Incluso en Situaciones de Carga Muy por Encima de los Estudios de Cálculo. Así la Combinación de Madera y Vidrio Resulta Muy Provechosa Debido a Esa Combinatoria Favorable de Dos Materiales con Aspectos Estructurales Tan Distintos. El Objetivo del este Proyecto de Investigación es Desarrollar un Nuevo Elemento Constructivo Compuesto para la Edificación en Base a Madera y Vidrio Reuniendo en Sí Mismo Dos Cosas que hasta el Momento se Consideran Contradictorias: Ser Portante y al Mismo Tiempo Altamente Transparente Seguir Desarrollando y Optimizando la Tecnología de Elementos Portantes de Vidrio-madera y Pensar en Posibles Aplicaciones y Productos para el Mercado de Construcción. Posibles Aplicaciones Son: Edificios de Oficinas Casas Prefabricadas Jardines de Invierno Invernaderos Elementos de Fachada Elementos Estructurales Prefabricados de Cubierta con Integración de Sistemas Solares Térmicos y Fotovoltaicos Estructuras Temporales Stands Colegios y Sala Cunas Cajas de Ascensores Sistemas de Tabiques Internos y Pequeños Objetos Tales como Bastidores de Bicicletas Etc. También hay un Campo de Aplicaciones Muy Interesantes en la Remodelación y Reforzamiento de Edificio en Uso: la Posibilidad de Reforzar Construcciones en Uso que No Fueron Calculadas para Situaciones Sísmicas que Hemos Visto el 27 de Febrero 2010 y que Necesitan un Mejoramiento Estructural por Parte de la Fachada. Reforzando un Edificio Existente ya Sea en su Interior (tabiques Segunda Capa Vidriada) o en su Exterior (sistemas de Doble Fachada Sobreponiendo un Plano Resistente por sobre la Existente Pero Manteniendo su Aspecto Arquitectónico Debido a su Transparencia).

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