GridaDIGtion 2021-2024

Título (acrónimo): Sistema constructivo para estructuras laminares reticulares basado en nuevos productos de madera de altas prestaciones y tecnología de fabricación digital (GRIDADIGTION)

Referencia: PID2020-112954RA-I00

Financiación: Programa Estatal de I+D Orientado a los Retos de la Sociedad, en el marco del Plan Nacional de Investigación Científica y Técnica y de Innovación, Ministerio de Ciencia e Innovación de España.

Duración: 4 años (01/09/2021 – 31/08/2025)

Presupuesto: 107.327,00 €

Cantidad financiada: 88.700,00 €

Investigadora principal: Dra. Almudena Majano Majano

Equipo

Resumen

Las ventajas medioambientales que ofrece la construcción con madera, junto con el desarrollo creciente de nuevos productos tecnológicos y las posibilidades que brindan las tecnologías CNC, están permitiendo realizaciones con este material inimaginables hasta hace unos años, como edificios en altura o estructuras laminares de complejas formas geométricas.

Las estructuras laminares reticulares de madera son estructuras de gran eficiencia y atractivo estético, adecuadas para cubiertas ligeras de medias y grandes luces, que adquieren su capacidad portante y rigidez debido principalmente a su forma. Su eficiencia, su capacidad expresiva y las demandas cada vez más exigentes de construcciones con bajas emisiones de carbono, hacen que estas estructuras presenten un interés cada vez mayor para arquitectos e ingenieros.

Sin embargo, a pesar de su interés, este tipo de estructuras no ha conseguido popularizarse en la actualidad y utilizarse en aplicaciones habituales como podrían ser cubiertas de centros deportivos, de escuelas o de edificaciones industriales o rurales. Esto es debido a que aún existen algunas dificultades que impiden desarrollar una técnica de construcción económica para este tipo de estructuras, por lo que su uso queda generalmente relegado a obras singulares.

El objetivo del presente trabajo es desarrollar un nuevo sistema constructivo para estructuras laminares reticulares de madera que minimice el coste de material, mano de obra y medios auxiliares y sea competitivo para su aplicación en obras estándar. Para ello se propone integrar el principio de curvado elástico del material con el uso de uniones carpinteras realizadas por CNC.

El uso del principio de curvado elástico del material solo es viable económicamente en la actualidad si se dispone de un material de elevadas prestaciones mecánicas, que permita un curvado rápido y en seco a la vez que mantenga una alta reserva estructural. Esto no es posible con los productos de madera utilizados habitualmente en la construcción de este tipo de estructuras, cuya moderada resistencia obligaba a realizar el curvado del material en húmedo y a una velocidad muy lenta para permitir una adecuada disipación de las tensiones de curvado.

Para salvar esta dificultad, se propone desarrollar un microlaminado de altas prestaciones realizado con una especie nacional, el Eucalyptus globulus. Se tratará de un producto con formato de tablero que permitirá la mecanización por CNC de todas las láminas y uniones a la vez que permitirá disponer de una excepcional resistencia a flexión (se espera alcanzar al menos 80MPa de resistencia característica). Con esta finalidad se caracterizarán experimentalmente sus propiedades mecánicas para diferentes esfuerzos, direcciones de ortotropía y configuraciones de distribución de chapas.

Así mismo se desarrollará un novedoso sistema de conexión multicapa resuelto mediante uniones carpinteras realizadas por CNC que permitirá un proceso de curvado y puesta en obra sencillo, preciso y rápido. El sistema se desarrollará mediante la construcción de prototipos y será analizado experimental y numéricamente. Los resultados obtenidos permitirán desarrollar un modelo de análisis global para las estructuras construidas con este sistema.

Finalmente, la construcción de un demostrador a escala real permitirá poner en práctica el sistema constructivo propuesto y validar, a través de una prueba de carga, el modelo de análisis estructural desarrollado.