cubiertas de madera

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUNYA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE BARCELONA MÁSTER OFICIAL EN TECNOLOGÍA DE LA ARQUITECTURA

LAS CUBIERTAS EN MADERA – PERCEPCIÓN VS VOLUMEN DE MATERIAL TESINA FIN DE MÁSTER

AUTORA: ARQ. MANUELA PÉREZ MEJÍA DIRECTOR DE TESINA: DR. JAUME AVELLANEDA DÍAZ-GRANDE BARCELONA 2010

2 LAS CUBIERTAS EN MADERA – PERCEPCIÓN VS VOLUMEN DE MATERIAL

INDICE

I. PRESENTACIÓN ...................................................................................................................... 4

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 4

2. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 5

3. METODOLOGÍA .................................................................................................................. 5

II. FICHAS ................................................................................................................................... 6

1. PALACIO DE HIELO EN ST. POLTEN

2. EDIFICIO DE USOS MULTIPLES EN RECINTO FERIAL DE ALMAZÁN

3. NUEVA PISCINA EN SANT FELIU DE LLOBREGAT

4. BODEGA DE VINOS DEL SEÑORIO DE ARINZANO

5. SAYNATSALO TOWN HALL

6. CENTRO DE OCIO ZELL AM ZILLER

7. UNA BODEGA A LOS PIES DEL CASTILLO DE PEÑAFIEL

8. MUSEO DE ARTE EN KOGE

9. PISCINA EN LARACHA – CORUÑA

10. OGUNI DOME

11. LAS ARENAS DE BARCELONA

III. CALCULOS Y RESULTADOS ................................................................................................. 7

1. RESULTADOS GENERALES .................................................................................................. 7

1.1 Resultados de volumen de madera en cm3 por m2 de cubierta .................................... 7

1.2 Resultados de volumen de madera en función de la luz ............................................... 9

2. CLASIFICACIÓN SEGÚN CRITERIOS ESTABLECIDOS ......................................................... 11

2.1 Criterios de clasificación ................................................................................................ 11

2.2 Tablas de clasificación según los criterios establecidos ................................................ 12

2.3 Comparativo general de los sistemas ........................................................................... 13

3. RESULTADOS SEGÚN CRITERIOS ESTABLECIDOS ............................................................. 14

3.1 Resultados de volumen de madera en cm3 sobre metros lineales de cubierta .......... 14

3. 1 Resultados de volumen de madera en cm3 sobre m2 de cubierta ............................. 16

3.3 Resultados de volumen de madera en cm3 sobre m3 de cubierta .............................. 18

IV. CONCLUSIONES ............................................................................................................... 20

1. CONCLUSIONES SUBJETIVAS ........................................................................................... 20

2. CONCLUSIONES CUANTITATIVAS .................................................................................... 21

3. CONCLUSIONES GENERALES ........................................................................................... 24


V. ANEXOS ............................................................................................................................... 25

1. ANEXO ............................................................................................................................. 25

Reseña histórica .................................................................................................................. 25

2. ANEXO 2 .......................................................................................................................... 29

Cálculos de volumen x m2 para las estructuras de cubierta ............................................... 29

VI. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 32


I. PRESENTACIÓN

1. INTRODUCCIÓN

Con la llegada del siglo XX y la revolución industrial, se abren nuevos campos tanto en la industria como en el mercado de la construcción. Es a partir de este momento cuando el desarrollo de las cubiertas en madera se ramifica en dos vertientes. Por un lado las cubiertas que evolucionan a partir de los sistemas de entramado ligero y que por consiguiente serán cubiertas ligeras y por otra parte las cubiertas que evolucionan a partir del sistema de madera laminada encolada que serán las llamadas cubiertas pesadas.

Esta clasificación de las estructuras en madera ha sido el punto de partida de esta investigación, puesto que ha despertado mi interés sobre la coherencia entre la percepción y la eficiencia real de las estructuras en cuanto al uso de material.

En muchos casos una estructura con un sistema de madera laminada o aserrada parece ser mucho más liviana que una estructura de entramado ligero que al contener múltiples piezas podría parecer una estructura más densa y pesada.

Esta investigación no pretende demostrar lo contrario a lo ya establecido, el objetivo es profundizar en el tema con el fin de encontrar respuestas no solo desde un punto de vista subjetivo sino también desde un punto de vista objetivo y cuantitativo, con el propósito de ver que tan eficiente son los sistemas para su uso según su tipología.


2. OBJETIVOS

Se estudiarán diferentes cubiertas con estructuras en madera haciendo una valoración cuantitativa y subjetiva de las diversas tipologías de edificios con medianas y grandes luces.

Se entiende como valoración cuantitativa el cálculo de la cantidad de material usado para cada proyecto y como valoración subjetiva la percepción en cuanto a volumen de material vs la utilización real de la madera en diferentes tipos de cubiertas.

Desde siempre se ha tenido la idea de que las cubiertas ligeras ligadas a las estructuras de cerchas, son más eficientes en cuanto a la utilización de la madera, que las cubiertas pesadas compuestas por vigas macizas aserradas o laminadas.

Este trabajo intenta estudiar estas premisas teniendo en cuenta las diferentes tipologías de cubierta, con el fin de evaluar la eficiencia de cada sistema en cuanto al uso de material y la coherencia de su aspecto con relación al volumen real de la estructura.

3. METODOLOGÍA

Para llevar a cabo este estudio se han seleccionado once proyectos con diferentes tipologías, luces y funciones, que puestos en relación unos con otros nos dan resultados en cuanto a la eficiencia del uso del material en cada estructura.

Este proceso se llevo a cabo mediante los siguientes pasos:

1- Selección de proyectos según criterios de forma y tipología estructural.

2- Cálculos de volúmenes por m2 de cada estructura. 3- Propuesta de criterios de clasificación. 4- Cálculos para determinar la eficiencia del sistema según los

criterios de clasificación. 5- Análisis de resultados.

En cada edificio se calculó el volumen en cm3 por m2 de una sección de cubierta que fuera significativa para evaluar la cantidad de material de todo el conjunto. Posteriormente estos resultados puestos en relación con la luz, el área o el volumen cubierto, según los criterios estructurales establecidos nos aportan los resultados esperados.


II. FICHAS

Criterios de selección de proyectos

Con el fin de poder comparar, se seleccionaron varios ejemplos de cada tipo de cubierta, que estuvieran resueltos con tipologías estructurales de viga maciza o con tipología de cercha o entramado ligero.

Criterios de selección

- Tipo de cubierta

- Tipología estructural

VIGA MACIZA CERCHA

CUBIERTA PLANA Piscina en Sant Feliu de

Llobregat Recinto Ferial de

Almazan Palacio de hielo St. Polten

CUBIERTA INCLINADA Bodega del Señorio de

Arinzano Synatstalo Town Hall

PORTICOS

Centro de ocio Zell am Ziller Museo de arte en Koge Bodega a los pies del castillo

de Peñafiel Piscina en Laracha

ESTRUCTURAS ESPACIALES Las Arenas de Barcelona Oguni Dome

Proyectos:

A continuación se encuentran las fichas con una descripción general de cada proyecto, haciendo énfasis en la estructura y en sus componentes. Allí podremos encontrar los diferentes datos que hicieron posible los cálculos, así como el área aferente de la sección de cubierta seleccionada para sacar el volumen por m2.

PALACIO DE HIELO EN ST POLTENPALACIO DE HIELO EN ST. POLTENSAM/OTT-REINISH- AUSTRIA

DESCRIPCIÓN

La estructura de este edificio se compone de 12 vigas de maderalaminada encolada que tienen aberturas con diferentes formas quevarían a lo largo de su longitud.

[Estas vigas están apoyadas en pilares de hormigón prefabricados. Losmuros y la cubierta están constituidos por elementos portantes demadera tipo sándwich mientras que las zonas de servicio son dep qhormigón armado.]*

En este proyecto ninguna viga es igual a otra, cada una de ellas estap y g g gdiseñada para soportar sus cargas especificas, esto hace que laestructura sea supremamente eficiente desde el punto de vistaestructural y de empleo del material

FIG.1 Planta con área aferente para el calculoestructural y de empleo del material.

DATOS

calculo

Material= madera laminada encolada - pinoLuz = 40mÁrea cubierta = 40x69 = 2760 m2Área cubierta = 40x69 = 2760 m2Viga principal= 2x24/110 cmVigueta= 8x26 cmDistancia entre ejes = 6,25mVolumen por m2= 46359,8 cm3Tipo de unión = barras roscadas – platabandas de unión

FIG.2 Detalle viga

Tipo de unión barras roscadas platabandas de uniónTipología: Estructura unidireccional plana -Viga Maciza

FIG.4 Axonometría FIG.3 Imágenes interiores

CITA* -FIG.1, FIG.2, FIG.3, FIG.4, FUENTE. Detail: revista de arquitectura y detalles constructivos, Grandes estructuras, Reed Bussines Information, Bilbao, 2009 1

EDIFICIO DE USOS MULTIPLES EN RECINTO FERIAL DE ALMAZÁN (SORIA)( )CARLOS CALONGE, INMACULADA RUIZ ORTE – ESTRUCTURA, MIGUEL NEVADO - ESPAÑA

DESCRIPCIÓN

La estructura de este pabellón está concebida como una membranaestructural, compuesta por tres capas de paneles de madera contralaminada de 60 mm de espesor empalmadas con nervios de madera.La madera contra laminada lleva las capas exteriores dispuestas en laLa madera contra laminada lleva las capas exteriores dispuestas en ladirección longitudinal de la nave.

Los nervios se fijan a los paneles mediante encolado y atornillado LosLos nervios se fijan a los paneles mediante encolado y atornillado. Lostirantes y jabalcones son realizados con pares de barras de maderacilindrada a diámetro 140.

El empuje lateral de la membrana se entrega a los tirantes por medio deperfiles de borde intermitentes, que distribuyen los esfuerzos de la lamina FIG 5 Planta con área aferente para el calculop q yhasta el bulón correspondiente que esta en eje con un muro pantallacon gran rigidez a flexión vertical, (esto permite obviar los problemas

l i t ió d í t ) D t f l

FIG.5 Planta con área aferente para el calculo

que la cimentación podría presentar). De esta forma los apoyostrabajaban muy poco de forma local, al hacerlo linealmente a lo largode toda la longitud del muro.g

El resultado es una estructura extremadamente flexible frente a cargaspuntuales, pero muy eficientep p y

DATOSMaterial= madera contra laminada de Pino o AbetoMaterial madera contra laminada de Pino o AbetoLuz = 24,5mÁrea cubierta = 53x24,5= 1298,5 m2

FIG.6 Imagen de la cercha

4 Nervios superiores= 24x8 cmTirante medio= 14 cm diámetro2 Ti t d 14 diá t2 Tirantes pareados= 14cm diámetro4 Jabalcones= 14cm diámetro3 Tableros= 6cm eDistancia entre ejes = 5,93Volumen por m2= 39264,5cm3

FIG. 8 Axonometría estructural FIG. 7 Imagen del montaje

Tipo de unión = encolado - atornillado – bulones de acero - pasadoresTipología: Estructura unidireccional plana – Cercha

2FIG.5, FIG.6 FIG.7, FIG.8 FUENTE. www.arquitecturaymadera.es – FICHA DESCRIPTIVA EDIFICIO DE USOS MULTIPLES EN RECINTO FERIAL DE ALMAZÁN

NUEVA PISCINA EN SANT FELIU DE LLOBREGATCLAUDÍ AGUILÓ – ESPAÑA

DESCRIPCIÓN

Este edificio se estructura en dos espacios principales deportivos y unnúcleo central de servicios que los separa. Estos espacios cuentan contipologías estructurales diferentes, teniendo el núcleo de servicio unaestructura en hormigón y los espacios deportivos (piscinas y gimnasio)estructura en hormigón y los espacios deportivos (piscinas y gimnasio)una estructura mixta de paneles prefabricados de hormigón para loscerramientos y de vigas de madera laminada para la cubierta.

La estructura de vigas, viguetas y correas son de madera laminada conuniones metálicas galvanizadas empotradas .

Los dos espacios deportivos del edificio cuentan con seis vigasprincipales de madera laminada las cuales descansan sea en el núcleocentral de servicios o en la fachada de paneles prefabricados decentral de servicios o en la fachada de paneles prefabricados dehormigón.

DATOSDATOSMaterial= madera laminadaLuz = 26,6mÁ

FIG. 11 Planta con área aferente para el calculoFIG. 9 – FIG.10 Detalle de estructuraÁrea cubierta = 26,6x34= 904,4Viga principal= 130x20 cm Vigueta= 10x30 cmVigueta 10x30 cmDistancia entre ejes = 4,9mVolumen por m2= 100246 cm3Ti d ió Pl ti t d l ti d Tipo de unión = Pletina empotrada – pletinas de apoyoTipología: Estructura unidireccional plana -Viga Laminada

FIG.12 Imágenes interioresFIG. 13 Sección

3FIG.9, FIG.10, FIG.11 FIG.12, FIG.13 FUENTE. Archivo personal del arquitecto Claudí Aguiló

BODEGA DE VINOS DEL SEÑORIO DE ARINZANORAFAEL MONEO- MADRID – ESPAÑA

DESCRIPCIÓN

El edificio llama la atención especialmente por la estructura de la navealargada destinada a la crianza de vinos, con una pasarela quecomunica sus dos extremos.

Esta pasarela reposa sobre pilares de hormigón de los que salen 4 pilaresde madera de roble en forma de ramificaciones a 45 grados que seunen con una viga encargada de soportar la cubierta a dos aguas.g g p g

Este edificio logra una unión perfecta entre lo tradicional y locontemporáneo desafía la tipología de cubierta tradicional a dosaguas, introduciendo los pilares ramificados que además de ser unrecurso estético impresionante proporcionan un aspecto de ligerezaque contrasta con la estructura tradicional del edificioque contrasta con la estructura tradicional del edificio.

DATOSDATOSMaterial= madera de robleLuz = 16mÁÁrea cubierta = 100x16= 1600Pares= 10x23 cm - 30 gradosCorrea de Roble = 15x30 cm

FIG. 14 Imágenes interiores FIG. 15 Detalle de estructura

Correa de Roble 15x30 cmPilar ramificado= 18x23cm – 45 gradosDistancia entre ejes = 8mV l 2 71350 8 3Volumen por m2= 71350,8 cm3Tipo de unión = Pletina empotradaTipología: Estructura unidireccional inclinada – Viga maciza Pares e p g ghileras

FIG. 17 Planta con área aferente para el calculoFIG.16 Imágenes interiores

4FIG.14, FIG.15, FIG.16, FIG.17, FUENTE. Detail: revista de arquitectura y detalles constructivos, Cubiertas, Reed Bussines Information, Bilbao, 2004

SAYNATSALO TOWN HALLALVAR AALTO, FINLANDIA

DESCRIPCIÓN

Una de los mayores atractivos de esta sala es la estructura de cubierta.Esta cercha de madera da un aspecto de ligereza mayor al que tieneen realidad, debido al jabalconado de segundo orden el cual aporta laestabilidad estructural.estabilidad estructural.

En este ejemplo la estructura es usada como recurso estético con unexpresivo resultado, [se sobredimensiona el número de jabalcones, quep [ j qse encuentran de forma aparente con los pares de segundo orden y deforma difusa con el nudo inferior de la cercha. ]*

Por otra parte [puede considerarse un armado por sub tensionado,vinculado a dos niveles a uno de sus muros de apoyo para facilitar latrasmisión de esfuerzos horizontales.]*trasmisión de esfuerzos horizontales.]

DATOSDATOSMaterial= madera aserrada de Pino o AbetoLuz = 8,6m

FIG. 19 Planta con área aferente para el calculo

Luz = 8,85mÁrea cubierta = 76,11Pares principales = 20x10 cm

FIG. 18 Imágenes interioresa es p c pa es 0 0 c

Pares secundarios = 20x10 cmjabalcones= 100x50 mmDi t i t j i bl (2 425 4 2 425)Distancia entre ejes = variable (2,425-4-2,425)Volumen por m2= 55968 cm3Tipo de unión = conectado - atornillado con uniones puntualesTipología: Estructura unidireccional inclinada – Cercha

´FIG. 20 Sección longitudinal ´FIG. 21 Sección transversal

5FIG.18, FIG.19, FIG.20, FIG.21, FUENTE. www.alvaraalto.fiCITA* -Rodríguez Nevado, Miguel Ángel, Diseño estructural en madera: una aproximación en imágenes al estado del arte europeo a finales del siglo XX, AITIM, 1999

CENTRO DE OCIO ZELL AM ZILLERHELMUNT REITTER - AUSTRIA

DESCRIPCIÓN

[La estructura de primer orden de este edificio esta formada por 14costillas de madera laminada. Sobre esta se fija otra de segundo ordencompuesta por tableros en hilera tricapa, orientados en dirección de losejes de la viga.]* No requiere arriostramientos adicionales; suejes de la viga.] No requiere arriostramientos adicionales; sucomportamiento como conjunto de capacidad portante es posiblegracias al empleo de tornillería de alta resistencia.

Los tableros tienen 2 metros de anchura y se atornillan a la viga de talforma que quedan 90 cm en voladizo a cada lado. [Una tercera hilerade tableros se clava sobre las otras dos con un solape de 17 cm ] En esede tableros se clava sobre las otras dos con un solape de 17 cm.] En esemomento los pares de medias vigas funcionan como un conjuntosolidario.

Las medias vigas que se elevan son de diferente longitud y se unen pormedio de un nudo rígido de una placa de acero insertada dentro de lamaderamadera.

DATOSM t i l d l i d Material= madera laminada Luz = 41,6mÁrea cubierta = 41.6x58,2 = 2421,12 m2

FIG.22 Axonometría proceso constructivo FIG.23 Planta con área aferente para el calculo

Viga principal= 65x20 cmTableros= 200 cm anchoDistancia entre ejes = 3 66mDistancia entre ejes = 3.66mVolumen por m2= 99310,4 cm3Tipo de unión = placa de acero insertada dentro de la maderaTipología: Estructura bidireccional - Viga MacizaClasificación= Concentrada

FIG 24 Imágenes interioresFIG. 26 Sección FIG 25 Imagen montajeFIG.24 Imágenes interioresFIG. 26 Sección FIG. 25 Imagen montaje

6CITA* - FIG.22, FIG.23, FIG.24, FIG.25, FIG. 26 FUENTE. Tectónica, Madera (II) estructuras n.13, ACT Ediciones S.L, Madrid, 2001

UNA BODEGA A LOS PIES DEL CASTILLO DE PEÑAFIELROGERS STIRK HARBOUR + PARTNERS -ESPAÑA

DESCRIPCIÓN

La estructura distingue dos tipologías que identifica los dos elementosbásicos del proyecto arquitectónico: la envolvente ligera y la base. Laenvolvente ligera es el elemento identificador del proyecto desde elexterior. Tiene una modulación de 9x18m2 , se trata de una estructuraexterior. Tiene una modulación de 9x18m2 , se trata de una estructurade madera laminada encolada, cuyos elementos principales describenarcos de 18m de luz y 8m de flecha, que por repetición forman bóvedasde diferente longitud La estructura arranca sobre pilares de hormigónde diferente longitud. La estructura arranca sobre pilares de hormigónde la estructura inferior. La base se encuentra semienterrada y tieneforma de un triangulo isósceles.

A la vista la bodega presenta sobre las bases de hormigón la estructuraligera de madera laminada. Sobre ellos se disponen las correas

i i l i l b í [S b l t t tillprincipales y encima los cabríos. [Sobre la estructura y costillas queforman el esqueleto se dispone un panel sándwich compuesto pormadera- aislante- madera, muy estrecho y muy largo que además esestructural pues tiene cierta resistencia. El conjunto de bóveda costillas ypanel forma una estructura monocasco.] * FIG. 27 Imágenes exteriores FIG. 28 Planta con área aferente para el calculo

DATOSMaterial= madera laminada encoladaMaterial madera laminada encoladaLuz = 18mÁrea cubierta = 54x18 = 972 m2Viga principal= 80x30 cmCorreas= 20x50 cm Cabríos= 11x22 cmCDistancia entre ejes = 9mVolumen por m2= 81414,8 cm3Ti l í E t t bidi i l ó ti i i

FIG. 29 Axonometría proceso constructivo

Tipología: Estructura bidireccional - pórtico - viga maciza

FIG. 30 Detalle pórtico FIG.31 Imágenes interiores

7CITA* - FIG.27, FIG.28, FIG.29, FIG.30, FIG. 31 FUENTE. Detail: revista de arquitectura y detalles constructivos, Grandes estructuras, Reed Bussines Information, Bilbao, 2009

MUSEO DE ARTE EN KOGEARKITEKTERNE KOGE- DINAMARCA

DESCRIPCIÓN

En un edificio de1900 se construye una cubierta para crear un espaciode exposición en 1999. La cubierta se compone de dos seccionescurvadas que conforman los faldones del tejado.

La estructura de madera se apoya sobre piezas afiligranadas de aceroque cuenta con una franja acristalada a lo largo de estos puntos desoporte, para separar la cubierta de la construcción existente.p p p

Esta estructura es particular ya que el pórtico curvo esta constituido porun entramado de vigas de madera.

DATOSMaterial= madera aserrada de pinoLuz = 16mÁrea cubierta = 33 5x16 = 536 m2Área cubierta = 33,5x16 = 536 m2Cabríos y correas superiores= 7,5x20 cmCabríos y correas inferiores= 7,5x20 cm FIG. 33 Imágenes interioresFIG. 32 Detalle pórtico

Barras de madera=7,5x7,5Distancia entre ejes = 3,5mVolumen por m2= 71517 9 cm3Volumen por m2= 71517,9 cm3Estructura bidireccional - pórtico - entramado cercha

FIG.35 Imágenes exterioresFIG.36 Planta con área aferente para el calculo FIG. 34 Sección

8FIG.32, FIG.33, FIG.34, FIG.35, FIG. 36 FUENTE. Detail: revista de arquitectura y detalles constructivos, Cubiertas, Reed Bussines Information, Bilbao, 2004

PISCINA EN LARACHA – CORUÑACARLOS QUINTÁNS - ANTONIO RAYA-CRISTOBAL CRESPO- ESPAÑA

DESCRIPCIÓN

La estructura de la caja consta de 7 pórticos de vigas de maderalaminada, sobre las que descansa una estructura de segundo orden deviguetas y codales. El conjunto se rigidiza con triangulaciones que sirvende contraviento.

[Las vigas se apoyan sobre pilares que forman parte de un entramadovertical, a base de montantes, travesaños y diagonales que absorbenlos esfuerzos horizontales y descansan sobre un durmiente de maderalos esfuerzos horizontales y descansan sobre un durmiente de maderalaminada.]*

[Los nudos se resuelven por medio de una chapa de acero galvanizada[ os udos se esue e po ed o de u a c apa de ace o ga a adade e= 20mm, embutida en el cajeado practicado en la cabeza del pilary en el extremo de la viga.]* Ambas piezas se fijan mediante varillasroscadas.oscadas.

DATOS FIG. 37 Planta con área aferente para el calculo

Material= pino laminadoLuz = 20mÁrea cubierta = 34,5x20= 690 m2

FIG. 37 Planta con área aferente para el calculo

Área cubierta 34,5x20 690 m2Viga principal= 21x140 cmPilar= 32,5x21 cm Durmiente de apoyo= 26 x 9cmDurmiente de apoyo= 26 x 9cmViguetas de cubierta= 9x26 cmCodales de cubierta= 9x16 cmM t t d t d 9 9 Montantes de entramado= 9x9 cmTravesaños de entramado= 9x14,5 cmDistancia entre ejes = 5m

FIG 38 Imagen interiorFIG 39 Axonometría de la estructuraVolumen por m2= 86716 cm3Tipo de unión = varillas roscadas –placas de acero insertadas

FIG.38 Imagen interiorFIG. 39 Axonometría de la estructura

Tipología: Estructura bidireccional –pórtico – viga maciza

FIG.40 Imágenes de la estructura FIG.41 Detalle pórtico – pilar metálico

9CITA* - FIG.37, FIG.38, FIG.39, FIG.40, FIG. 41 FUENTE. Tectónica, Madera (I) revestimientos n.11, ACT Ediciones S.L, Madrid, 2000

OGUNI DOMESHOY YOH - JAPÓN

DESCRIPCIÓN

Se caracteriza por ser una estructura de cubierta espacial en maderade cedro con conectores esféricos de acero. Es una cubierta de doblecurvatura y de doble capa, la cual cubre un área de 2835m2 y estarevestida en acero inoxidable.

Las dimensiones del domo son 63 x 47 m y la altura de la malla son solo 2m. La rigidez estructural deriva en gran parte de la forma curvadatridimensional de la cubierta permitiendo también una mayor esbelteztridimensional de la cubierta, permitiendo también una mayor esbeltezde la malla estructural.

Piezas macizas de cedro de 11 x 15 cm fueron usadas para la capae as ac as de ced o de 5 c ue o usadas pa a a capasuperior del domo y las piezas macizas de 11 x 17cm para la capainferior, con refuerzos o diagonales de 9 x 12,5cm. En la finalización decada pieza de madera se ubica un conector en acero con 42,7 mm decada p e a de ade a se ub ca u co ec o e ace o co ,7 dediámetro y un perno soldado que a su vez tiene un pletina planainsertada en la pieza de madera. Este esta fijado a la madera pormedio de pernos de 16mm y resina epóxica.ed o de pe os de 6 y es a epó ca.

DATOSG 43 l iMaterial= madera aserrada de cedro

Luz = 63 x 47 m Área cubierta: 2961m

FIG. 43 Planta y seccionesFIG. 42 Planta con área aferente para el calculo

Área cubierta: 2961mPiezas superiores = 11 x 15 cmPiezas inferiores = 11 x 17cmPiezas diagonales = 7 9 x 12 5cmPiezas diagonales = 7,9 x 12,5cmVolumen por cm3= 62534,7Tipo de unión = pletina plana insertada con

d i t fé i pernos en cada pieza, conectores esféricos de aceroTipología: Estructura tridireccional triangulada -Domo en malla espacial doble capa

Fig.46 Detalle estructuraFig. 45 Imagen interiorFIG. 44 Detalle conector

FIG.42, FIG. 44, FIG.45, FIG.46 FUENTE. http://architecturerevived.blogspot.com/2009/08/oguni-dome-kumamoto japan html

10kumamoto-japan.htmlFIG.43 FUENTE.: Natterer Julius, Herzog Thomas, Volz Michael, Construire en bois 2, Français- Pressespolytechniques et universitaires romandes, 1994

LAS ARENAS DE BARCELONAALONSO-BALAGUER-RICHARD ROGERS - ESPAÑA

DESCRIPCIÓN

La cubierta del edificio se plantea como un elemento absolutamenteLa cubierta del edificio se plantea como un elemento absolutamenteindependiente desde el punto de vista estructural, adquiriendo juntocon la plataforma un profundo sentido de flotabilidad, quedando a 27

d l t d l ll d tm. de la rasante de las calles adyacentes.

[La estructura consiste en una cúpula reticulada con un sistema devigas de madera que triangulan cada uno de los anillos concéntricosvigas de madera que triangulan cada uno de los anillos concéntricosde tamaño variable a medida que se aproximan al centro.]*

[El montaje se plantea a partir de 6 fases constructivas con objeto de FIG 47 Detalle de uniones[El montaje se plantea a partir de 6 fases constructivas con objeto decomplementar todos los anillos que forman la cúpula, empezando porel perímetro hasta el centro.]*

FIG. 47 Detalle de uniones

Los elementos que forman la estructura son: vigas principales y vigassecundarias de madera laminada de abeto de tamaño variable conuniones ocultas de acero galvanizado con pernos y pasadores; eluniones ocultas de acero galvanizado con pernos y pasadores; elentrevigado se resuelve con un tablero laminado tipo KertoQ de grosorvariable, dependiendo de la distancia.

DATOSFIG.48 Axonometría de cubierta

Material= madera laminada de abetoDiámetro = 78m Área cubierta: 4775 9mÁrea cubierta: 4775,9mVigas principales = dim. Variable 220 x 320Vigas secundarias = dim. VariableTablero de madera contra laminada de abeto = dim. Variable dependiendo de la distancia 45mmVolumen por m2= 100726 cm3Tipo de unión = pletina plana insertada con pernos y pasadores Tipología: Estructura tridireccional triangulada - cúpula mono capa

Proceso constructivoFIG. 49 Imagen exteriorFIG. 50 Planta con área aferente para el calculo

11CITA* - FIG.47, FIG.48, FIG.49, FIG.50, FUENTE. COAC, Quaderns d'arquitectura i urbanisme nº 259, Barcelona, 2009


III. CALCULOS Y RESULTADOS

1. RESULTADOS GENERALES

1.1 Resultados de volumen de madera en cm3 por m2 de cubierta

Proyecto Volumen x m2

Recinto Ferial de Almazán 39264,54 Palacio de hielo St. Polten 46359,76 Saynatstalo Town Hall 55968,05 Oguni Dome 62534,71 Bodega del Señorío de Arinzano 71350,78 Museo de arte en Koge 71517,86 Bodega a los pies del castillo de Peñafiel 81414,81

Piscina en Laracha 86715,98 Centro de ocio Zell am Ziller 99310,37 Piscina en Sant Feliu de Llobregat 100246,43 Las Arenas 100726,00

Comentarios

Estos primeros resultados dan una noción en cuanto a la utilización de la madera en los diferentes proyectos. Aparentemente, (exceptuando el palacio de hielo St. Polten, el cual a pesar de ser una viga laminada cuenta con el segundo menor volumen por m2, y las Arenas del cual se esperaría un volumen más bajo debido a que es una cúpula con una

Recinto Ferial de Almazan

Palacio de hielo St. Polten

Synatstalo Town Hall Oguni Dome

Bodega del Señorio de Arinzano

Museo de arte en Koge

Bodega a los pies del

castillo dePiscina en Laracha

Centro de ocio Zell am

Ziller

Piscina en Sant Feliu de

LlobregatLas Arenas

VOLUMEN X M2 39264,54 46359,76 55968,05 62534,71 71350,78 71517,86 81414,81 86715,98 99310,37 100246,43 100726,00

0,00

20000,00

40000,00

60000,00

80000,00

100000,00

120000,00

VOLU

MEN

PROYECTOS

GRÁFICO DE VOLUMEN EN CM3 POR METRO CUADRADO


estructura triangulada), todos los proyectos son consecuentes en cuanto a volumen por m2 con su tipología estructural y tipo de cubierta.

En los puestos con volúmenes más bajos se encuentran las estructuras de cercha con madera aserrada, este es el caso del recinto ferial de Almazán (vol. 39264 cm3), Syanatsalo Town Hall (vol. 55968 cm3) y el Oguni Dome (vol. 62634 cm3).

En los puestos con volúmenes intermedios, se ubican la cubierta a dos aguas de la Bodega del señorío de Arinzano (vol. 71350 cm3) y el pórtico del Museo de Arte en Koge (vol. 71517 cm3), el cual cuenta con una estructura de cercha curva.

Posteriormente, con volúmenes más altos, se ubican las estructuras de pórtico y cubierta plana compuestas por vigas macizas laminadas. En orden de menor a mayor volumen está La Bodega a los pies del castillo de Peñafiel (81414 cm3), La piscina en Laracha (vol. 86715 cm3) y el centro de Ocio Zell am Ziller (vol. 99310 m3), el cual se encuentra prácticamente al mismo nivel que la piscina de Sant Feliu de Llobregat (vol. 100246 cm3).

Con respecto a los proyectos excepcionales del Palacio de hielo de St. Polten (vol. 46359 cm3) y las Arenas (vol. 100726 cm3), el resultado se puede explicar ya que en el primer caso el proyecto cuenta con vigas aligeradas y el segundo caso se trata de una cúpula bastante plana que tiene altas fuerzas flectoras que requieren una estructura más pesada.

Hasta este punto se ha evaluado el aspecto del volumen por m2, estos resultados serán fundamentales para conocer la verdadera eficiencia de las estructuras en madera, al ponerlas en relación con otros factores muy influyentes como la luz, el área de sección y el volumen.


1.2 Resultados de volumen de madera en función de la luz

Proyecto Luz (m) volumen x m2 Factor vol./l Palacio de hielo St. Polten 40 46359,76 1158,99

Las Arenas 78 100726,00 1291,36 Oguni Dome 47 62534,71 1330,53

Recinto Ferial de Almazán 24,5 39264,54 1602,63 Centro de ocio Zell am Ziller 41,6 99310,37 2387,27

Piscina en Sant Feliu de Llobregat 26,6 100246,43 3768,66

Piscina en Laracha 20 86715,98 4335,80 Bodega del Señorío de

Arinzano 16 71350,78 4459,42 Museo de arte en Koge 16 71517,86 4469,87

Bodega a los pies del castillo de Peñafiel 18 81414,81 4523,05

Saynatsalo Town Hall 8,6 55968,05 6507,91

Comentarios

En cuanto al volumen en función de la luz, podemos ver que dentro de las estructuras más eficientes se encuentran en primer lugar la viga maciza aligerada del palacio de Hielo St. Polten (factor 1158,99), posteriormente con un factor muy similar, las estructuras espaciales, teniendo en primer lugar Las Arenas (factor 1291,36) y en segundo lugar el Oguni Dome (factor 1330,53) y luego en un cuarto lugar la cercha del recinto ferial de Almazán (factor 1602,63).


Las Arenas Oguni Dome Recinto Ferial de Almazan

Centro de ocio Zell am

Ziller

Piscina en Sant Feliu de

LlobregatPiscina en Laracha



Bodega a los pies del

castillo deSaynatstalo Town Hall

FACTOR ML 1158,99 1291,36 1330,53 1602,63 2387,27 3768,66 4335,80 4459,42 4469,87 4523,05 6507,91

0,001000,002000,003000,004000,005000,006000,007000,00

FAC

TOR

ML

PROYECTOS

GRÁFICO DE VOLUMEN POR M2 EN FUNCIÓN DE METROS LINEALES


En un rango intermedio encontramos las vigas macizas del centro de Ocio Zell am Ziller (factor 2387,27) y de la piscina de Sant Feliu de Llobregat (factor 3768,66) y en un rango alto tenemos los pórticos y las cubiertas inclinadas con factores muy similares entre sí.

El Saynatsalo Town Hall sin embargo aparece como una excepción, con un alto valor (factor 6507,91), mostrándose muy poco eficiente en cuanto al uso de la madera con respecto a la luz cubierta.

Esta primera aproximación para evaluar la eficiencia de las estructuras es muy relativa y simplemente nos da una idea global de referencia de los diferentes sistemas, ya que no podemos comparar con este parámetro estructuras que tienen como objetivo salvar una luz (vigas) con estructuras que tienen como objetivo cubrir un área que se repite en forma de hilera (pórticos) y estructuras que tienen como objetivo crear un volumen específico (estructuras espaciales).

Es por esta razón que para evaluar la eficiencia real de las cubiertas es necesario establecer unos criterios de clasificación que nos permitan comparar los proyectos entre sí.


2. CLASIFICACIÓN SEGÚN CRITERIOS ESTABLECIDOS

2.1 Criterios de clasificación

- Direccionalidad

A. Estructuras unidireccionales

Tienen como objetivo salvar una luz determinada. El factor de volumen es igual al volumen por m2 de la estructura sobre la luz cubierta. (Este es el caso de las cubiertas planas e inclinadas)

Factor=volumen x m2/luz (m)

B. Estructuras bidireccionales

Tienen como objetivo salvar un área determinada. El factor de volumen es igual al volumen por m2 de la estructura sobre el área de la sección de la estructura, esto con el fin de evaluar la luz y la altura de la estructura. (Este es el caso de los pórticos)

Factor=volumen x m2/área (m2)

C. Estructuras tridireccionales

Tienen como objetivo salvar un volumen determinado. El factor de volumen es igual al volumen por m2 de la estructura sobre el volumen comprendido por la cubierta. (Este es el caso de las cubiertas espaciales)

Factor=volumen x m2/volumen (m3)

- Tipo de cubierta

A. Cubierta plana B. Cubierta inclinada C. Pórtico D. Cubierta espacial

- Tipología estructural

A. Estructura de viga maciza aserrada o laminada B. Estructura de cercha o entramado ligero


2.2 Tablas de clasificación según los criterios establecidos

A- Estructuras unidireccionales Viga maciza Cercha

Cubierta plana Piscina en Sant Feliu de

Llobregat Recinto Ferial de

Almazán Palacio de hielo St. Polten

Cubierta inclinada Bodega del Señorío de

Arinzano Saynatsalo Town Hall B- Estructuras bidireccionales

Viga maciza Cercha

Porticos

Centro de ocio Zell am Ziller Museo de arte en Koge Bodega a los pies del castillo de

Peñafiel Piscina en Laracha

C- Estructuras tridireccionales

Viga maciza Cercha Cubiertas espaciales Las Arenas de Barcelona Oguni Dome


2.3 Comparativo general de los sistemas1

Clasificación Proyecto Cubierta Estructura Vol. x m2

Factor vol./luz

Unidireccional

Saynatstalo Town Hall Inclinada Cercha 3 11 Recinto Ferial de

Almazán Plana Cercha 1 4 Palacio de hielo St.

Polten Plana Viga 2 1 Piscina en Sant Feliu de

Llobregat Plana Viga 10 6 Bodega del Señorío de

Arinzano Inclinada Viga 5 8

Bidireccional

Museo de arte en Koge Pórtico Cercha 6 9 Centro de ocio Zell am

Ziller Pórtico Viga 9 5 Bodega a los pies del

castillo de Peñafiel Pórtico Viga 7 10 Piscina en Laracha Pórtico Viga 8 7

Tridireccional

Oguni Dome Espacial Cercha 4 3 Las Arenas Espacial Viga 11 2

Volumen x m2

• Rango bajo: volumen inferior a 60000cm3 – gris claro • Rango medio: volumen de 60000cm3 a 80000cm3 – gris medio • Rango alto: volumen superior a 80000cm3 – gris oscuro

Factor Volumen sobre luz

• Rango bajo: factor inferior a 2000 – gris claro • Rango medio: factor de 2000 a 4000 – gris medio • Rango alto: factor superior a 4000 – gris oscuro

1 Los números de las dos últimas casillas (vol. Xm2 y factor vol. /luz) corresponden a la posición de menor a mayor valor en las respectivas tablas. Los colores en escala de grises ubican en proyecto en el rango bajo (gris claro), medio (gris medio) y alto (gris oscuro) en la escala de valores de volumen y factor con respecto a la luz.


3. RESULTADOS SEGÚN CRITERIOS ESTABLECIDOS

3.1 Resultados de volumen de madera en cm3 sobre metros lineales de cubierta

Estructuras unidireccionales

CUBIERTA PLANA Proyecto Luz (m) Volumen x m2 Factor

Palacio de hielo St. Polten 40 46359,76 1158,99 Recinto Ferial de Almazán 24,5 39264,54 1602,63

Piscina en Sant Feliu de Llobregat 26,6 100246,43 3768,66

CUBIERTA INCLINADA

Proyecto Luz (m) Volumen x m2 Factor Bodega del Señorío de Arinzano 16 71350,78 4459,42

Saynatstalo Town Hall 8,6 55968,05 6507,91

Comentarios

En este gráfico comparamos los proyectos que tienen como objetivo salvar una luz determinada.

Una de las primeras cosas que se observan es que los proyectos con factor más alto corresponden a las cubiertas inclinadas, esto se debe a que esta geometría implica una mayor utilización del material. El Saynatsalo Town Hall a pesar de ser una cercha sigue siendo el proyecto con el mayor factor de volumen (factor 6507,91).


Recinto Ferial de Almazan

Piscina en Sant Feliu de Llobregat


Saynatstalo Town Hall

FACTOR 1158,99 1602,63 3768,66 4459,42 6507,91

0,00

1000,00

2000,00

3000,00

4000,00

5000,00

6000,00

7000,00

FAC

TOR

PROYECTOS

GRÁFICO DE VOLUMEN EN FUNCIÓN DE METROS LINEALES


En cuanto a las cubiertas planas el puesto con factor más bajo lo sigue ocupando el palacio de hielo en St. Polten (factor 1158,99), seguido por la cercha del recinto ferial de Almazán (factor 1602,63). En un tercer puesto con una diferencia de más del doble en cuanto al factor de volumen, encontramos la piscina de Sant Feliu de Llobregat (factor 3768,66).

Apariencia vs resultados

Cubiertas planas

Palacio de hielo St. Polten [vol. 46359cm3 – factor vol. /ml 1158,99]

Este proyecto es muy característico ya que usa vigas laminadas aligeradas, un recurso estético muy funcional y eficiente. Sin embargo la cubierta no se percibe tan ligera como lo es en realidad. Contrariamente a las percepciones resulto ser la estructura con el de factor de volumen sobre luz más bajo demostrando así la eficiencia del aligeramiento de la viga.

Recinto ferial de Almazán [vol. 39264cm3 – factor vol. /ml 1602,63]

Al ser una cercha conformada por muy pocos elementos tiene una apariencia muy ligera. Esto es totalmente coherente con su volumen por metro cuadrado y con su alta eficiencia en relación con la luz cubierta

Piscina en Sant Feliu de Llobregat [vol. 100246 cm3– factor vol. /ml 3768]

Al ser una viga en madera laminada maciza tiene una apariencia pesada, así lo demuestra su volumen por metro cuadrado y su alto factor de volumen en función de la luz

Cubiertas inclinadas

Bodega de Señorío de Arinzano [volumen 71350cm3 – factor vol. /m 4459]

Este edificio es ambiguo en cuanto a su apariencia ya que por su tipología pareada a dos aguas y por el uso de madera de roble maciza podríamos pensar que tiene una estructura bastante pesada, sin embargo al ver sus dimensiones en cuanto a longitud y los pilares ramificados envueltos en este contexto, podemos sentir la ligereza en el espacio.

En cuanto a la eficiencia del sistema para cubrir una luz, podemos ver que esta estructura tiene un factor alto en relación a las vigas macizas


de cubierta plana, pero no muy alto en relación con las cubiertas inclinadas.

Saynatsalo Town Hall [vol. 55968cm3 – factor vol. /m 6507]

Al ser una estructura con tipología de cercha y con un volumen por metro cuadrado relativamente bajo, podríamos pensar que es una estructura ligera, sin embargo al relacionar este dato con la luz cubierta podemos concluir que es una estructura que tiene un factor de volumen bastante alto.

En cuanto a la eficiencia del sistema podemos ver que esta estructura está sobredimensionada, puesto que usa una gran cantidad de material para cubrir una luz muy corta.

3. 1 Resultados de volumen de madera en cm3 sobre m2 de cubierta

Estructuras bidireccionales

PORTICOS Proyecto Área (m2) Volumen x m2 Factor

Centro de ocio Zell am Ziller 214 99310,37 464,07 Bodega a los pies del castillo de

Peñafiel 104 81414,81 782,83 Museo de arte en Koge 80 71517,86 893,97

Piscina en Laracha 82 86715,98 1057,51

Centro de ocio Zell am Ziller

Bodega a los pies del castillo de Peñafiel Museo de arte en Koge Piscina en Laracha

FACTOR 464,07 782,83 893,97 1057,51

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

FAC

TOR

PROYECTOS

GRÁFICO DE VOLUMEN EN FUNCIÓN DE METROS CUADRADOS


Comentarios

En este gráfico comparamos los proyectos que tienen como objetivo salvar un área de sección determinada, es decir estructuras que cuentan con una determinada altura además de la luz a salvar.

De los resultados obtenidos merece la pena resaltar el bajo factor de volumen del centro de Ocio Zell am Ziller( factor 464), el cual se encuentra en un rango muy inferior al del resto de los pórticos demostrando así su eficiencia en cuanto a la utilización de la madera.

También cabe enfatizar el alto valor del factor de volumen de la cercha del museo de arte en Koge (factor 893), demostrando así la baja eficiencia de la estructura en cuanto al uso de material.


Centro de ocio Zell am Ziller [volumen 99310cm3 – factor vol. /m2 464]

Este proyecto a pesar de usar vigas laminadas genera una sensación de amplitud y de ligereza. Su volumen por metro cuadrado es bastante alto pero cuando se pone este resultado en relación con los metros cuadrados de sección, nos damos cuenta que acorde con las percepciones, es una estructura con un factor de volumen bajo en relación con los demás pórticos. Esto seguramente se debe a que este proyecto no utiliza correas en su estructura ya que el arriostra miento de los pórticos se hace por medio de los mismos tableros de cerramiento.

Bodega a los pies del castillo de Peñafiel [vol. 81414cm3 – factor vol. /m2 782]

Este proyecto se caracteriza por la dilatación de la cubierta con respecto a los pórticos estructurales, esto unido a sus proporciones alargadas, enfatiza la sensación de ligereza en la estructura. Sin embrago por medio de las gráficas de análisis nos podemos dar cuenta que es un proyecto con un factor de volumen relativamente alto.

Museo de Arte en Koge [vol. 71517cm3 – factor vol. /m2 893]

Esta estructura es particular, ya que el pórtico curvo está constituido por un entramado de vigas de madera. Esta tipología de cercha da una apariencia ligera a la estructura, sin embargo al ver su volumen por metro cuadrado nos podemos dar cuenta que es una cubierta que está en un rango relativamente alto.


Este resultado, unido a que es una tipología de pórtico, se ve reflejado en el gráfico de volumen sobre m2 de sección, en donde esta estructura que en teoría debería ser ligera, tiene un factor de volumen bastante alto en relación con los otros pórticos.

Piscina en Laracha [vol. 86715cm3 – factor vol. /m2 1057]

Este proyecto consta de una estructura en madera en forma de caja que se sobrepone sobre un basamento en hormigón por un lado y sobre pilares metálicos por el otro. Este recurso formal hace que la caja se vea ligera en contraste con los otros elementos del edificio.

En cuanto a la estructura únicamente, al ser una caja rígida conformada por múltiples elementos estructurales tiene una apariencia relativamente pesada, cosa que se confirma en los diferentes gráficos de análisis.

Esta caja en madera además de ser estructural es parte del volumen y de la fachada del edificio, por lo que cuenta con un entramado de montantes, travesaños y diagonales que contribuyen a soportar los elementos de fachada y asumir las cargas horizontales de las vigas de cubierta. Esta rigidización del sistema permite que los pilares de los pórticos tengan dimensiones menores a las requeridas. Al ser una única estructura para cubierta y cerramiento, es una estructura pesada.

En cuanto a su eficiencia en el uso del material podemos ver que esta estructura tiene el factor de volumen más alto de todos los pórticos.

3.3 Resultados de volumen de madera en cm3 sobre m3 de cubierta

Estructuras tridireccionales

CUBIERTA ESPACIAL

Proyecto Vol.(m3) Volumen x m2 Factor

Oguni Dome 24920 62534,71 2,51 Las Arenas 20397,79 100726,00 4,94


Comentarios

En este gráfico comparamos los proyectos que tienen como objetivo conformar un volumen determinado.


Oguni Dome [vol. 62534cm3 – factor vol. /m3 2,51]

Al ser una malla espacial conformada por elementos muy esbeltos tiene una apariencia muy ligera, sin embargo en el gráfico de volumen por m2 de este proyecto se ubica en un rango medio.

En cuanto al gráfico de volumen por metro cuadrado sobre volumen de cubierta, podemos concluir que esta estructura tiene un factor bajo, casi la mitad que el edificio de las Arenas, por lo que se podría afirmar que es bastante eficiente en cuanto al uso de la madera.

Las Arenas de Barcelona [volumen 20397cm3 – factor vol. /m2 4,94]

A pesar de ser una malla triangulada y mono capa, está compuesta por piezas de madera laminada no tan esbeltas que unidas unas con otras conforman vigas principales y anillos perimetrales que mantienen la estética pesada de la tradicional viga laminada. Esta percepción es acorde con los resultados de la gráfica de volumen por m2, donde esta estructura alcanza el mayor rango en comparación con los demás proyectos analizados.

En cuanto al gráfico de volumen por metro cuadrado sobre volumen de cubierta, podemos concluir que esta estructura aún siendo triangulada tiene un factor bastante alto si se compara con la malla espacial doble capa del Oguni Dome.

Oguni Dome Las ArenasFACTOR M3 2,51 4,94

0,001,002,003,004,005,006,00

DEN

SIDA

DES

PROYECTOS

GRÁFICO DE VOLUMEN EN FUNCIÓN DE METROS CUBICOS


IV. CONCLUSIONES

1. CONCLUSIONES SUBJETIVAS

Para poder tener una idea de la percepción en las estructuras de madera se ha hecho una pequeña encuesta entre personas no arquitectos, con la intención de poner en relación estos resultados con los datos obtenidos con los gráficos.

Proyectos unidireccionales

PROYECTO FACTOR RANGO PERCEPCION Palacio de hielo St. Polten 1158,99 Bajo Pesada 60% Recinto Ferial de Almazán 1602,63 Bajo Ligera 100% Piscina en Sant Feliu de Llobregat 3768,66 Alto Pesada 90% Bodega del Señorío de Arinzano 4459,42 Alto Ligera 60% Saynatstalo Town Hall 6507,91 Muy alto Pesada 70%

Estructuras bidireccionales

PROYECTO FACTOR RANGO PERCEPCION Centro de ocio Zell am Ziller 464,07 Bajo Ligera 80% Bodega a los pies del castillo de Peñafiel 782,83 Medio Ligera 70% Museo de arte en Koge 893,97 Medio Pesada 60% Piscina en Laracha 1057,51 Alto Pesada 70%

Estructuras tridireccionales

PROYECTO FACTOR M3 RANGO PERCEPCION Oguni Dome 2,51 Bajo Ligera 80% Las Arenas 4,94 Alto Pesado 70%

En el caso de las estructuras unidireccionales y tridireccionales, (a excepción de la bodega del Señorío de Arinzano y el Saynatsalo Town Hall), las estructuras de entramado ligero se perciben como ligeras, mientras que las estructuras con vigas laminadas se perciben pesadas.

Otro es el caso para las estructuras bidireccionales, (pórticos y estructuras de pares e hileras) ya que a pesar de contar con valores altos de volumen xm2 tienden a verse ligeras si están cubriendo grandes


espacios. Este es el caso del Centro de ocio Zell am Ziller, la bodega del señorío de Arinzano y de la bodega a los pies del castillo de Peñafiel, en donde el modulo estructural se repite en modo de hilera conformando espacios alargados.

En los casos de los pórticos del museo de arte en Koge y la piscina en Laracha, la percepción es pesada ya que no poseen proporciones tan alargadas y en ambos casos cuentan con estructuras muy densas en cuanto a cantidad de elementos por los que no se percibe la repetición del pórtico.

En conclusión para estructuras bidireccionales la proporción del espacio es un factor fundamental en la percepción.

2. CONCLUSIONES CUANTITATIVAS

Para evaluar la eficiencia de las estructuras en cuanto al uso de la madera, se han comparado los proyectos desde diferentes frentes, cada uno con un objetivo diferente, pero complementarios unos con otros.

1- Gráficos generales

Gráfico general Vol. /luz

Este primer gráfico compara todos los proyectos en función del volumen m2 sobre la luz, esto nos arroja como resultado las tipologías más eficientes en cuanto al uso de la madera.

En orden de eficiencia para cubrir medianas y grandes luces están:

- las estructuras espaciales - las cerchas - Las vigas laminadas - Pórticos

Cabe resaltar que ésta es la tendencia general del gráfico, ya que existen proyectos que hacen excepción a la regla. (Ver cuadro comparativo)


2- Gráficos según criterios establecidos:

Estos gráficos nos aportan información precisa sobre la eficiencia de cada estructura de acuerdo a su tipología. Aquí podemos darnos cuenta de la gran posibilidad de optimización de las estructuras ya que en todas las clasificaciones siempre hay un caso óptimo como se muestra a continuación.

Gráfico estructuras unidireccionales vol. /luz

La función de este gráfico es comparar todos los proyectos con estructuras unidireccionales con el fin de ver la eficiencia en cuanto al uso de la madera para cubrir una luz.

Caso de mayor optimización:

- Palacio de Hielo St. Polten el cual teniendo una estructura de viga laminada cuenta con el factor de 1158,99 demostrando así su gran eficiencia en cuanto al uso del material.


Caso de menor optimización:

- Saynatsalo Town Hall el cual teniendo una estructura de cercha cuenta con un factor de 6507,91, demostrando así que es un proyecto que usa como recurso estético la estructura por lo cual está sobredimensionado.

Nota: las cubiertas inclinadas presentan valores de factor más altos que las cubiertas planas, por lo que podemos concluir que si el objetivo es cubrir una luz, la forma más eficiente de optimizar material es con cubiertas planas.

Gráfico de estructuras bidireccionales vol. /m2

La función de este gráfico es comparar todos los proyectos con estructuras bidireccionales con el fin de ver la eficiencia en cuanto al uso de la madera para cubrir un área de sección.


- Centro de ocio Zell am Ziller, un proyecto con un factor de 464,07 que cuenta con una estructura de vigas laminadas macizas.

Caso de menor optimización:

- Piscina en Laracha, un proyecto con un factor de 1057,51 que cuenta con una estructura de vigas laminadas macizas.

Nota: los pórticos al ser evaluados con los mismos criterios de las demás estructuras presentan volúmenes bastante altos; esto se debe a que son estructuras que además de cubrir un espacio tienen que cumplir con la función de cerramiento.

Gráfico de estructuras tridireccionales vol. /m3

La función de este gráfico es comparar todos los proyectos con estructuras tridireccionales con el fin de ver la eficiencia en cuanto al uso de la madera para cubrir un volumen.


- El Oguni Dome, con un factor de 2,51, cuenta con una estructura espacial doble capa con piezas de madera aserrada.


Caso de menor optimización

- Las Arenas de Barcelona, con un factor de 4,94, cuenta con una estructura espacial mono capa triangulada con piezas de madera laminada.

Nota: las estructuras espaciales mono capa son más eficientes para geometrías pronunciadas, cosa que no se cumple del todo en el caso de Las Arenas, y las estructuras doble capa son más eficientes para geometrías planas.

3. CONCLUSIONES GENERALES

Después de haber hecho este estudio comparativo, podemos concluir que las premisas generales sobre las estructuras ligeras y pesadas en madera son en su mayoría acertadas. Sin embargo también nos podemos dar cuenta que existen varios casos que no encajan dentro de este esquema, sea por su poca o gran eficiencia en cuanto al uso del material con respecto a su tipología.

Independientemente a la tipología de estructura que decidamos usar, las estructuras de madera ofrecen múltiples posibilidades para poder construir edificios cada vez más sostenibles en cuanto al uso del material. Es por esto que a la hora de empezar un proyecto no solo es importante escoger el sistema estructural más eficiente de acuerdo a los requerimientos, sino también saber proyectarlo de la mejor forma con el fin de optimizar al máximo el uso de la madera.

Cabe resaltar que la construcción en madera con grandes y medianas luces tiene mucha más posibilidad de optimización que en las de pequeñas luces.

La madera es un material supremamente versátil como factor de la construcción, permite múltiples soluciones constructivas; es un campo estructural abierto en el que se puede buscar siempre la optimización.


V. ANEXOS

1. ANEXO

Reseña histórica

La madera en forma estructural se empezó a utilizar desde las construcciones neolíticas, su forma más inmediata de utilización fue a través del aprovechamiento del fuste rollizo descortezado. Posteriormente con el fin de conseguir una mayor precisión y modulación se pasó al escuadrado de la sección.

FIG.512 FIG. 523

Las primeras estructuras de entramado se dieron durante la civilización griega y romana. Se desarrolló un nuevo tipo constructivo de entramado pesado de madera, piezas de mediana sección unidas a través de ensambles y cuñas y afianzados con riostras diagonales, en donde la triangulación era la base de la estabilidad estructural.

FIG.53 FIG. 54

Este sistema se prolongó y fue evolucionando durante muchos siglos, hasta prácticamente mediados del siglo XIX, cuando en Norte América debido a la necesidad de colonizar la costa oeste y disponer de construcciones sencillas y rápidas se desarrollo el sistema de entramado ligero.

2 FIG. 51, FIG 53, FIG.54 FUENTE: Enrique Nuere Matauco, La Carpintería de armar española, Madrid : Munilla-

Lería, 2000

3 FIG. 52 FUENTE: Tectónica, Madera (I) revestimientos n.11, ACT Ediciones S.L, Madrid, 2000


El entramado ligero o Balloom Frame, se diferencio de los sistemas anteriores ya que empleaba elementos de menor escuadría. Esto solo fue posible tras la aparición de los primeros aserraderos que podían producir tablas normalizadas de pequeña escuadría así como la existencia de clavos fabricados de forma industrializada.

Todos los elementos constructivos están formados por elementos de escuadrías pequeñas. La estructura de cubierta está formada por cerchas de madera ligera prefabricada, con una separación entre ejes de 400 a 600 mm, dependiendo de las luces y cargas con un cerramiento que sirve de material de soporte de la cubierta y de arriostra miento.

FIG.554

Este sistema permite desde la construcción completa in situ hasta la prefabricación total en volumen.

Por primera vez la estructura de cubierta se empezó a construir por medio cerchas prefabricadas, esto abrió paso a una gran evolución en el tema de las grandes luces, siendo a su vez el origen de los actuales métodos de construcción prefabricada.

Con la llegada del siglo XX y la revolución industrial, se abren nuevos campos tanto en la industria como en el mercado de la construcción. Es a partir de este momento cuando el desarrollo de las cubiertas en madera se ramifica en dos vertientes. Por un lado las cubiertas que evolucionan a partir de los sistemas de entramado ligero y que por consiguiente serán cubiertas ligeras y por otra parte las cubiertas que

4 FIG. 55 FUENTE: Tectónica, Madera (I) revestimientos n.11, ACT Ediciones S.L, Madrid, 2000


evolucionan a partir del sistema de madera laminada encolada que serán las llamadas cubiertas pesadas.

La necesidad de construir nuevos edificios adaptables a las necesidades del momento (hangares, industrias, estaciones de trenes etc.) ponen a prueba las limitaciones que las estructuras en madera tradicionales habían tenido hasta el momento.

Como respuesta a estas nuevas demandas se desarrollan industrialmente nuevos sistemas de uniones metálicas que permiten la construcción de cerchas en madera con el fin de salvar grandes luces.

FIG.565

Por otro lado y casi simultáneamente la industria de la madera dio otro gran paso con la aparición de la madera laminada encolada.

Este sistema aparece en 1901 cuando el Aleman Otto Hetzer, obtuvo su primera patente para vigas rectas, posteriormente en 1906 patento un sistema para piezas curvas.

Su estrategia en cierto modo era paralela a la de los sistemas de entramado ligero, usar piezas de pequeña escuadría, abundantes en el mercado para fabricar piezas de tamaño ilimitado.

La segunda guerra mundial favoreció enormemente el desarrollo de este producto debido a las restricciones que existían para el acero. En esta época se desarrollaron los adhesivos sintéticos que permitían usar la madera laminada prácticamente en cualquier situación sin las limitaciones de los adhesivos para interiores.

Directamente ligado con la evolución de los adhesivos hacia mediados de siglo XX, se desarrollan nuevos productos como tableros derivados de la madera, los cuales en su mayoría tienen uso estructural y de

5 FIG. 56, FUENTE: Tectónica, Madera (II) estructuras n.13, ACT Ediciones S.L, Madrid, 2001


arriostra miento. Esto ha dado origen a una mayor variedad en el tipo de estructuras de cubiertas en madera y ha abierto el espectro en el ámbito del diseño.

FIG.576

Las cerchas en madera usadas para salvar grandes luces durante gran parte del siglo XX, posteriormente evolucionaron hacia las mallas espaciales.

Aunque esta solución ya estaba siendo usada desde principios de siglo en materiales como el acero, solo hasta la segunda mitad del siglo XX, se comenzaron a usar las barras de corta longitud en madera para este tipo de estructuras.

Al igual que la cercha, las estructuras espaciales usan barras de corta longitud y se basan en la triangulación por ser el triangulo la célula más rígida que puede obtenerse en el plano.

FIG.587

6 FIG. 57, FUENTE: Tectónica, Madera (II) estructuras n.13, ACT Ediciones S.L, Madrid, 2001

7 FIG.58 FUENTE: http://architecturerevived.blogspot.com/2009/08/oguni-dome-kumamoto-japan.html


2. ANEXO 2

Cálculos de volumen x m2 para las estructuras de cubierta

PROYECTO AREA AFERENTE ELEMENTO LONGITUD AREA

SECCIÓN VOLUMEN

C/U CANTIDAD VOLUMEN TOTAL TOTAL VOLUMEN

POR M2

Synatstalo Town Hall

38,94 Jabalcones 230 50 11500 2 23000

225 50 11250 2 22500

215 50 10750 2 21500

220 50 11000 2 22000

240 50 12000 2 24000

280 50 14000 2 28000

360 50 18000 2 36000

475 50 23750 2 47500

Pares principales inclinados largos 500 200 100000 3 300000

Pares principales inclinados cortos 125 200 25000 3 75000

Pares principales rectos 580 200 116000 2 232000

475 200 95000 1 95000

Pares secundarios 930 200 186000 2 372000

Tablones 930 29,6 27528 32 880896

2179396 55968,05

Recinto Ferial de Almazán

142,1 Tirante medio 290 153,86 44619,4 1 44619,4

Jabalcones 245 153,86 37695,7 4 150782,8

Nervios superiores 2540 192 487680 4 1950720

Tirantes pareados 2540 153,86 390804,4 2 781608,8

Tableros 2540 522 1325880 2 2651760

5579491 39264,54

Bodega del Señorío de Arinzano

128 Pares 923 230 212290 18 3821220

Correas 800 450 360000 2 720000

Pilar ramificado 900 414 372600 4 1490400

Tablones 800 1938,3 1550640 2 3101280

9132900 71350,78

Piscina en Sant Feliu de Llobregat

130,34 Vigas principales 2660 3500 9310000 1 9310000

Vigas secundarias 470 300 141000 10 1410000

Tableros 2660 882 2346120 1 2346120

13066120 100246,43




Vigas secundarias 650 208 135200 65 8788000

Tableros 4890 1170 5721300 1 5721300

14765582 46359,76

Centro de ocio Zell am Ziller


Tableros 4460 1000 4460000 2 8920000

Listón de madera 366 25 9150 44 402600

15120600 99310,37

Piscina en Laracha

100 Viga 2000 2184 4368000 1 4368000

Pilar 380 682,5 259350 2 518700

Durmiente superior e inferior 500 220,5 110250 4 441000

Viguetas de cubierta 500 234 117000 16 1872000

Codales de cubierta 1 400 144 57600 6 345600

Codales de cubierta 2 250 144 36000 9 324000

Montantes de entramado 380 292,5 111150 3 333450

Travesaño de entramado 500 81 40500 2 81000

Remate de cubierta 500 234 117000 1 117000

Diagonal de arriostramiento 536 234 125424 2 250848

Tablero 20 1000 20000 1 20000

8671598 86715,98

Bodega a los pies del castillo de

Peñafiel

162 Viga de Pórtico 2600 2400 6240000 1 6240000

Correas 900 1000 900000 6 5400000

Cabríos 2000 242 484000 3 1452000

Tablero 2000 48,6 97200 1 97200

13189200 81414,81


56 Cabríos superiores 1000 150 150000 2 300000

Correas superiores 350 150 52500 16 840000

Cabríos inferiores 850 150 127500 2 255000

Correas inferiores 350 150 52500 16 840000

Barras de madera 130 56,25 7312,5 2 14625

Barras de madera 100 56,25 5625 2 11250

Barras de madera 150 56,25 8437,5 2 16875

Barras de madera 80 56,25 4500 2 9000

Barras de madera 95 56,25 5343,75 2 10687,5

Barras de madera 80 56,25 4500 2 9000


Barras de madera 65 56,25 3656,25 2 7312,5

Barras de madera 50 56,25 2812,5 4 11250

Tablero 1000 420 420000 4 1680000

4005000 71517,86

Oguni Dome

21,16 Piezas superiores 230 165 37950 8 303600

Piezas inferiores 230 187 43010 12 516120

Piezas diagonales 257 122,45 31469,65 16 503514,4

1323234,4 62534,71

Las Arenas de Barcelona

583,68 Viga principal anillo 1 870 990 861300 7 6029100

Viga principal anillo 2 700 1144 800800 7 5605600





Viga secundaria anillo 1 690 880 607200 3,5 2125200





Viga secundaria anillo 6 720 160 115200 1 115200

Viga secundaria anillo remate 150 1440 216000 1 216000

Tableros anillo 1 4,5 365500 1644750 7 11513250

Tableros anillo 2 4,5 280000 1260000 7 8820000

Tableros anillo 3 4,5 132000 594000 7 4158000

Tableros anillo 4 4,5 90300 406350 7 2844450

Tableros anillo 5 4,5 52500 236250 7 1653750

Tableros anillo 6 4,5 44800 201600 7 1411200

58791750 100726,00


VI. BIBLIOGRAFÍA

• Rodríguez Nevado, Miguel Ángel, Diseño estructural en madera: una aproximación en imágenes al estado del arte europeo a finales del siglo XX, AITIM, 1999

• Tectónica, Madera (I) revestimientos n.11, ACT Ediciones S.L, Madrid, 2000

• Tectónica, Madera (II) estructuras n.13, ACT Ediciones S.L, Madrid, 2001

• Tectónica, Cubiertas (II) inclinadas n.8, ACT Ediciones S.L, Madrid, 1998

• Tectónica, Geometrías complejas n.17, ACT Ediciones S.L, Madrid, 2004

• Detail: revista de arquitectura y detalles constructivos, Grandes estructuras, Reed Bussines Information, Bilbao, 2009

• Detail: revista de arquitectura y detalles constructivos, Cubiertas, Reed Bussines Information, Bilbao, 2004

• COAC, Quaderns d'arquitectura i urbanisme nº 259, Barcelona, 2009

• Natterer Julius, Herzog Thomas, Volz Michael, Construire en bois 2, Français- Presses polytechniques et universitaires romandes, 1994

• Müller, Christian, Holzleimbau = Laminated timber construction, Basel ; Berlin ; Boston : Birkhäuser, 2000

• Owen, Roy E, Cubiertas, Barcelona : Blume, 1978

• Margarit, Joan, Las Mallas espaciales en arquitectura, Barcelona : Gustavo Gili, 1972

• Enrique Nuere Matauco, La Carpintería de armar española, Madrid : Munilla-Lería, 2000

• www.arquitecturaymadera.es

• www.alvaraalto.fi

• http://architecturerevived.blogspot.com/2009/08/oguni-dome-kumamoto-japan.html

cubiertas de madera

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