de la construcción - Ministerio de la Presidencia
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informes de la construcción Volumen 64 Nº 526 abril-junio 2012 Madrid (España) INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA ISSN: 0020-0883 CONSTRUCCIÓN EDUARDO TORROJA CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS informes de la construcción Volumen 64 Nº 526 abril-junio 2012 GOBIERNO DE ESPAÑA Madrid (España) ISSN: 0020-0883 MINISTERIO DE ECONOMÍA Y COMPETITIVIDAD CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS Volumen 64 Nº 526 abril-junio 2012 Madrid (España) ISSN: 0020-0883 Informes de la construcción REVISTA PUBLICADA POR EL INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA CONSTRUCCIÓN EDUARDO TORROJA JOURNAL PUBLISHED BY THE EDUARDO TORROJA INSTITUTE FOR CONSTRUCTION SCIENCE La Revista Informes de la Construcción fue fundada el año 1948 en el Instituto Técnico de la Construcción y del Cemento. Es una publicación científica con periodicidad trimestral, que publica trabajos originales que no hayan sido publicados anteriormente en otras revistas. El sistema de selección y evaluación de manuscritos, mediante dos revisores externos, se ajusta a los protocolos habituales de la edición de publicaciones científicas seriadas. Los títulos, resúmenes y palabras-clave de los artículos se publican también en lengua inglesa. En la revista se tratan temas de arquitectura, ingeniería, obras públicas, medio ambiente, instalaciones, rehabilitación, sistemas constructivos, técnicas de ensayos, resultados de investigaciones de componentes y sistemas de la edificación etc. La revista INFORMES DE LA CONSTRUCCIÓN va dirigida a arquitectos, ingenieros, empresas constructoras, investigadores y profesionales relacionados con la construcción de edificios y obras civiles. Informes de la Construcción was founded in 1948 by the Instituto Técnico de la Construcción y del Cemento. A scientific quarterly, it publishes only original papers not previously published in other journals. Manuscript selection and assessment, conducted by two external reviewers, is in keeping with general scientific editorial practice. While Informes is a Spanish language journal, the titles, abstracts and keywords of all papers also appear in English. Its articles cover fields such as architecture, engineering, public works, environment, building services, rehabilitation, construction systems, testing techniques, results of research on building components and systems and so forth. The journal’s readership includes architects, engineers and construction companies, as well as researchers and professionals engaging in building construction and public Works Edición electrónica: http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es. Dirección: Ignacio Oteiza (IETcc-CSIC, Madrid) Secretaria: Mª Dolores G. Pulido (IETcc-CSIC, Madrid) Consejo de Redaccíón Marina Álvarez Alonso (F. 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REDACCIÓN E INTERCAMBIO Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja Serrano Galvache, 4. 28033 Madrid (España) Apartado 19002-28080 Madrid Teléfono: 34 91 302 04 40/Fax: 34 91 302 07 00 E-mail: [email protected]; Página web: www.ietcc.csic.es DISTRIBUCIÓN, SUSCRIPCIÓN, Y VENTA Departamento de Publicaciones (Sección de revistas) Vitruvio, 8 28006 Madrid (Spain) Tels.: +34 915 612 833, +34 915 681 619/620/640 Fax: +34 915 629 634 e-mail: [email protected] Librería Científica Medinaceli Duque de Medinaceli, 6 28014 Madrid Tel.: +34 913 697 253 e-mail: [email protected] SERVICIOS DE INFORMACIÓN Los contenidos de la revista INFORMES DE LA CONSTRUCCIÓN, aparecen en: CSIC/ICYTICYT, Sumaris, Dialnet, de España; Iconda, de Alemania; Pascal, de Francia y Avery Index to Architectural Periodicals, de EEUU, Urbadoc, en el Catálogo Latindex, Scopus (Elsevier), CSA (Cambridge Scientific), en la Web of Science de Thomson-Reuters, Science Citation Index Expanded (SCI Search) y Journal Citation Report/Science Edition (JCR). Esta revista está respaldada por el CIB (Consejo Internacional para la Investigación e Innovación en Edificación y Construcción). Certificado de Excelencia FECYT. © CSIC, 2012 El Instituto no se hace responsable del contenido de ningún artículo y el hecho de que patrocine su difusión no implica, necesariamente, conformidad con las tesis expuestas. De acuerdo con las disposiciones vigentes, deberá mencionarse el nombre de esta Revista en toda reproducción total o parcial de los trabajos contenidos en la misma. The Institute assumes no responsibility for the contents of the articles published, nor does its sponsorship of distribution necessarily entail agreement with the ideas expressed. Pursuant to the existing legislation, the journal must be cited in any whole or partial reproduction of the articles published hereunder. Los originales de la Revista Informes de la Construcción, publicados en papel y en versión electrónica, son propiedad del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, siendo necesario citar la procedencia de cualquier reproducción parcial o total. The content published in the hard copy and on-line versions of Informes de la Construcción is the exclusive property of the Spanish National Research Council (Consejo Superior de Investigaciones Científicas). Such content may be reproduced in whole or in part providing the source is cited. ISSN 0020-0883. eISSN: 1988-3234. NIPO (en papel): 723-12-013-8; NIPO (en línea): 723-12-016-4. Depósito legal: M. 592-1958. Impreso en España. Edición a cargo de: S. A. de Fotocomposición Talisio, 9 – 28027 Madrid. Volumen 64 Nº 526 abril-junio 2012 Madrid (España) ISSN: 0020-0883 Informes de la Construcción Sumario ARTICULOS 133-142 La estructura de las formas libres The structure of free-forms D. Azagra, A. Bernabeu 143-151 El poder de la estructura: Edificio BBK paraninfo (Bilbao) The power of the structure: The “BBK” auditorium (Bilbao) R. Losada, E. Egia, E. Rojí, J. Cuadrado 153-166 Gz/10. Un prototipo experimental de vivienda unifamiliar. Aplicación práctica de la última patente del arquitecto Miguel Fisac Gz/10. An experimental prototype of single-family housing. Practical application of architect Miguel Fisac’s last patent F. González Blanco 167-177 Tecnología, materia y lugar: Procesos de modernización en la obra española de la posguerra. Instituto de enseñanza media, Málaga. Arquitecto: Miguel Fisac Technology, materials and space: Processes of modernization of spanish post-civil war architecture. High School, Málaga. Architect: Miguel Fisac M. Loren 179-190 Empleo de paneles compuestos por subproductos de centrales térmicas en fachadas trasdosadas Facade solutions using panels made of power plant byproducts M. D. Alba, M. Marrero, C. Leiva, M. V. Montes, L. Vilches 191-196 Análisis de las fisuras del Celler Cooperativo de Rocafort de Queralt Cracking study of the “Celler Cooperativo” in Rocafort de Queralt L. Calderón, J. Maristany 197-206Análisis de métodos para evaluar el refuerzo a esfuerzo cortante con CFRP en vigas de hormigón armado Method of analysis to evaluate the CFRP Shear-Strengthened in Reinforced Concrete C. Parra, E. Martínez-Conesa, M. Valcuende, A. Garrido 207-220 Diferentes técnicas de integración paisajística en carreteras. Análisis de eficacia a través de la percepción de observadores Different landscaping integration techniques in roads. Analysis of efficacy through public perception B. Martín, M. Loro, R. M. Arce, I. Otero 221-232 Prototipo para la creación de un Sistema de Información Geográfica WEB para la gestión de elementos universitarios localizados espacialmente Prototype for the creation of a WEB Geographic Information System for university element management spatially localized C. M. Gascueña, R. Guadalupe 233-242 Aplicación de la norma EN 14491:2006 a los silos de acero cilíndricos para la protección frente a explosiones de polvo Application of standard EN 14491:2006 to cylindrical steel silos for dust explosion protection A. Tascón, P. J. Aguado 243-251 Caracterización de algunas propiedades en tableros de corteza de Pinus pinaster Ait. y tableros de vermiculita expandida Characterization of some properties on boards produced with bark of “Pinus pinaster” Ait. and produced with expanded vermiculite O. González-Prieto, M. C. Touza, G. Pereiro 252-253 NOTICIAS Informes de la Construcción Vol. 64, 526, 133-142 abril-junio 2012 ISSN: 0020-0883 eISSN: 1988-3234 doi: 10.3989/ic.11.015 La estructura de las formas libres The structure of free-forms D. Azagra(*), A. Bernabeu(**) RESUMEN SUMMARY La situación actual, caracterizada por un impresionante avance de las técnicas de diseño, proyecto y construcción, y por el establecimiento de una cultura digital, ha propiciado el desarrollo arquitectónico de formas que podríamos calificar como libres. El artículo valora el diverso desarrollo de estas formas libres, y el papel de la estructura en dicho proceso. The current situation, characterised by an impressive advance of conceptual, design and construction techniques, together with an establishment of a digital culture, has led to the architectural development of the so called free-forms. This paper evaluates the diverse development of different types of free-forms, and the role of the structure in each case. Se consideran para ello cuatro planteamientos con los que afrontar el desarrollo de estas formas libres, en función de su proceso de generación y de la influencia de la estructura: formas escultóricas, formas de conjunción estructural, formas de generación estructural o algorítmica, y formas paramétricas. Four conceptual approaches are considered to tackle the design of free-forms as a function of both the process of generation and the influence of the structure in its development: sculptural forms, forms of concurrent structural adaptation, forms of structural algorithmic generation, and parametric forms. A partir de este análisis se proponen cuatro puntos de discusión: el proceso de desarrollo de las formas libres; cómo afrontar la multiplicidad de factores actuales; la respuesta y relevancia de la estructura; y el potencial de la arquitectura digital y el papel de la estructura en su desarrollo. Starting from this analysis, four issues are presented for discussion: the process of development of free-foms, the design approach considering the multiplicity of factors in current projects, the response and relevance of the structure in freeform architecture, and finally, the potential of digital architecture and the role of the structure in its development. 405-6 Palabras clave: Estructura; Arquitectura; Formas libres; Geometría compleja; Arquitectura digital. Keywords: Structure; Architecture; Free-forms; Complex geometry; Digital architecture. (*) Oxford Brookes University. Oxford, (Reino Unido) (**) Universidad Politécnica de Madrid. Madrid, (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (A. Bernabeu) Recibido/Received: 14 jan 2011 Aceptado/Accepted: 03 nov 2011 Publicado online/ Published online: 12 mar 2012 D. Azagra, A. Bernabeu 1. Introducción Actualmente, el intenso desarrollo tecnológico que se ha producido en las técnicas auxiliares de diseño, análisis y construcción, ha generado una situación arquitectónica sin precedentes, en la que prácticamente cualquier planteamiento formal puede ser resuelto y construido. En este contexto, superados en gran medida los requisitos estáticos (de gran complejidad analítica y resolutiva en muchos casos, pero cada vez menos condicionantes del proyecto), resulta necesario analizar y reconsiderar la función de la estructura y su relación con la arquitectura. Como punto de partida, la enorme libertad arquitectónica actual, unida a la creciente demanda social de formas novedosas y espectaculares, ha dado como resultado una gran heterogeneidad de formas y estilos, cobrando gran protagonismo las que podríamos denominar como formas libres. Sin embargo, esta denominación de formas libres es ambigua, y puede abarcar, como veremos, planteamientos arquitectónicos diversos e incluso contrapuestos. En efecto, dentro de las formas libres podemos incluir las que son libremente trazadas por el arquitecto, aquellas cuya definición es independiente de criterios que no sean puramente formales, las que son generadas aleatoriamente, las de geometría compleja… El presente artículo analiza y valora la respuesta que puede ofrecer la estructura a esta arquitectura de formas libres; respuesta que depende en gran medida de la interpretación que se haga de la forma libre en sí misma, y en particular de su proceso de generación o desarrollo. 2. Situación actual A la hora de considerar el desarrollo de las formas libres y la posible respuesta de la estructura, resulta necesario en primer lugar valorar brevemente el contexto arquitectónico, cultural y social en el que se producen. En este sentido se destacan a continuación tres factores fundamentales que definen y caracterizan la situación actual, y que tienen una influencia directa en el desarrollo formal considerado: ••Libertad formal sin precedentes, consecuencia del desarrollo tecnológico y técnico de los sistemas auxiliares de diseño, análisis y construcción. ••Enorme incremento de los factores y parámetros que intervienen en el proyecto. ••Establecimiento de una cultura digital, que introduce un nuevo conjunto de requisitos, parámetros y motivaciones a los que hacer frente desde la arquitectura, compatibilizando lo virtual con lo tectónico. 134 En primer lugar se ha producido desde finales del siglo XX un intenso desarrollo tecnológico y técnico que, en su aplicación en varios niveles en el campo de la construcción, ha modificado irreversiblemente tanto el alcance y las posibilidades técnicas y constructivas, como la propia manera de diseñar y proyectar. Por una parte se ha producido un impresionante desarrollo de los sistemas computerizados de representación, cálculo, fabricación y montaje, que han convertido al ordenador en un potentísimo asistente en la concepción, el análisis y la construcción de propuestas altamente complejas. Así mismo, tanto el desarrollo de potentes sistemas de cálculo (que permiten resolver con rapidez y precisión problemas de gran dificultad analítica), como la profundización actual del entendimiento estructural, han creado una situación de gran dominio del hecho estructural, permitiendo abordar con seguridad sistemas y estructuras de gran complejidad, no planteables o resolubles hasta hace relativamente poco tiempo (Figura 1). Por último, cabe destacar la notable mejora de las propiedades y de las características de los materiales estructurales existentes, fundamentalmente en términos de calidad, resistencia, durabilidad, control y condiciones de puesta en obra, que ha contribuido a ampliar sus posibilidades técnicas y constructivas. La conjunción de estos factores técnicos ha generado un control de las estructuras sin precedentes, propiciando una situación en la que prácticamente cualquier planteamiento formal puede ser resuelto y construido. Por primera vez en la historia de la construcción, los condicionantes estructurales y constructivos han pasado a un segundo nivel, dejando de ser limitativos y siendo posible por lo tanto obviarlos, al menos parcialmente, en el planteamiento del proyecto. A esta situación se contrapone además el hecho de que no han aparecido recientemente materiales o sistemas estructurales que sean capaces por sí mismo de sugerir u orientar nuevos planteamientos formales, de manera que la estructura ha perdido en gran medida los argumentos que le permitieron en épocas anteriores guiar y orientar el desarrollo de nuevas formas arquitectónicas (1). Paralelamente se ha producido una insistente demanda social de formas novedosas y sorprendentes que, unida al indicado control técnico actual, ha propiciado el desarrollo y la convivencia de una gran heterogeneidad de formas y estilos, con gran predominancia de las que podríamos denominar con carácter general como formas libres. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 133-142, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.015 La estructura de las formas libres The structure of free-forms 1 En segundo lugar, el progresivo aumento del conocimiento en diversos ámbitos, así como su consecuente división y especialización, ha generado un enorme incremento de los factores y parámetros que intervienen en la definición de un proyecto, así como una mayor sofisticación de los mismos. La lista de requisitos y factores a los que el proyecto debe hacer frente es cada vez más larga, considerando tanto los condicionantes estructurales y constructivos, como los relativos al control energético y a los criterios medioambientales y de sostenibilidad, así como aquellos derivados del propio funcionamiento y uso del edificio (acústicos, de iluminación, de flujo de personas y vehículos…). Cabría añadir además a esta lista de requisitos o criterios técnicos, los factores económicos, por una parte, y los formales, estéticos y de comunicación o representación del edificio, por otra. Estos factores económicos y formales alcanzan en algunos casos grandes niveles de sofisticación, al vincularse junto con el desarrollo del proyecto parámetros derivados de su explotación o representación social (consideración económica conjunta de la construcción y concesión de explotación del edificio, repercusión mediática del edificio, con el consiguiente efecto publicitario). Todos estos factores intervienen en el proyecto y deben por lo tanto ser tenidos cuenta, en mayor o menor medida, siendo así mismo susceptibles de sugerir su desarrollo en un sentido u otro, en función de la preponderancia o relevancia que se les otorgue en cada caso. Esta multiplicidad de factores aumenta así por una parte el abanico de enfoques posibles con los que abordar el planteamiento de un proyecto, y condiciona por otra su proceso de diseño y desarrollo, como queda patente en el importante número de consultores que participan en determinados proyectos, constituyendo complejos equipos multidisciplinares de laboriosa organización y coordinación. Finalmente, el reciente establecimiento de una cultura digital amenaza con transformar radicalmente el contexto social y cultural en el que se desarrolla la arquitectura, alterando los parámetros y factores que actualmente la rigen. No es el objeto del presente artículo entrar en detalle en los distintos factores que definen la actual cultura digital, aunque sí interesa destacar los siguientes aspectos, que caracterizan el contexto actual y su relación con la arquitectura (2): 1. Rolex Learning Centre. Lausanne (Suiza), 2010. Sanaa. Render y modelos estructurales. •Redefinición de nuestra relación con el mundo físico, transformando el concepto de materialidad en función de las posibilidades de la realidad virtual, que abarca tanto niveles de representación y recreación o investigación espacial como de cyber-sociabilidad, y de la relación u oposición entre lo real y lo virtual (Figura 2-página siguiente). •Importancia otorgada a las preferencias y elecciones individuales, junto con el establecimiento de una cultura y sociedad globales. La actual sociedad digital establece tanto la globalización de los productos y sistemas como las posibilidades de configurar personal e individualmente dichos productos, haciendo patente la dualidad entre lo estándar/global/colectivo y lo único/personal/individual (Figura 2). •Relevancia de los acontecimientos y los eventos de todo tipo, de manera que lo que ocurre pasa a ser más importante que lo que físicamente existe, como pone de relevancia Internet, donde los contenidos son actualizados instantáneamente en función de los últimos acontecimientos, en un vertiginoso proceso que nos deja la extraña sensación de vivir en un presente permanente. En su relación con la arquitectura, estos factores suponen la crisis de la tectónica tradicional, en su vinculación y dependencia al objeto y la materialidad física, reclamando el desarrollo de una nueva tectónica que sea capaz de acercar la abstracción de la cultura y sociedad digitales a la concreción que la realidad arquitectónica demanda. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 133-142, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.015 135 D. Azagra, A. Bernabeu considerar, a modo de referente histórico, el edificio de la TWA de Eero Saarinen, que parte de los desarrollos técnicos y formales de Torroja en el campo de las láminas delgadas, de carácter estricto, para adoptar una libertad formal y una plasticidad nuevas. 2a 2b 3. La arquitectura de las formas libres y la respuesta estructural 2a. Secondlife –Realidad virtual y cyber-sociabilidad–. 2b. IPod –Dualidad entre lo estándar/global y lo único/individual–. 3. Guggenheim. Bilbao, 1996. Frank Gehry. Boceto y Adaptación a Catia. Este contexto arquitectónico y social ha transformado necesariamente la relación entre la arquitectura y su soporte resistente, haciendo necesario redefinir los criterios y conceptos que rigen la definición y el desarrollo de la estructura, y obligando a reconsiderar y repensar sus posibilidades de participación en el planteamiento formal de la arquitectura, mediante nuevas estrategias y criterios de diseño estructural (3). Especialmente sintomático de la situación arquitectónica actual resulta la predominancia de lo que podríamos denominar arquitectura de formas libres, que aprovecha las posibilidades técnicas existentes para proponer formas y geometrías que se caracterizan en conjunto por una enorme libertad formal. La valoración y consideración de las posibles respuestas o estrategias estructurales en este caso está necesariamente vinculada a la que se haga a nivel arquitectónico. Se propone por lo tanto en el presente artículo como proceso de análisis, la consideración de cuatro planteamientos proyectuales posibles con los que enfrentarse a la situación actual, desde el punto de vista de la libertad formal del proyecto, y de su proceso de generación y desarrollo: formas escultóricas, de adaptación o conjunción estructural, de generación estructural o algorítmica, y formas paramétricas. Actualmente, el ejemplo más claro de estas formas libres lo constituyen sin lugar a dudas los proyectos de Frank Gehry, y en particular el museo Guggenheim de Bilbao. Frank Gehry aprovecha las posibilidades técnicas actuales en cuanto a software de representación y control de geometrías complejas, mediante la adaptación del programa de diseño aeronáutico Catia al campo de la arquitectura y la construcción, con el objetivo de reproducir fielmente las geometrías libres que propone (4). En esta adaptación o aplicación de un programa de altas prestaciones como Catia, resulta sintomático sin embargo que su utilización se limite a la reproducción exacta de una forma ya definida, renunciando a su potencial como asistente o herramienta de diseño. Y en efecto, el proceso creativo de Frank Gehry es tradicional o artesanal en este sentido, dibujando a mano, y trabajando con bocetos y maquetas físicas, que contrastan con el avanzado, exhaustivo y complejo proceso que requiere su tratamiento posterior con Catia, que queda limitado así a una función auxiliar, aunque necesaria, de precisa reproducción (Figura 3). 3.1. Formas escultóricas En primer lugar, la situación más clara de formas libres es aquella en la que las formas derivan directamente del trazo libre del arquitecto, ajenas a cualquier criterio que no sea formal, sin tener en cuenta, al menos explícitamente, consideraciones de índole constructivo o estructural. En estos casos el arquitecto aprovecha las posibilidades que ofrecen los desarrollos técnicos y estructurales, planteando nuevas formas y geometrías que trascienden las resultantes de la aplicación directa de la lógica estructural, ofreciendo una nueva libertad formal. En este sentido podemos 136 3 La posible respuesta de la estructura en estos casos es complicada, al enfrentarse a una forma ya completamente definida, y que le es ajena, a la cual debe adaptarse sin alterarla. Así, en el caso del museo Guggenheim la estructura resuelve eficaz y elegantemente una Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 133-142, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.015 La estructura de las formas libres The structure of free-forms geometría de gran complejidad constituida por superficies alabeadas y curvas, utilizando celosías trianguladas espaciales que se adaptan con facilidad y flexibilidad a la geometría requerida, y contribuye a generar espacios de gran interés (5). Sin embargo, el sistema estructural se acomoda a una forma ya definida, sin contribuir a su definición (Figura 4). La estructura hace posible el proyecto, pero no influye de manera relevante en el diseño del mismo, que es obra exclusiva del arquitecto. 4 Cabe en estos casos plantearse cómo debe enfrentarse la estructura a estas formas libres, si debe limitarse a reproducir fielmente la geometría propuesta (copiar a escala la maqueta original), encajando la estructura lo mejor posible, o si puede proponer un sistema coherente con el planteamiento arquitectónico pero que modifique la forma inicial propuesta. Esta cuestión es abordada por el ingeniero Cecil Balmond al enfrentarse a la estructura del estadio de Chemnitz, de Peter Kulka, que planteaba una cubierta de gran libertad formal, como metáfora de una nube, apoyada en una distribución aleatoria de pilares, como árboles de un bosque (Figura 5) (6). Balmond se pregunta cómo copiar una maqueta de papel y transformarla en una estructura sólida, si debe reproducirse exactamente cada curva y cada pliegue, y propone alternativamente plantear una estrategia que sea capaz de generar una tipología similar. “No copiar, sino construir en dirección a una idea, reinventándola” (7). 3.2. Formas de adaptación o conjunción estructural 4. Guggenheim. Bilbao, 1996. Frank Gehry. Vista exterior y Ejecución de la estructura. Este planteamiento nos lleva al segundo nivel dentro del análisis de las formas libres, en el que existe un desarrollo conjunto de las mismas, que tiene en cuenta los criterios y requisitos estructurales y constructivos. 5. Estadio de Chemnitz. Alemania, 2003. Peter Kulka, Cecil Balmond. Maqueta. Este desarrollo conjunto de las formas libres se ve además animado por la difícil aceptación de la arbitrariedad en la arquitectura. Y es que, al contrario que en otras artes, la arquitectura raramente se siente cómoda con la libertad plástica, amparándose en razones o reglas que guíen o justifiquen el desarrollo de la forma. Esta reticencia a la arbitrariedad formal explica la poco entusiasta acogida que a menudo reciben los proyectos de Gehry, uno de los pocos arquitectos contemporáneos que acepta y defiende abiertamente la arbitrariedad en su arquitectura, consciente de que “sus ordenadores harán posible, en primer lugar, la definición de sus formas caprichosas, garantizando después su construcción” (8). Desde este punto de vista, la arquitectura, reacia a aceptar la libertad o arbitrariedad de las formas por sí mismas, buscaría sistemas o planteamientos que le permitan investigar y desarrollar determinados aspectos formales, bajo el amparo de una determinada lógica (estructural o constructiva, en este caso), que le permita presentar la forma deseada como algo inevitable, el resultado de un determinado proceso, y no como un capricho formal del arquitecto. Así tendríamos aquellos proyectos que parten de un planteamiento formal inicial del arquitecto pero que buscan integrar los distintos condicionantes (funcionales, estructurales, constructivos, de instalaciones, acústicos…), de manera que la forma resultante sea coherente con su soporte resistente, y satisfaga así mismo el resto de requisitos, encontrando un equilibrio entre el deseo formal inicial del arquitecto y la realidad constructiva del proyecto. En estos casos se defiende que la forma, aun de gran complejidad geométrica en algunos casos, no es el resultado de un gesto arbitrario del arquitecto, sino que responde a una serie de parámetros y de lógicas, que terminan por converger en la geometría resultante. La forma no es así un a priori del proyecto, sino el resultado de un proceso. 5 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 133-142, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.015 137 D. Azagra, A. Bernabeu 6a. Campus de la Justicia. Madrid, 2008. Foster+Partners; Buro Happold, NB35. 6b. Estructura salas de vista Audiencia Provincial. Generación salas de vista Tribunal Superior de Justicia. 7. Cubierta del British Museum. Londres, 2000. Foster+Partners, Buro Happold. Modelo de desarrollo de la malla estructural y vista interior. En este sentido se plantea el artículo de los autores “Searching for the right form”, que explora el papel de la estructura en el desarrollo de formas de geometría compleja, a partir del proceso de diseño de dos proyectos de Foster+Partners para Campus de la Justicia en Madrid (Figura 6). Se plantea en estos casos cómo debe afrontar la estructura su relación con la arquitectura, y cómo debe ser el proceso de diseño y desarrollo de formas de geometría libre o compleja, si existe una única geometría común o dos geometrías distintas, una arquitectónica y otra estructural, y quién debe definir esa geometría, el arquitecto o el ingeniero (9). 6a 6b La geometría aparece así en estos casos como el punto de conexión, de relación y diálogo entre la arquitectura y la estructura. En algunos casos la estructura se deberá acomodar a una determinada geometría, aunque dotándole siempre de una cierta lógica constructiva o estructural, mientras que en otros será la encargada de liderar el proceso de desarrollo de la forma, a partir de sus propios mecanismos y procesos. 3.3. Formas de generación estructural o algorítmica Dentro de este nivel de definición conjunto de las formas libres podríamos considerar también los proyectos que utilizan para el planteamiento o desarrollo de la forma sistemas basados en la optimización de la estructura. Así, la cubierta del British Museum es el resultado de un sistema de desarrollo de la forma que parte de la geometría que adoptaría una película de jabón sometida a los mismos condicionantes geométricos que la cubierta (perímetro exterior rectangular e interior circular, altura total disponible muy ajustada), pero modificándola y controlándola mediante modelos computerizados, a fin de optimizar su comportamiento (10 y 11). El resultado es una malla estructural que se adapta de forma natural a las geometrías de los perímetros rectangular exterior y circular interior, a la vez que controla el nivel de tensiones en las distintas zonas, lo que permite el empleo de elementos estructurales metálicos de pequeño tamaño, garantizando la transparencia deseada (Figura 7). En esta misma línea, el ingeniero japonés Mutsuro Sasaki, colaborador habitual de Toyo Ito y de Arata Isozaki, ha desarrollado dos sistemas de generación de la forma, basados respectivamente en la optimización de su comportamiento para el desarrollo de cáscaras de hormigón de curvatura libre y para el planteamiento de estructuras y formas arbóreas. Su propuesta de optimización computerizada de superficies de hormigón de curvatura libre se puede englobar en la tradición de las cáscaras de hormigón y las láminas delgadas, como continuación del trabajo de Eduardo Torroja, Felix Candela o Heinz Isler, mientras que para la generación de estructuras ramificadas o arbóreas utiliza un sistema de optimización evolutiva de la forma que permite, a partir de un proceso iterativo, generar estructuras que evolucionan hacia un estado tensional uniforme, que optimiza la respuesta estructural en función de unas condiciones de contorno determinadas (12). Sin embargo, las formas resultantes en estos casos difícilmente se pueden calificar como óptimas, debiendo entenderse estos procesos más como una herramienta de diseño basada en el comportamiento de la estructura, que como un proceso de definición de formas estructuralmente óptimas. Así, la estructura arbórea del Centro de Convenciones de Doha (de Arata Isozaki y optimizada por el grupo SMART de Buro 7 138 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 133-142, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.015 La estructura de las formas libres The structure of free-forms 8 Happold) dista mucho de ser una forma óptima, si bien es cierto que optimiza su comportamiento una vez establecidos una serie de condicionantes de partida y de criterios sobre su desarrollo (Figura 8). Así mismo, la aplicación de estos sistemas a menudo derivan en formas de gran complejidad y libertad geométrica, difíciles y laboriosas de ejecutar, poniendo en cuestión su proceso de construcción la autenticidad de su deseada optimización. Ofrecen sin embargo un interesante sistema de desarrollo de geometrías complejas o libres, en el que la forma y su comportamiento resistente se relacionan e identifican inequívocamente. Dentro de este proceso de desarrollo de formas libres de manera controlada, a partir de determinados procesos, el potencial que el control computacional de geometrías complejas ofrece (capaz de generar infinitud de variantes posibles mediante la modificación específica de algunos de los parámetros que la definen), ha propiciado el desarrollo de formas que, si bien presentan una enorme complejidad geométrica, permiten en su proceso generador dar cabida a otros criterios y factores del proyecto, más allá de los estrictamente formales, constructivos o estructurales. En este sentido se puede valorar el trabajo de arquitectos como Aranda y Lasch, o los desarrollos geométricos y estructurales del Departamento de Geometría Avanzada de Ove Arup & Partners (AGU). Así, en el proyecto del pabellón temporal de la Serpentine Gallery de 2002 en Londres, de Toyo Ito y Cecil Balmond, el objetivo era definir el patrón de una piel estructural de gran libertad, que se extendiera por la fachadas y cubierta, de manera que no se percibiera como un elemento estructural. Para ello, alternativamente a la opción de trazar la malla libremente, se optó por utilizar un algoritmo geométrico basado en un cuadrado que crece conforme gira, y del que se prolongan sus lados de manera que se crucen entre sí, extendiéndose por toda la superficie de la cubierta y las fachadas (13). El resultado es una compleja malla estructural de líneas que se cruzan entre sí, aparen- temente de forma aleatoria, y en la que se percibe de alguna manera el dinamismo y la relación geométrica de su origen (Figura 9). 8. Centro de convenciones de Doha, Quatar, 2011. Arata Isozaki, Mutsuro Sasaki, Buro Happold. Sistema de Optimización Evolutiva de la Estructura y Vista de la construcción. 9. Pabellón temporal Serpentine Gallery. Londres, 2002. Toyo Ito, Cecil Balmond. Generación de la geométrica de la malla estructural y vista interior. 9 El proyecto grotto, realizado por Aranda y Lasch en colaboración con el AGU, constituye también un ejemplo interesante de esta aproximación algorítmica al desarrollo de formas libres. El objetivo en este caso era definir un sistema estructural tridimensional de gran libertad, que permitiera múltiples combinaciones, tomando como referente formal la imagen de una gruta. Para ello, se desarrolló un sistema modular basado en dos procesos geométricos y matemáticos (las series de Danzer y los diagramas de Voronoi), que dan como resultado cuatro poliedros que se pueden combinar entre sí de multitud de formas posibles, generando un sistema tridimensional autoportante que, a pesar de su aparente aleatoriedad presenta una lógica modular, aunando libertad formal y eficiencia constructiva (Figura 10) (14). También con idea de permitir diversas configuraciones se plantea el prototipo de cubierta propuesto por Kristina Shea. El sistema consiste en una serie de módulos triangulares que se definen y conectan entre sí en función de los condicionantes geométricos específicos del emplazamiento en el que se sitúa, de manera que su forma es el resultado controlado de un proceso que depende de una serie de parámetros y factores geométricos de inicio (15) (Figura 11). Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 133-142, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.015 139 D. Azagra, A. Bernabeu Los proyectos de arquitectos como Greg Lynn, Ben van Berkel o muy especialmente Zaha Hadid defienden esta aproximación a la arquitectura, que Patrik Schumacher, de Zaha Hadid Architects, ha definido como Parametricismo, justificándola como el nuevo gran estilo arquitectónico después del Modernismo (Figura 12) (16). 10. Proyecto Grotto. 2004. Aranda&Lasch, AGU Arup. Vista general y Proceso de generación de los módulos base. 11. Prototipo sistema triangular de cobertura, 2002. Kristina Shea. Desarrollo geométrico y Estado final. De acuerdo con el planteamiento paramétrico que propone Shumacher, el proceso parte de una serie de principios, que organiza en negativos o tabús (evitar formas rígidas –ausencia de maleabilidad–, evitar la repetición –ausencia de variedad–, evitar la mezcla de elementos aislados inconexos –ausencia de orden–…), y positivos o dogmas (las formas deben ser blandas, los sistemas deben ser diferenciados –gradientes– e interdependientes –correlaciones–…). A partir de estos principios se organiza el sistema de definición y desarrollo del proyecto, en el que los distintos parámetros son fácilmente modificables, pudiendo orientar el resultado en función de los intereses arquitectónicos o formales, hasta alcanzar la expresividad deseada. 10 En todos estos casos, tan importante o más que el resultado formal es su proceso de generación y desarrollo. Proceso que depende de una serie de parámetros propios del proyecto, fundamentalmente geométricos, matemáticos, estructurales o constructivos, y que permiten desarrollar controladamente geometrías o formas complejas. 11 12a. Arquitectura digital. Softoffice, 2000. NOX. 12b. Mercedes Benz Museum. Sttutgar (Alemania), 2006. UN Studio, Werner Sobek. Se pueden entender o interpretar también estos sistemas como argumento o justificación para el planteamiento de formas libres, tratando de rechazar su arbitrariedad amparados en el proceso algorítmico que las genera, bien que en algunos casos este proceso no sea sino un “juego” matemático o geométrico, igualmente arbitrario. En estos casos, la arquitectura entendida como el resultado de un conjunto de parámetros o factores diversos que, combinados, diferenciados y correlacionados entre sí, definen un desarrollo formal maleable, plantea la cuestión sobre el papel que puede jugar la estructura, si los requisitos estructurales son un parámetro más a introducir en la ecuación, o si por el contrario pueden participar activamente en definir los patrones que rigen y controlan el desarrollo paramétrico del proyecto. Así, se produce en estos proyectos a menudo una importante desvinculación entre la forma arquitectónica y su planteamiento estructural (expresión arquitectónica y tectónica), como pone de manifiesto por ejemplo el Phaeno Science Center en Alemania, de Zaha Hadid, cuya apariencia exterior de hormigón resulta contradictoria con la importancia de la estructura metálica interior (Figura 13). 3.4. Formas paramétricas 12a 12b 140 Finalmente, en este proceso de desarrollo de la arquitectura vinculado a los nuevos desarrollos tecnológicos y computacionales, el establecimiento de una cultura digital en la sociedad actual ha propiciado la consideración de procesos generadores de lo que podríamos denominar arquitectura digital, que tratan de integrar en el proceso de desarrollo del proyecto toda una serie de factores y complejidades, vinculadas no sólo al proyecto en sí mismo o a las técnicas constructivas y arquitectónicas, sino en un sentido más global a todo tipo de motivaciones y parámetros económicos, sociológicos o culturales. Probablemente sea pronto todavía para valorar en profundidad el resultado proyectual de estos planteamientos y su influencia en el desarrollo de la arquitectura futura. No obstante, en la mayoría de los casos, carecen de momento en su aplicación práctica de la coherencia y profundidad que cabría esperar de sus consideraciones teóricas. Excesivamente preocupados por los aspectos formales, acordes con la imaginería visual digital actual (17), evitan afrontar en profundidad los complejos retos que propone la arquitectura digital, como vínculo y catalizador de la sociedad y cultura digitales con la realidad tectónica de la arquitectura. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 133-142, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.015 La estructura de las formas libres The structure of free-forms 4. Discusión A partir del análisis expuesto planteamos a continuación cuatro puntos de reflexión y discusión: sobre el proceso de desarrollo de las denominadas formas libres; sobre cómo debe enfrentarse el proyecto a la multiplicidad de factores actuales; sobre la respuesta y la relevancia de la estructura en esta arquitectura de formas libres; y sobre el potencial de la arquitectura digital y el papel que puede jugar la estructura en su desarrollo. Sobre el proceso de desarrollo de las denominadas formas libres En primer lugar, el proceso de desarrollo de las denominadas formas libres puede ser, como hemos visto, muy variable, dependiendo de las motivaciones o consideraciones que se tengan en cuenta. En consecuencia, el nivel de relevancia de la estructura (y de manera similar de otros requisitos y factores del proyecto), dependerá directamente de la actitud con la que se aborde su desarrollo formal, y que, en este caso, se puede considerar en varios niveles: • El entendimiento de que el proyecto se debe abordar desde una conciencia clara de los distintos requisitos y parámetros que intervienen en el mismo, conscientes de la realidad tectónica y constructiva de la arquitectura. • El deseo de justificar el desarrollo de formas de gran libertad geométrica, de manera que éstas se vean no como el deseo arbitrario o caprichoso del arquitecto, sino como el resultado de un determinado proceso, basado en cuestiones técnicas o constructivas. • El reconocimiento de los distintos requisitos del proyecto no como condicionantes molestos que hay que controlar, evitando que interfieran o desvirtúen en su planteamiento formal, sino como verdaderas herramientas de diseño, ofreciendo nuevas posibilidades proyectuales. Sobre la multiplicidad de factores en el proyecto Por otra parte, al enfrentarse el proyecto a un número creciente de factores y parámetros de distinta índole, existe la tentación de tratar de plantear una solución equilibrada, que responda uniformemente a los distintos requisitos que integran el proyecto, llevando cada uno hasta el punto en el que comenzaría a interferir con otros criterios o factores, de manera que queden todos razonablemente satisfechos. Sin embargo, tratar de satisfacer todos los requisitos a los que hace frente un proyecto, respondiendo positivamente a todas las sugerencias y motivaciones derivadas de éstos, puede dar lugar a soluciones de compromiso: correctas, adecuadas o incluso eficientes en cierto sentido, pero carentes de fuerza. Al tratar de ofrecer una respuesta coherente y equilibrada de todos los factores, se corre el riesgo de no satisfacer plenamente ninguno, de que el resultado sea excesivamente metódico, neutro, imparcial y desapasionado. 13 13. Phaeno Science Center. Wolfsburg (Alemania), 2005. Zaha Hadid, Adams Kara Taylor. Vista exterior de hormigón y Estructura metálica interior. Pueden resultar así más interesantes propuestas más arriesgadas, que potencien decididamente un determinado factor como verdadero argumento generador del proyecto, aun subordinando hasta cierto punto otros requisitos o intereses posibles. Un proyecto no es una lista de condicionantes y necesidades a cumplir (funcionalidad, relación e integración con el entorno, estabilidad estructural, eficiencia energética, contención económica…). Un proyecto exige pronunciarse, adoptar una postura firme y precisa, tomar un camino en detrimento de otros posibles. Así, aplicar decididamente una lógica determinada a un proyecto no es casi en ningún caso una necesidad (o no es únicamente una necesidad), ni constituye una solución óptima que ofrezca ventajas objetivas invariables. Es, al contrario, una opción de proyecto, una herramienta de diseño capaz de ofrecer un argumento para su desarrollo formal. Sobre la respuesta y la relevancia de la estructura en las formas libres A partir de las reflexiones anteriores se puede abordar la cuestión de cuál debería ser la actitud de la estructura ante la libertad arquitectónica actual, si debería potenciarla, favoreciendo el desarrollo de formas libres, exentas de cualquier restricción téc- Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 133-142, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.015 141 D. Azagra, A. Bernabeu nica, o por el contrario restringirla, tratando de evitar la desvinculación entre la forma y su soporte resistente. nerada a través de determinados procesos o algoritmos, sin necesidad de que exista una forma conceptual previa. Y cualquiera de estos dos planteamientos proyectuales puede ser a priori perfectamente válido. La respuesta a esta cuestión entendemos que no puede ser única, de manera que la relevancia de la estructura en esta arquitectura de formas libres puede ser muy diversa, como queda de manifiesto en los distintos casos identificados: Sobre la arquitectura digital y el papel de la estructura El establecimiento de una cultura digital aumenta el grado de complejidad del problema, al abrir un nuevo campo de aplicación a la arquitectura, con enorme potencial social, y que no está todavía precisamente enunciado ni menos aún resuelto: el compatibilizar desde la arquitectura las necesidades y motivaciones virtuales de la nueva sociedad digital con la realidad física y funcional que toda construcción demanda. • En las formas escultóricas la estructura carece de relevancia a nivel de diseño, aparece a posteriori, resuelve el proyecto pero no participa en su definición. • En las formas de adaptación o conjunción estructural, la estructura ofrece resultados y respuestas a lo largo del proceso de diseño, orientando y participando en su desarrollo. • En las formas de generación estructural o algorítmica son los propios criterios geométricos o de optimización y eficiencia estructural los que originan y dan razón a la forma. • Finalmente, en las formas paramétricas la relevancia de la estructura depende de la importancia y expresividad en relación con el resto de parámetros que participan en el proceso. En este contexto, ¿debe la estructura desempeñar el papel de orientar la libertad formal guiando su desarrollo con mayor o menor protagonismo, de acuerdo con el tipo de posicionamiento arquitectónico respecto a ella (su expresión o negación, la aceptación de sus principios o la represión de su realidad)? En un extremo se supone así la posibilidad de encontrar una respuesta estructural a cualquier forma, sin necesidad de que la lógica estructural importe. En el otro extremo se asume la existencia de una forma estructuralmente óptima que puede ser ge- O más aún, ¿es la estructura el elemento esencial para conectar la arquitectura digital con la realidad tectónica y constructiva, capaz de otorgar una decisiva fuerza de expresión y coherencia a las formas libres? BIBLIOGRAFÍA (1)Manterola, J.: “La estructura resistente en la arquitectura actual”. Informes de la construcción, vol. 50, n.º 456-457, julio/agosto-septiembre/octubre, 1998, pp. 15-45. (2)Picon, A.: Digital culture in architecture. Birckhäuser, Basel, 2010. (3)Bernabeu Larena, A.: Estrategias de diseño estructural en la arquitectura contemporánea. El trabajo de Cecil Balmond. Tesis Doctoral dirigida por Ricardo Aroca Hernández-Ros. Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid, UPM. 2008. http://oa.upm.es/910/. (4)Steele, J.: Arquitecture y revolución digital. Gustavo Gili. Barcelona, 2001. (5)Manterola, J.: “La estructura resistente en la arquitectura actual (continuación)”. Informes de la construcción, vol. 57, n.º 499-500, septiembre/octubre-noviembre/diciembre, 2005, pp. 9-35. (6)Kulka, P. y Königs, U.: Sportstadium Chemnitz 2002. Aedes east. Berlín, 1996. (7)Balmond, C.: Informal. Prestel Verlag, 2002. (8)Moneo, R.: Sobre el concepto de arbitrariedad en arquitectura. Discurso leído en el acto de recepción pública de académico electo. Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, 16 enero 2005. 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The most recently work of Álvaro Siza, in Spain, shows us the merits of the structural system in the composition of its forms and spaces, its overhangs and the movement in the alignment of its façades; the creation of the architectonic space and its envelope. El edificio BBK Paraninfo muestra un sistema estructural de láminas-muro, con forjados de estructura mixta (acero-hormigón) y cimentación de losa de hormigón armado sobre pilotes barrenados. The BBK Auditorium consists of a structural system of layered walls, mixed structural slabs (steel, concrete) and reinforced concrete slab foundations on augercast piles. La posición y dimensiones de huecos sin apoyos intermedios y las características de los vuelos dan lugar a una discontinuidad de transmisión de acciones, que requieren fuertes armaduras en secciones limitadas de hormigón, comportando una complejidad de ejecución y actuación frente a retracciones del hormigón. The position and dimensions of the spaces with no intermediary supports and the characteristics of the overhangs create discontinuous transmission of actions, which require strong reinforcements in limited sections of the concrete, implying complexity in its execution and performance in response to concrete shrinkage. Arquitectónicamente, la estructura pasa totalmente desapercibida en una arquitectura caracterizada por su simplicidad visual, complejidad espacial y constructiva, donde la luz natural y sus matices juegan un papel básico para la definición de espacios. Architecturally, the structure goes entirely unnoticed in the architecture, characterized by its visual simplicity within an intricate spatial and constructive arrangement, where the nuances of natural light play a basic role in the definition of the spaces. 405-7 Palabras clave: Siza; láminas–muro; estructura portante; pilotes barrenados. Keywords: Siza; layered walls; load-bearing structure; augercast piles. (*) Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea, Bilbao (España) (**) Ingeniero Industrial, Bilbao (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (E. Rojí) Recibido/Received: 23 mar 2011 Aceptado/Accepted: 08 aug 2011 Publicado online/ Published online: 20 mar 2012 R. Losada, E. Egia, E. Rojí, J. Cuadrado 1. Plano de localización del edificio. 2. Estética del edificio acabado. 1. INTRODUCCIÓN En el proceso de terciarización de la otrora industrial Villa de Bilbao, la zona de Abandoibarra ha jugado un papel trascendental. La ría navegable, sus muelles, unido a los almacenes y tinglados, han dado paso a la reordenación y urbanización de los espacios liberados en el tiempo, posibilitando que el Ensanche bilbaíno se acerque a la ría de Nervión (1). La participación de profesionales de reconocida valía en el proceso ha supuesto un catálogo de “arquitecturas” varias, que se iniciaron con el Museo Guggenheim de Frank Gehry (Figura 1). incidencia de la luz, muestra irisaciones y diferentes tonalidades. Sin embargo, la fachada convexa tiene un tratamiento de envolvente ventilada, con un majestuoso despiece de aplacado de mármol Macael (Figura 2). 2 2. DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO El edificio se concibe para albergar lo que será el Paraninfo de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), junto con una serie de salas a ocupar por actividades museísticas, los despachos del Rector y Vicerrector y otras dependencias auxiliares destinadas a tienda y a la sede del Instituto de Euskera. 1 Álvaro Siza, arquitecto portugués reconocido entre otros méritos, por contar con el Premio Pritzker, también ha sido llamado a participar en este nuevo modelo de ciudad. Invitado por la Bilbao Bizkaia Kutxa (BBK) se ha hecho cargo de una de las últimas piezas del puzzle; precisamente, la colindante a la Torre Iberdrola de Cesar Pelli y a la Biblioteca de la Universidad de Deusto, obra de Rafael Moneo, configurando el eje viario que conduce hacia el Ensanche. El planeamiento urbanístico había concebido en ese punto dos edificios simétricos, en cada alineación de la calle, con cornisas enrasadas a modo de puerta urbana. Moneo ha concebido un edificio, compacto en su volumen edificatorio, con una envolvente de vidrio (pavés). Siza, sin embargo, de alguna manera ha jugado con el negativo del volumen. Ha concebido un edificio que si bien en planta baja reproduce la ocupación máxima urbanística, en las plantas altas se transforma en un edificio en forma de “L” mostrando su concavidad hacia el Museo Guggenheim, en un permanente diálogo arquitectónico entre ambas obras. Una forma en “L” cuya piel en la fachada cóncava está tratada como envolvente pegada (sistema de aislamiento de fachada por el exterior), con recubrimiento de azulejo gris, que según la 144 Siza ha desarrollado el Programa en una construcción con planta sótano, donde se albergan instalaciones y un aparcamiento de vehículos para 31 plazas. Ocupa prácticamente la totalidad de la parcela, accediéndose al sótano a través de una rampa rectilínea adosada al edificio, pero integrada a éste mediante una potente marquesina. La planta baja recoge en su parte central el local destinado a paraninfo, disponiendo en su frente, totalmente acristalado, un amplio vestíbulo. Lateralmente se localiza la tienda, mientras que en la orientación Oeste, se ubican los aseos, accesos a las plantas altas y dependencias de apoyo al Paraninfo. El frente Sur, prácticamente ciego, es ocupado por el escenario del paraninfo, así como por salas de instalaciones. Las plantas altas dispuestas en forma de “L”, cuyos brazos se orientan al Sur (paralelo a la ría) y al Oeste (perpendicular a la ría) están constituidos por sendos paralelepípedos con anchura entre los 12 y 15 m. respectivamente, a los que se accede por dos núcleos de escaleras y ascensores. Existe un tercer núcleo de accesos verticales localizados junto al vestíbulo principal, pero que sólo comunica la planta sótano y la planta baja. Las plantas altas están enrasadas en su cornisa, pero el cuerpo Sur presenta 3 plantas altas y el Oeste 4 plantas. Esto hace, que las últimas plantas dedicadas a instalaciones, en el brazo paralelo a la ría (Sur), cuente doble altura. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 143-151, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.031 El poder de la estructura: Edificio BBK paraninfo (Bilbao) The power of the structure: The “BBK” auditorium (Bilbao) Planta sótano Planta baja Planta primera Planta tercera Planta segunda Planta cuarta Planta sótano: Planta baja: Planta primera: Planta segunda: 1 Aparcamiento 2 Almacén 3 Vestuarios 4 Instalaciones 1 Vestíbulo 2 Recepción 3 Tienda 4 Telemática 5 Auditorio 1 Actividades divulgativas 2 Exposiciones itinerantes 3 Fondos museos 4 Telemática 5 Auditorio 1 Sala de prensa 2 Vestíbulo 3 Auditorio 2 4 Fondos museos Planta tercera: Planta cuarta: Planta quinta: 1 Recepción 2 Área rector 3 Sala de consejo de gobierno 4 Área vicerrector 1 Administración 2 Instalaciones 1 Instalaciones 3 Planta quinta Los extremos de los brazos de la “L”, en la cubierta, que es plana y ajardinada, están dotados de patios o troneras de una sola planta, lo que permite la toma de aire de las instalaciones de la última planta, que quedan ocultas de vistas desde los edificios circundantes, no apreciándose ningún elemento o máquina sobre el nivel de cubierta. La disposición interior de las plantas altas, desde los accesos verticales ubicados en los extremos, se configura con espacios en colindancia, repartidos a lo largo de un pasillo que recorre el perímetro exterior de la “L” en la envolvente cóncava. Esos pasillos se caracterizan en su cerramiento exterior por estar rasgados longitudinalmente de forma continua, posibilitando la iluminación natural hacia el interior. Las dependencias dedicadas a usos museísticos son ciegas y el resto de locales dispone de las imprescindibles aberturas hacia el exterior. El resultado es un edificio con sensación de compacto, incluso se podría pensar que casi ciego y, con ello, a falta de iluminación natural interior. Sin embargo, Siza, auténtico mago en el manejo de la luz, con los pasillos rasgados y las imprescindibles aberturas al exterior, en el resto del edificio, consigue crear un ambiente interior cargado de contrastes de claridad y penumbra, de simplicidad desde la complejidad, mostrando esa sensación y espacios característicos de la arquitectura del portugués. 3. Plantas del edificio. Desde el punto de vista formal-constructivo debe destacarse el techo de la planta baja, en la fachada a la Avda. Abandoibarra, que conforma un vuelo creciente en un vano de prácticamente 38 m. de longitud, que se remata con el vuelo del brazo Oeste de la “L”, generando así una ampliación del espacio público a nivel de calle (Figura 3). Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 143-151, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.031 145 R. Losada, E. Egia, E. Rojí, J. Cuadrado 2.1. El concepto del edificio y la forma La contemplación de las plantas del edificio de Siza nos muestra una funcionalidad dinámica, en tanto que la utilización del edificio parece requerir un continuo deambular a través de sugerentes pasillos alrededor del paraninfo o a lo largo del contorno exterior cóncavo. Esta sensación se remarca con la masividad del edificio, que se refleja en planta con las láminas-muro de hormigón armado, que van configurando los diferentes espacios interiores. Las técnicas constructivas modernas (a partir del siglo XIX) nos conducen a una progresiva especialización del material en elementos y sistemas dotados de misiones específicas. Con el paso del tiempo la función soporte del edificio y la del cerramiento, progresivamente, se han convertido en sistemas del edificio claramente diferenciados (2). La estructura, como lo hiciera la construcción compacta, deja de simultáneamente vertebrar y resistir acciones, con el mantenimiento o reflejo de la forma y de la envolvente. 4 4. Detalles de la arquitectura exterior. 5. Detalles de la cimentación. Siza, en este edificio, se rebela contra esa actitud proyectual “moderna”, basada en el sistema estructural aporticado, proponiendo, una vez más (tal y como ha hecho en la Facultad de Ciencias de la Información en Santiago de Compostela, en el edificio de nuevo auditorio para Ceuta o en el museo para la Fundación Ibêre-Camargo en Porto Alegre), que la forma adquiera entidad arquitectónica, sin obviar sus aspectos constructivos y estructurales (3). Mantiene su principio de composición y diseño en todos los espacios interiores y en el conjunto, quedando reflejado en el más mínimo detalle constructivo del edificio, en un proceso en que la estructura le acompaña fielmente y ajustada a la forma, como si se tratara de un guante respecto a la mano. La asunción de la estructura a base de elementos laminares portantes y cumplimentando, también, la función de cerramiento, permite configurar los huecos de fachada que parecen, más que cumplimentar la necesidad de iluminar el espacio interior, unos vacíos arrancados o esculpidos en el conjunto tectónico masivo del edificio (4) (Figura 4). 3. PLANTEAMIENTOS ESTRUCTURALES 3.1. Cimentación Del estudio geológico-geotécnico se dedujo la existencia de unos rellenos heterogéneos apareciendo, en profundidades entre 16,90 m. y 18,60 m., un sustrato rocoso de margocalizas grises con resistencia a compresión simple σu= 2,5 kN/cm2. Sobre dicho sustrato se encontraron fangos arenosos, limos y arcillas, así como arenas. La profundidad del nivel freático variaba entre 2,5 m. y 7,5 m., lo que en el caso más favorable venía a coincidir en unos 60 cm. u 80 cm. por encima del nivel de excavación, aconsejando el disponer de material drenante bajo la losa de sótano. La cimentación del edificio es del tipo profundo mediante pilotes in situ, empotrados en roca (16 m. bajo el nivel del suelo del sótano). Se han ejecutado pilotes barrenados in situ, sin camisa y con barrena continua, con control de calidad en tiempo real de la ejecución, tanto en la fase de la perforación como en la de hormigonado, consiguiendo así un tope estructural del pilote a cargas verticales de 60 kg/cm2, permitiendo aprovechar mejor las características resistentes del hormigón utilizado (Figura 5). Las características principales de los elementos pilotados han sido las siguientes: 5 146 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 143-151, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.031 El poder de la estructura: Edificio BBK paraninfo (Bilbao) The power of the structure: The “BBK” auditorium (Bilbao) • Todos los elementos estructurales laminares están cimentados sobre pilotes aislados de diámetro variable de 620, 820, 1.020 y 1.220 mm., en función de las diferentes solicitaciones, trabajando a compresión con cuantías del 0,4%. • Los pilotes están enlazados con una losa de hormigón armado a nivel del suelo del sótano de 50 cm. de espesor, que tiene funciones de arriostramiento para corregir excentricidades o pequeños desplazamientos de la posición teórica del pilote y capacidad para soportar posibles sub-presiones, originadas por un nivel freático de 1,2 m. por encima de la cota superior de la misma. 3.2. Muros de sótano Las condiciones del entorno determinaron las diferentes soluciones que se dieron a los muros de sótano. yarse en una pantalla de pilotes (diámetro 82 cm.) totalmente excéntrica, al no poder ocupar ésta más espacio que el proyectado en el sótano por necesidades funcionales del aparcamiento. 6. Micropilotes de apoyo de muros de sótano. Consecuentemente, la carga de las láminasmuro de este perímetro se transmite a la pantalla de pilotes con grandes excentricidades (50 y 55 cm.), que provocan una flexión que no se podía resistir con los espesores de 30 y 40 cm. dispuestos desde la arquitectura. Estas circunstancias llevaron a que las láminas-muro resistentes, en estos frentes donde se han ejecutado pantallas de pilotes, se soporten directamente sobre micropilotes (diámetro 210 mm.) empotrados en roca con la cabeza al nivel del suelo del sótano, colocados en los límites de la losa (Figura 6). En dos de los frentes fue posible realizar una excavación con cierto talud, sujetando de forma provisional el terreno mediante la hinca de raíles. Esto permitió que se ejecutaran pilotes cada 5 m., empotrados en roca, descabezándose a nivel del suelo del sótano. Realizados los encepados invertidos se enlazaron con la losa y, sobre ellos, se apoyaron los muros del sótano, que se ejecutaron encofrando a dos caras. En la alineación Este, para poder realizar la excavación sin que se movieran la calle, ni los rellenos sobre columnas de grava que existen, se ejecutaron pantallas de pilotes in situ de 82 cm. de diámetro separados a ejes 110 cm. Se desechó la ejecución de una pantalla continua, pues se temía que los lodos tixotrópicos no pudieran sujetar la excavación, debido a las características del terreno: rellenos muy permeables. La altura máxima de la excavación y, por tanto, de la contención fue de 7 m., incluyendo el espesor de la losa de cimentación (50 cm.) y el espesor de terreno mejorado (50 cm.). Los pilotes de la pantalla se hicieron trabajar en ménsula (flexión), empotrados en el terreno una vez realizada la excavación, estando fuertemente armados (cuantía próxima al 2%). En la esquina Sureste, con mayor altura de excavación, se apuntaló la pantalla a la altura de la viga de coronación; una pantalla contra la otra mediante perfiles arriostrados de acero. Lo habitual es que el sistema de contención utilizado para realizar la excavación de un sótano sirva de cimentación de los pilares perimetrales de un edificio. En este caso, las láminas-muro resistentes debieron apo- Las láminas se conectan en el sótano con los pilotes de la pantalla y se hormigonan con parte de la viga de coronación de la pantalla de pilotes. 6 3.3. Estructura La estructura se ha ejecutado con elementos verticales laminares de hormigón armado (muros) en dos direcciones ortogonales y forjados de losas macizas con estructura mixta, que aseguran la estabilidad y rigidez del edificio. Salvo los pilares que soportan la losa del suelo del paraninfo (escenario y zona de butacas), en planta sótano, el sistema estructural carece de pilares. La distribución de muros resistentes en ambas direcciones, acomodada a los espacios arquitectónicos, arriostrados con los forjados, consigue que cada muro trabaje principalmente con esfuerzos en su plano, obteniéndose así espesores de 20, 30, y 40 cm. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 143-151, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.031 147 R. Losada, E. Egia, E. Rojí, J. Cuadrado 7 7. Ejecución de la estructura de hormigón. 8. Montaje y detalles de los forjados mixtos. En el esquema estructural unos muros son las líneas de carga principales del edificio (con espesores de 30 y 40 cm.) y, otros, los que conformando las distribuciones interiores a modo de particiones de hormigón armado (con espesores de 15 y 20 cm.) son necesarios para conseguir la rigidez del conjunto. La losa de los forjados mixtos se armaba fuertemente sobre las alas de las vigas metálicas (8Ø25 ó 8Ø20). De esta manera, se conseguía una mayor capacidad de los forjados mixtos en el centro del vano, que se plantearon contraflechados, trabajando esta armadura a compresión junto a la losa. La discontinuidad superficial de algunas de las láminas - muro como consecuencia de los huecos rasgados y su trabajo en vuelo, motivó la necesidad de disponer durante la obra, unos apuntalamientos metálicos hasta la losa de cimentación y encepados de pilotes, que mantuvieran la estabilidad del plano, en tanto se completaba el hormigonado y fraguado del hormigón del muro, así como la capacidad resistente del elemento. El enlace de los forjados mixtos en los muros consistió en anclar la armadura de la losa y sus refuerzos (8Ø25 ó 8Ø20), y soldar las vigas metálicas en todo el perímetro a las placas de anclaje, previamente embebidas en el muro. Igualmente, el rasgado de los huecos, muy especialmente a lo largo de los pasillos hacia las fachadas cóncavas de la “L”, obligaron a disponer modularmente unos pilares de hormigón armado provisionales, que sirvieron de apoyo a los encofrados trepantes utilizados en la ejecución de las láminas-muro (Figura 7). 3.3.1. Forjados mixtos La mayor parte de los forjados del edificio tienen grandes luces, 12 y 13 m en las plantas altas correspondientes al cuerpo constructivo en forma de “L” y hasta 20 m. en el techo de la planta baja, que da lugar a la terraza ajardinada, por lo que se recurre a una solución de estructura mixta; es decir, vigas metálicas con perfiles desde HEB 320 a HEB 700 (acero de calidad JO producido en Luxemburgo), separadas 1,50 m aproximadamente y conectadas con pernos de rasante a losas de hormigón armado de 15 cm. de espesor. La placa a la que se suelda la viga metálica es la placa interior de un “bocadillo” de chapas colocadas a ambas caras del muro. Estas placas están unidas entre sí con barras soldadas en agujeros avellanados a la altura de las alas de las vigas metálicas. De esta forma, el anclaje de la placa interior se consigue a través del tope, que hace la placa exterior contra el hormigón. Con estos detalles constructivos el forjado tiene capacidad para soportar cierto momento de empotramiento en su enlace con los muros. El conjunto formado por el forjado mixto y los muros de apoyo tiene igualmente cierta capacidad para soportar esfuerzos horizontales perpendiculares a los muros (Figura 8). 3.4. Consideraciones constructivas sobre los cálculos estructurales El edificio se ha considerado sometido a las acciones indicadas en el Código Técnico de la Edificación (5). Dado el carácter masivo de la estructura de hormigón armado, las 8 148 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 143-151, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.031 El poder de la estructura: Edificio BBK paraninfo (Bilbao) The power of the structure: The “BBK” auditorium (Bilbao) acciones reológicas han requerido la adopción de medidas constructivas específicas. Se trata de un edificio muy rígido, sin juntas por razones arquitectónicas, con una dimensión máxima en planta de 55 m. Se ha considerado un valor de retracción a plazo infinito de 0,25 mm./m. (0,25 mm./m. x 55 m. = 14 mm.). La mayor parte de la retracción se produce en edades tempranas de hormigón; por ello, a estos efectos los primeros 50 cm. de los muros en cada planta llevan una armadura horizontal adicional. También se han estudiado con especial atención las acciones debidas al viento y aquellas otras internas que originan los cambios de temperatura. A este último respecto se han considerado cambios de temperatura de 15º. Con carácter general se han utilizado los métodos de cálculo de Estados Límite últimos: de equilibrio, agotamiento de la sección, inestabilidad, anclaje y adherencia, así como de Estados límite de servicio: fisuración, deformación y vibraciones. Se ha previsto la aparición de fisuras en el hormigón, lo que no supone ningún inconveniente para su normal utilización, siempre que quede limitada la abertura máxima de fisura a valores compatibles con las exigencias de durabilidad, funcionalidad, estanqueidad y apariencia. El ambiente previsto para la estructura es IIIa (exposición en ambiente marino aéreo) (6). Se han definido, además, los recubrimientos de la armadura y las características mínimas del hormigón, con un límite de abertura de fisura, Wmáx = 0,2 mm., para proteger la armadura de la corrosión por cloruros. Sin tener en cuenta ningún esfuerzo más, como pueden ser la tracción en tirantes o la flexión, la consideración solamente de la retracción, el descenso de temperatura y el control de la fisuración hace que cualquier sección deba estar fuertemente armada. 3.4.1. Elementos singulares de la estructura Para facilitar la identificación de la estructura se ha procedido a denominar los elementos que la componen en función del eje en que se configuran. Los ejes perpendiculares a la Ría (orientación Norte-Sur) se han designado por letras mayúsculas a partir de la orientación Oeste; los transversales (orientación Este-Oeste) con números, iniciándose en la fachada Sur. Viga alineación (22) (suelo planta primera) 9. Montaje y ensamble de la viga 22. La terraza de la planta primera está volada respecto al cierre de planta baja para lo cual se ha dispuesto de una viga de aproximadamente 38 m. de luz, que recoge el forjado de estructura mixta y que se apoya en un extremo en un muro-pilar (alineación R) y, en el otro, en la parte inferior de una gran ménsula que forma parte de una de las láminas verticales resistentes (alineación E). Esta viga especial está resuelta también con estructura mixta. Se ha configurado como una viga Vierendeel de perfiles metálicos rigidizada con un alma de hormigón armado de 15 cm. de espesor. Se ha construido en taller y ha sido transportada en dos tramos que se han soldado en obra, montándose con la ayuda de dos grúas sobre una cimbra que posibilitaba los 12 cm. de contraflecha que debía disponer. Todas las soldaduras se controlaron mediante radiografías y además se reforzaron las alas de los cordones HEM 550 soldando cubrejuntas por las caras interiores, por haber tenido que realizar la unión en las secciones más comprometidas. Tiene 4m de canto; el cordón superior y el inferior son perfiles HEM 550 tumbados o colocados en horizontal; los montantes HEB 300, separados en general 2,18 m. reduciéndose a 1,43 m. en el apoyo (R) y a 1,13 m. en el apoyo (E). Para conectar la viga metálica con el alma de hormigón, en todo el contorno, limitado por los cordones superior e inferior y los montantes, lleva conectores M16 cada 10 cm en los perfiles metálicos, y además toda la armadura del alma, dos mallas # 10 Ø 10 / m., está soldada a dichos perfiles. Así, el alma de hormigón armado forma un diafragma que rigidiza la viga como las diagonales cruzadas de una celosía formando bielas (compresión) y tirantes (tracción). El forjado mixto de la terraza de planta 1ª entrega las vigas metálicas (HEB 700) en el punto medio de los montantes (HEB 300) y, de este modo, el alma de hormigón armado de la viga se enlaza a media altura con la losa del forjado mixto formando paños de 2 x 2 m.2 aproximadamente, de modo que la propia viga hace de antepecho de la terraza. Las vigas metálicas HEB 700 de 9,5 m de luz se apoyan en los montantes HEB 300. Para ello, se ha soldado solamente el alma, con el fin de evitar un empotramiento que torsionaría la viga. La losa de 15 cm. de espesor del forjado mixto de planta 1ª rigidiza el alma de la viga, reduciendo el tamaño de los paños (Figura 9). Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 143-151, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.031 9 149 R. Losada, E. Egia, E. Rojí, J. Cuadrado 10. Secciones estructurales E y R. Para retirar la cimbra de la viga, se cuidó la puesta en carga, descimbrando gradualmente y en fases sucesivas. En cada fase se indicó que se descendiese 5 mm. el puntal del centro de la viga y, de forma simétrica respecto al centro, se fueran dando descensos variables y proporcionales a 5 mm. en el centro y 0 mm. en los apoyos. En el momento de quitar la cimbra, la carga que soportaba la viga era inferior a las 10,9 T/m, puesto que no tenía aún la carga del pavimento de la terraza, ni la sobrecarga, ni el revestimiento de la viga. Se esperaba un descenso de 1,5 cm., con una estimación de la carga existente de un 45% de la total. Se midieron los descensos en distintos puntos de la viga en los días siguientes y los desplazamientos fueron muy pequeños, hasta estabilizarse el descenso máximo en 1 cm. El armado teórico de las láminas se ha realizado con todos los esfuerzos internos de lámina (de flexión y membrana), siguiendo el método analítico. Estas armaduras teóricas no incluyen las armaduras necesarias de retracción, fisuración y mínimas que garanticen una rotura dúctil. La comprobación final de la armadura de las láminas verticales se ha realizado con modelos parciales de bielas y tirantes orientados según las direcciones de tensiones principales obtenidas por el programa, así como elementos tipo viga claramente definidos en las láminas. En esta comprobación se simplifica el esquema estructural, del lado de la seguridad, despreciando la colaboración de los elementos estructurales secundarios. El programa realiza todas las combinaciones necesarias según el CTE para estados límites últimos y para estados límite de servicio (Figura 11). Láminas Dadas la posición y características de los huecos dispuestos en las láminas-muro, las secciones más importantes estructuralmente serían: 1, 8, 9, B, E y R (Figura 10). 10 150 4. A MODO DE CONCLUSION: LA IDEA DEL EDIFICIO Y LA ESTRUCTURA Para el cálculo de las láminas se ha utilizado el programa ROBOT Structural Analysis. El armado adoptado por el programa es el mínimo (suma mínima del área Ax + Ay). Siza mantiene en sus proyectos una relación directa con sus colaboradores de las distintas ramas de la ingeniería. Los espacios y formas que diseña deben tener la estabilidad y la seguridad que brinda el sistema estructural, pero éste no debe evidenciarse por sí, sino mostrarse por sus bondades (prestaciones). Para calcular las armaduras, el programa permite limitar el conjunto de esfuerzos internos considerados. Los cálculos de armados pueden ser efectuados para el conjunto completo de esfuerzos de lámina (flexión y esfuerzos de membrana), sólo para momentos flectores (flexión simple) o sólo para esfuerzos de membrana. De este modo, el sistema estructural, basado en láminas-muros estructurales llevados a unos límites tensionales insospechados y a una complejidad de ejecución enorme, dan rotundidad a una obra masiva, que adquiere su condición de objeto de contemplación con la posición y dimensiones de los huecos y vuelos de sus fachadas, obligán- Sección E Sección R Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 143-151, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.031 El poder de la estructura: Edificio BBK paraninfo (Bilbao) The power of the structure: The “BBK” auditorium (Bilbao) 11 donos a mirar ese lugar concreto, por ejemplo, accesos al edificio, vuelo sobre la planta baja, esquinas rasgadas con continuidad sin apoyos intermedios, etc., acentuando nuestra percepción del edificio. En suma, la estructura cobra su importancia por sus prestaciones de resistencia y estabilidad, así como por remarcar el carácter espacial y masivo de la arquitectura del edificio. 11. Resultados de análisis con ROBOT alineaciones E y R BIBLIOGRAFÍA (1) Ayto. de Bilbao: Plan Especial de Reforma Interior de Abandoibarra. Area de Urbanismo y Medio Ambiente, 1995. (2) Losada, R. et al.: La envolvente de los edificios: Tipologías y soluciones constructivas p. 2, Publicaciones de la ETSI Bilbao, 2010. (3) Losada, R.: Escuchando a Alvaro Siza, p. 21, ed. El Autor, 2011. (4) Siza, A.: The function of beauty. Ed. Phaidon, 2009. (5) Ministerio de Fomento: CTE DB SE-AE Seguridad Estructural Acciones en la Edificación, 2009 (6) Ministerio de Fomento: EHE-08 Instrucción de hormigón estructural, cap. 2: criterios de seguridad y bases de cálculo, 2008. *** Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 143-151, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.031 151 Informes de la Construcción Vol. 64, 526, 153-166 abril-junio 2012 ISSN: 0020-0883 eISSN: 1988-3234 doi: 10.3989/ic.11.022 Gz/10. Un prototipo experimental de vivienda unifamiliar. Aplicación práctica de la última patente del arquitecto Miguel Fisac Gz/10. An experimental prototype of single-family housing. Practical application of architect Miguel Fisac’s last patent F. González-Blanco(*) RESUMEN SUMMARY Investigación planteada como parte práctica de la tesis doctoral: Los “huesos” de Fisac; la búsqueda de la pieza ideal. La tesis analiza las patentes del arquitecto Miguel Fisac. Un análisis exhaustivo de estas experiencias permite descubrir la evolución de la obra y el pensamiento del arquitecto que termina por condensarse en su última patente aun vigente: “arquitectura vertida”. Fisac fallece en 2006 sin ver ejecutado su último invento y este hecho servirá de base al presente trabajo que tiene por objetivo desarrollar esta patente en el campo de la vivienda unifamiliar de bajo coste. Para ello se plantea un caso práctico real que servirá como campo de pruebas para analizar las posibilidades y limitaciones del sistema. Su metodología y conclusiones permiten ver en conjunto la evolución del pensamiento constructivo de Fisac y además establecer un recorrido por la tradición constructiva española más próxima y su relación con la realidad actual. This investigation arose as a practical part of the PhD thesis: Fisac's "bones"; the search for the ideal piece. The thesis analyzes Miguel Fisac’s patented architectural inventions. An exhaustive analysis of his patents allows for the discovery of the evolution of Fisac’s work and the Spanish master’s thought processes. They crystallized in his last and still current patented system:"Poured Architecture". Fisac dies in 2006 without seeing a practical application for his last invention. This is the basis to the present work, whose aim is to develop Fisac’s patent in the field of low cost single-family housing. A real practical case was developed which served as testing ground to analyse the possibilities and limitations of the system. The methodology and conclusions allow us to visualize as a whole the evolution of Miguel Fisac's thought processes, whilst covering Spain’s most recent building tradition and its relationship with current reality. 109-38 Palabras clave: Prefabricación; prototipo; arquitectura vertida; encofrado permanente; vivienda. Keywords: Precast; prototype; poured architecture; permanent form; housing. (*) IE University, Segovia (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (F. González-Blanco) Recibido/Received: 13 mar 2011 Aceptado/Accepted: 22 dec 2011 Publicado online/ Published online: 27 apr 2012 F. González-Blanco Arquitectura vertida, es el nombre comercial de la patente ES 2 1418 024, la última de las patentes del arquitecto Miguel Fisac y es al mismo tiempo un refundido de todas las anteriores, tiene la característica de ser vigente en nuestros días y también la de condensar en documento único la visión de un arquitecto que ha visto evolucionar desde los años cuarenta a la actualidad las circunstancias de la construcción en España. El día 6 de Febrero de 1996 se presenta esta patente (cuya aprobación definitiva data del día 1 de Octubre de 2000), en la que Miguel Fisac no sólo propone un nuevo procedimiento para la construcción de viviendas y similares sino que denuncia la situación del momento, dando una visión crítica sobre el estado de la prefabricación de viviendas, tema que a su entender no fue abordado con la seriedad merecida. Citando al propio Fisac: La industrialización en España de la construcción prefabricada no se ha planteado con seriedad, ya que por un lado exige grandes costos de instalación, y por otro lado un equipamiento de transportes caros, así como el elevado precio del royalty de patentes extranjeras. Asimismo hay que tener en cuenta que el alto costo de la vivienda en nuestro país, tiene tres factores negativos que son: el alto precio del suelo, el alto precio del dinero, y la construcción artesanal, cada día peor y sin control de calidad. Es decir, la construcción artesanal es muy cara, con mínimo control de calidad y con un bajo rendimiento; a lo que hay que añadir el desorden e improvisación que hoy se padece en la ejecución de una obra y, principalmente, en las viviendas económicas de bajo costo (1). Estas declaraciones deben entenderse principalmente dentro del ámbito de la edificación residencial, dónde se centran sus primeras aproximaciones a la prefabricación y a la producción en serie de elementos constructivos. Si bien gran parte de sus realizaciones se debieron a elementos de cubierta para edificios industriales, religiosos o educativos, Fisac siempre trató de llevar estas experiencias al campo de la edificación residencial aunque con escaso éxito. Será al final de su trayectoria profesional cuando plantee un nuevo sistema dónde abandona el modelo de pequeñas piezas independientes, tan estudiadas y aplicadas por él mismo desde los años sesenta. El modelo propuesto se define a continuación: 154 El procedimiento que se preconiza no tiene otra finalidad que la de resolver toda esa problemática, permitiendo construir viviendas y similares, basándose en la prefabricación de componentes o partes que van a determinar los paramentos de la construcción. Mas concretamente, el procedimiento de la invención consiste en realizar paneles ligeros, planos o no, de material idóneo y con sus instalaciones adheridas a lo que se considerará la cara interior de los mismos, instalaciones que se corresponderán a las de electricidad, fontanería, desagües, calefacción, aislamiento, etc, todo ello de manera tal que dichos paneles se utilizarán, una vez montados en obra, como encofrados permanentes, colocando a continuación la estructura de acero de redondos necesaria para, en ese molde obtenido, verter hormigón en su estado pastoso (1). Es decir que el hueco que durante años Fisac se preocupó de resolver técnica y formalmente para aumentar sus prestaciones en forma de piezas prefabricadas, pasa en su última patente al interior de los elementos resistentes. La patente se convierte en encofrado. Si ya los encofrados dieron lugar a las primeras piezas pretensadas de los años sesenta, comercializadas con el nombre de “huesos”, son ahora los encofrados los que permiten al arquitecto presentar un nuevo modelo constructivo que sigue siendo ligero, pues el pesado hormigón viaja en hormigonera al modo tradicional, y los paneles se desplazan a obra en transportes ordinarios. En definitiva, el proceso de construcción de la invención se basa en llevar fragmentadas, ligeras y planas, las partes visibles y estructurales que han de componer la obra y que se pueden construir fuera del solar, y lo que serán las partes pesadas y estructurales de hormigón, verterlas pastosas traídas en contenedores, tal y como se preparan convencionalmente (1). Las reivindicaciones de la patente se resumen en tres puntos: 1. Procedimiento de construcción de viviendas y similares, que estando concebido para poder realizar cualquier tipo de edificación de una o varias plantas, tanto para conseguir viviendas como cualquier otro tipo de construcción en hormigón armado esencialmente caracterizado porque consiste en obtener en cualquier lugar una serie de paneles ligeros de material adecuado para constituir en la construcción definitiva los paramentos internos y externos de la misma, efectuando seguidamente la fijación por cualquier sistema convencional de las instalaciones correspondientes a electri- Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 Gz/10. Un prototipo experimental de vivienda unifamiliar. Aplicación práctica de la última patente del arquitecto Miguel Fisac Gz/10. An experimental prototype of single-family housing. Practical application of architect Miguel Fisac’s last patent cidad, fontanería, desagüe, aislamiento y otras, para a continuación disponer esos paneles in situ separadamente para determinar un espacio entre ellos, en el que se dispone la correspondiente armadura metálica y se rellena con hormigón pastoso, obteniendo paredes en las que los paneles ligeros constituyen un encofrado permanente y los paramentos interior y exterior, con su adecuado acabado. 2. Procedimiento de construcción de viviendas y similares, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los paneles ligeros cuentan con los correspondientes huecos para ventanas y/o puertas así como medios de acoplamiento entre los mismos. 3. Procedimiento de construcción de viviendas y similares, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los paneles ligeros son susceptibles de ser o no planos y cuentan en sus huecos para puertas y ventanas con un faldón o pestaña perimetral de retención del hormigón, al objeto de conseguir en éste los correspondientes huecos complementarios. Para entender el desarrollo intelectual de la patente es necesario estudiar la propia evolución de la obra y patentes de Miguel Fisac, sus virtudes y sus defectos. Desde principios de los años sesenta el arquitecto manchego desarrolla patentes con vistas a un mercado de la construcción que le da la espalda, hablamos de sus conocidas vigas-hueso (Figura 1). Las vigas-hueso son las piezas prefabricadas más conocidas de su trayectoria pero no dejan de ser la punta del iceberg de otras patentes (no desarrolladas) para la ejecución íntegramente prefabricada de edificios desde cimentación a cubierta. De este modo las patentes de 1965 y 1969 para edificios de viviendas o edificios dotacionales y oficinas respectivamente ahondan en este objetivo. Con frecuencia Fisac hace referencia a su gran espina, el problema de la vivienda. Desde sus casas experimentales de renta limitada (1956), sus diferentes proyectos en el campo de la vivienda se vieron generalmente truncados y de todas sus múltiples patentes son precisamente aquellas que hacen referencia a la vivienda colectiva de bajo costo las que no ha conseguido llevar a cabo. Fisac no sólo patentó durante la década de los años sesenta piezas estructurales de cubierta. Dos patentes de prefabricación integral nunca utilizadas en la práctica también preocuparon al autor. La patente 316297 (2) de 1965 (Figura 2) era una propuesta de prefabricación completa de un edificio especialmente destinado a vivienda, evolución de la patente 304812 de 1964. En este caso la prefabricación incluía todos los elementos necesarios desde la cimentación hasta la cubierta o los paneles de fachada, de modo que se obtenía no sólo la estructura sino también el acabado final de la obra. La memoria de la patente dice así: 1 1. Esquema evolutivo de las diferentes vigas-hueso ordenadas cronológicamente. 2. Patente a nombre de Miguel Fisac, 1965. “Sistema para la construcción de edificaciones mediante elementos prefabricados con funciones arquitectónicas y resistentes conjuntas”. Sistema para construcción de edificaciones mediante elementos prefabricados con funciones arquitectónicas y resistentes conjuntas, caracterizado porque cada uno de los elementos componentes del mismo presentan una función arquitectónica, definida por su posición relativa en la estructura de la que forma parte y una función mecánica que está integrada con la correspondiente función mecánica de los restantes elementos para determinar la estructura resistente del edificio, cuyas funciones arquitectónicas y resistentes de la estructura son inseparables al estar incorporadas una a otra por medio de los citados elementos, los cuales se encuentran ligados entre si mediante anclaje y apoyo de uno sobre otro en forma tal que se obtiene la adecuada estabilidad de la edificación. 2 Todas las piezas se proyectan con los bordes preparados para acoplar entre ellos, y llegan a obra preparadas para servir de acabado. Dentro del proceso de fabricación se penalizan las piezas especiales, por eso trata de reducirlas al mínimo. En esa preocupación por reducir el número de elementos distintos surgirá la patente 373829 de 1969 (3), (Figura 3) donde se ofrece un sistema parecido al anterior orientado a edificios educativos o de oficinas, según figura en la memoria. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 155 F. González-Blanco la postre sería la ultima de las vigas huecas de la serie realizada en los años sesenta. Ninguna de estas patentes de prefabricación integral fue llevada a la práctica, sin embargo Miguel Fisac mantiene sus ideas acerca de la prefabricación y sobre todo la mano de obra en la construcción. Mano de obra que el arquitecto ha visto evolucionar desde sus primeras obras para el CSIC en plena posguerra española, pasando por los años cincuenta, la sofisticación de los sesenta y el gradual deterioro en los años setenta y ochenta. Sus referencias a la baja calidad de la mano de obra, la casi desaparición del artesano, del especialista…, configuran su visión pesimista sobre este punto, por otro lado fundamental en todo proceso constructivo. 3 La estructura consta fundamentalmente de cuatro elementos distintos entre los cuales los pilares son elementos de sección rectangular realizados en hormigón con armaduras de acero salientes en sus extremos para formación posterior de los nudos y escalonamientos a niveles adecuados para apoyo de las vigas y otros elementos estructurales y de cerramiento, presentando en los escalonamientos de apoyo de las vigas unas asas de armadura para formación de los correspondientes nudos. 4 3. Patente a nombre de Miguel Fisac, 1969. “Sistema de construcción de edificaciones mediante elementos prefabricados de hormigón”. 4 y 5. Patente a nombre de Miguel Fisac, 1973, “Sistema de encofrados flexibles para hormigón”. Y su realización práctica. 5 156 Otro elemento fundamental son las vigas que presentan un dentado superior que constituye las superficies angulares de asiento de los elementos tubulares de sección triangular que forman los forjados y la cubierta. Dichos elementos tubulares de sección triangular constituyen los otros dos elementos fundamentales. Cuando Fisac plantea estas soluciones, dentro del campo de la prefabricación cuenta como apoyo fundamental con las experiencias de fabricantes que son al tiempo sus habituales colaboradores en estas experiencias. Si la experiencia a gran escala de Construcciones Barredo es el pilar en que se basan gran parte de las vigas-hueso, la experiencia paralela de Peiró S.A. en el campo de la edificación no es menos importante. Fisac se apoya en uno o en otro en función de los encargos, para finalmente desarrollar la pieza de Cerro del Aire en solitario. Esta que a Estos pensamientos derivarán a lo largo de los años en un progresivo interés por la prefabricación y el moldeo del hormigón. Si a partir de la patente de encofrados flexibles numero 421044 (4) (Figuras 4 y 5), Fisac llega al convencimiento de ser esa textura la propia del material, su interés por la prefabricación se desarrolla paralelamente. De hecho pocos son los casos en que esas formas se ejecutan in situ, como por ejemplo será el caso de su vivienda en Daimiel, que el arquitecto presume de ejecutar no sólo in situ sino personalmente. Fruto de estas convicciones surge la patente de 1983, titulada Sistema de fabricación de elementos de fachada para la construcción (5). Se trata de la prefabricación de los sistemas de encofrados flexibles ya patentados por Fisac en este caso especificando claramente su fabricación como elementos prefabricados de gran originalidad, simplicidad de ejecución y economía tal y cómo se defiende en la memoria de la patente: Con el procedimiento objeto de la presente invención la cara vista del hormigón una vez fraguado, presenta un aspecto totalmente nuevo y diferente al que se logra con los sistemas convencionales, presentando unos abombamientos, pliegues, arrugas y en general una serie de irregularidades que ofrecen a los elementos de hormigón fabricados según este procedimiento, un efecto nuevo desconocido hasta ahora con unos aspectos decorativos y ornamentales totalmente originales y con una ilimitada combinación de formas y dibujos, lo que unido al hecho de que con el presente procedimiento no se precisa de una mano de obra cualificada y a la baratura de los elementos que componen los moldes, hacen de la presente invención un procedimiento de gran originalidad y bajo coste, presentando la textura de la superficie del elemento de fachada una brillantez y lisura no conseguida con los encofrados tradicionales. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 Gz/10. Un prototipo experimental de vivienda unifamiliar. Aplicación práctica de la última patente del arquitecto Miguel Fisac Gz/10. An experimental prototype of single-family housing. Practical application of architect Miguel Fisac’s last patent Diez años después de la desaparición de los huesos, Fisac fabrica paneles de fachada tal y cómo lleva haciendo desde principios de los años sesenta con sus fachadas curvas de hormigón pero con la peculiaridad de añadirles la textura irregular y el acabado brillante fruto de sus investigaciones estéticas. La estética proviene de la fabricación, del conocimiento de los procesos de encofrado y prefabricación, por eso las reivindicaciones de la patente no hacen referencia al acabado final del producto sino al sistema de fabricación: Sistema de fabricación de elementos de fachada para la construcción, caracterizado porque en una fase inicial se procede al vertido del hormigón en estado plástico sobre una lámina flexible de plástico, tal como polietileno traslúcido, cuya flexibilidad debe ser suficiente para crear pliegues y dobleces en la forma que tome el hormigón y cuya lámina flexible está colocada sobre una estructura portante y rígida de contorno, complementándose esa fase de vertido con la utilización de un plastificante durante el amasado del hormigón y porque en la fase posterior se procede a una vibración del conjunto del molde y hormigón durante un periodo de tiempo comprendido entre 2 a 4 minutos, procediéndose a continuación a su fraguado durante 24 a 36 horas, desmoldándose a continuación el elemento (Figura 5). Volverá a pasar otra década hasta que el panel se haga doble y se convierta en la última de las patentes de prefabricación integral propuestas por Fisac. Como si de una teoría evolucionista se tratara los huesos evolucionan lentamente durante los años sesenta, se convierten en paneles encofrados de modo flexible en los años setenta y ochenta, hasta que en los noventa el panel se duplica convirtiéndose de este modo en encofrado propiamente. (6) El interés de Fisac por la prefabricación choca con las limitaciones de un país que no apuesta por estos sistemas y con la cruda realidad de las juntas, las tolerancias de fabricación o las calidades del material. La investigación se realiza además a golpe de encargo sin apoyos empresariales que terminen por desarrollar el sistema. Tan sólo Huecosa, empresa formada para satisfacer las necesidades constructivas del Grupo industrial Colomer, supone un periodo de investigación fértil en las piezas de cubierta. Sin embargo la corta vida de la empresa sumada a las marcadas necesidades industriales no sirvieron para dar el salto al campo de la vivienda, ni tampoco para extender la investigación práctica al resto de elementos de la edificación (Figuras 6, 7 y 8). El interés de Fisac por los procesos de fabricación sirve de base a sus investigaciones. En las figuras se observan diferentes procesos vinculados a sus patentes. Dejando a un lado la pieza como solución constructiva y el avance de los medios tecnológicos desde entonces, la historia de la viga-hueso viene marcada por el exceso de personalización en el diseño de la pieza. En este sentido la propia forma aparentemente escultural juega en contra de las leyes del mercado. El producto constructivo debe ser un producto anónimo capaz de ser apropiado e intervenido por cualquier profesional, los huesos sin embargo son piezas excesivamente identificadas con su autor. Una de las virtudes no citadas en la memoria de la última patente hace referencia a este aspecto, tanto los encofrados flexibles como Arquitectura Vertida suponen un tratamiento del material de acabado que abre un abanico desde el anonimato del panel liso a la total personalización del mismo gracias a una simplificación del proceso constructivo. Este punto ha sido valorado por los profesionales del marketing como más crucial de lo que pueda parecer. Este y el resto de aspectos han sido objeto de análisis detallado y tabulado en la tesis doctoral (7). El interés de Fisac por los procesos de fabricación sirve de base a sus investigaciones. En estas imágenes de archivo se observan diferentes procesos vinculados a sus patentes. 6. Desmolde de las piezas de HUECOSA. Vic 1969. 7. El encofrado de los pilares prefabricados . Getafe. 2000. 8. Recorriendo las vigas de cubierta de Getafe. Getafe. 2000. Repasada la trayectoria de los inventos y patentes, se llega a Arquitectura Vertida, la última patente que debe ser entendida, como un refundido de toda una carrera profesional. Los catálogos actuales no muestran las vigas-hueso entre los productos de cubierta ni forjado, podemos hablar de ellos como una especie extinguida, y sin embargo sus principios los hallamos en otro producto llamado Arquitectura Vertida, que se encuentra en el mercado a la espera de ser utilizado por los profesionales. Esta patente ha sido desarrollada desde entonces por el estudio de Sánchez- Mora y González Carcedo últimos colaboradores del arquitecto, quienes celosamente han conseguido velar por los valores originales que se encierran en este documento (8). En la actualidad dos edificios de vivienda el primero en Vallecas (de promoción pública) y el segundo en Albacete (de promoción privada) comienzan el desarrollo práctico del modelo. Se trata de la primera de las patentes destinadas a vivienda colectiva de Fisac que se construya. Y aunque la patente no especifica material será nuevamente el hormigón el material elegido para estas soluciones. 6 7 8 LA INFLUENCIA INTERNACIONAL Las experiencias de Miguel Fisac a nivel nacional se identifican paralelamente con las Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 157 F. González-Blanco experiencias de Peiró S.A. de las que se nutre y con quién colabora, otras empresas coetáneas como Pacadar u Horpresa también tratan de desarrollar productos basados en los mismos principios. Paneles prefabricados de hormigón, aligerados, pretensados… Su uso sin embargo no llegó a ser generalizado en España y sus ejemplos, algunos de altísima calidad arquitectónica no llegaron a los niveles de producción de viviendas industrializadas de países como Francia, Alemania, EEUU o la Unión Soviética. Las experiencias nacionales se desarrollaron sobre todo a través de sistemas de paneles pesados tomando las referencias internacionales de métodos de construcción que ya empezaban a tener incluso cierta tradición en el momento. El procedimiento Camus por ejemplo creado en 1948, y cuyo desarrollo en Francia se vio favorecido por políticas parlamentarias para la creación de miles de alojamientos, sirvió de referente a los industriales españoles de finales de los años cincuenta. Lo mismo podría decirse de otros procedimientos como Coproba, Croignet, Technove, Tracoba, Estiot, BECI o los sistemas soviéticos que basan las funciones estructurales y de envolvente en el mismo panel de fachada (9). En todos estos sistemas se sigue una lógica estricta de prefabricación de todos los elementos incluidos los patinillos de instalaciones y los procesos de colocación de armados e incluso instalaciones de calefacción en forjados. De este modo se construyeron miles de viviendas donde la racionalización tanto del elemento constructivo como del proceso permitía rentabilizar las operaciones. Las imágenes y planos de detalle de todos estos métodos permiten ver unas claras coincidencias con los métodos actuales de transporte y puesta en obra, los sistemas de apuntalamiento y colocación de los módulos. Son generalmente paneles tipo sándwich, o aligerados con versatilidad en los acabados y dónde la principal diferencia radica en sus juntas entre paneles y sus medios de anclaje ya sea a través de cercos hormigonados in situ o mediante anclajes metálicos o esperas. La producción en taller suele basarse por tanto en moldes de vertido en horizontal o en vertical pero donde la repetición de un mismo elemento hace rentable la inversión en dicho molde. Estos sistemas fueron ampliamente estudiados por los industriales españoles que veían entonces y aun hoy sus virtudes como método pero chocaban con una realidad técnica, política y social que no creía en sus valores. La prefabricación siempre bajo la sombra de la desaparición del arquitecto, de la estandarización de la producción y por tanto del abandono de la libertad del proyectista fue vista como el gran enemigo en el campo de la vivienda. Las crónicas de estos pioneros nos hablan de un panorama inhóspito, dón158 de tanto la producción de piezas como su enseñanza universitaria se hacía muy difícil en un auditorio que no se deja convencer por esta lógica empresarial que les es ajena. Las experiencias de Fisac y Peiró durante la década de los años sesenta se relacionan con las de otros autores como Sota y Horpresa en esos mismos años y con los escritos de autores como Fernández Ordóñez desde las cátedras de construcción de las universidades en defensa de unos métodos incapaces de romper las barreras del mercado nacional. El paso de las décadas genera grandes avances en los métodos de encofrados en obra lo que deriva en una línea rica en soluciones de prefabricación del encofrado reutilizable. La visión de Fisac sin embargo encontrará su viabilidad técnica en el uso de mesas volteadoras para la ejecución del muro doble. Esta técnica de fabricación le permite independizarse del molde único, puesto que la mesa permite el trabajo mediante separadores laterales y por tanto múltiples geometrías dentro del patrón único de la mesa. Y también la ejecución de dos cara buenas como acabado definitivo. Esto abre nuevas posibilidades que la industria comienza a desarrollar sobre todo a partir del muro prefabricado de sótano, pero que pronto se extiende a todas las partes de la edificación. Arquitectura Vertida se sirve de este estado de la técnica para desarrollar todo un sistema compatible con la edificación residencial, en escala, calidades, tiempos, costes y rendimientos. ARQUITECTURA VERTIDA. EL “HUESO” DEL SIGLO XXI Los materiales y la tecnología de la construcción han sido objeto de un gran avance desde las primeras experiencias de Fisac, la aparición del hormigón autocompacto abre nuevos caminos tanto en obra como en fabricación. Los aceros ya no se parecen a aquellos primeros comercializados con índices de resistencia mínimos frente a los actuales. Las resinas, polímeros y morteros también han evolucionado en gran medida dando soluciones óptimas a las temibles juntas. La maquinaria y medios auxiliares en general trabajan a otros niveles tanto en fabricación como en transporte y montaje en obra. Paralelamente a estos avances, la experiencia ha hecho evolucionar la normativa hasta el marco actual, tanto en lo relativo al mantenimiento de estas estructuras como en los estándares de confort y habitabilidad. Sin embargo frente a estos avances, la tecnificación de la obra de edificación no parece evolucionar a la misma velocidad. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 Gz/10. Un prototipo experimental de vivienda unifamiliar. Aplicación práctica de la última patente del arquitecto Miguel Fisac Gz/10. An experimental prototype of single-family housing. Practical application of architect Miguel Fisac’s last patent Los sistemas prefabricados de hormigón son escasos y muy pesados. El mayor avance en el campo de la prefabricación parece haber quedado estancado en la placa alveolar y sus derivados, citando a Calavera (10). España llegó tarde a la placa alveolar y es la última en abandonar este sistema, a todas luces mejorable… Los huesos fueron una respuesta más o menos acertada a unas circunstancias socio económicas de una época concreta, su traslación directa a la actualidad no tendría ningún sentido más allá de la mera rehabilitación de los ya existentes, a través de una visión vinculada al patrimonio arquitectónico. Dentro de este campo de la rehabilitación, se justifican según el caso reposiciones coherentes con las secciones originales. Para ello es posible recurrir a los cementos tipo CRC, cementos de alta resistencia, con densidades suficientemente altas como para permitirse el funcionamiento estructural sin armado y por lo tanto sortear así el problema de los recubrimientos. Este fue el caso de la rehabilitación realizada por Alvisa de la marquesina de acceso al CEDEX en Madrid, sin duda el mejor ejemplo de las intervenciones realizadas sobre estas piezas. La traslación de esta experiencia a la actualidad la da el propio Fisac a través de su propia trayectoria profesional, da por sí mismo respuesta a la pregunta, ¿Cómo sería el hueso a día de hoy? ya por entonces delicada salud. Muere por tanto sin ver construido su último invento. A partir de este momento será el estudio de Sánchez-Mora y González Carcedo antiguos colaboradores de Fisac quienes desarrollen la patente en colaboración con la empresa Posteléctrica Fabricación de amplia experiencia en la prefabricación de piezas de hormigón. Dentro de los diferentes encuentros con el estudio vinculados a la realización de la tesis doctoral se ofrece la posibilidad de participar en el desarrollo de la misma, reto que el investigador acepta sin dudar por considerarse un colofón a todo este proceso investigador. Esta investigación se centrará en la ejecución de una vivienda unifamiliar de dimensiones reducidas a modo de prototipo dentro de un abanico de posibilidades tipológicas. Se trabaja a partir de un módulo básico y generalizable adaptado a las posibilidades del sistema constructivo y que por tanto sirva para ejemplificar su flexibilidad. En ese sentido el módulo básico de 12x6 metros se alarga o comprime en función de las necesidades del programa o la topografía, siendo una solución adaptable a las distintas condiciones de ocupación. El objetivo general es encontrar una solución tipológicamente adaptada a este sistema constructivo que represente una alternativa viable económicamente al siempre presente problema de la vivienda. GZ/10 VIVIENDA EXPERIMENTAL Por lo pronto sería un sistema, una nueva búsqueda de la pieza ideal, una pieza que resuelva todos los requerimientos de la construcción en un solo gesto, ¿cuales son sus características? Fisac altera la solución, se olvida del contenido y mira hacia el molde que tanto trabajó durante años. De este modo patenta un molde, un molde hueco, ligero, que albergue dentro todas las funciones estructurales, de aislamiento, e instalaciones y por supuesto acabado. Un molde que permita su hormigonado en obra. Es decir el hueco ya no queda libre como antes sino que se hormigona resolviendo gran parte de las patologías derivadas de los anteriores. Como en el caso de los huesos las patentes necesitan de un recorrido, no nacen perfectas, es en la puesta en obra donde se pulen y mejoran. Fisac fallece en 2006, cuando trata de construir el primero de los edificios de viviendas con este sistema bautizado por el equipo como “Arquitectura Vertida”. Diferentes problemas que derivan en constantes paralizaciones de la obra acaban por minar su El proyecto de vivienda unifamiliar en Gronzo (11), se realiza mediatizado por las características y ubicación de la localización. Se trata de una parcela de geometría peculiar por la desproporción entre los lados del rectángulo que forma en planta (12 x 67 m). Se proyecta la vivienda en una crujía de 6 metros y largos variables según las posibilidades urbanísticas de la parcela. Estas restricciones permiten ajustar el módulo de la edificación a tipologías adaptadas a otros tipos de suelo y calificación urbanística para hacer extensible el modelo, como es el objetivo final (Figura 9). Para justificar la elección del sistema constructivo se plantea de modo paralelo la comparativa de precios con el mismo proyecto ejecutado mediante sistemas convencionales. El resultado debe permitir un abaratamiento de la ejecución por incluir las partidas de estructura, acabado y preinstalación en el propio panel y al mismo tiempo ganar superficie útil pues el muro de fachada se proyecta de 25 cm de espesor total. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 159 F. González-Blanco En cualquier caso el ahorro deriva de los plazos de montaje en obra claramente favorables y no en una renuncia a las calidades. Siguiendo este programa la vivienda se adapta a la topografía existente intentado alterar la misma lo menos posible. Se define de este modo un cuerpo en semisótano de 6x10 m. organizado en dos alturas, que alberga un estudio accesible desde el exterior y la cocina con acceso a un sótano técnico de instalaciones y lavandería. 9 A partir de este punto se suceden las plantas de vivienda en semiplantas desfasadas en altura 1,40 metros una respecto a la contigua. De abajo a arriba, comedor, dormitorio-estudio, terraza exterior y dormitorio principal. Entre medias dos cuartos de baño para dar servicio al programa de entreplantas (Figuras 10 y 11). En total se obtiene una superficie construida de 208,36 m2. Debido a la escasa pérdida por fachada y tabiquería la superficie útil de vivienda es de 168,92 m2. Un 81 % de rendimiento (Figura 12). La orientación a mediodía de la parcela favorece los usos de salón, y terraza todo ello unido a las buenas vistas existentes lo que llevan a proyectar los testeros de la edificación abiertos con carpinterías de suelo a techo. Tal y como se describe anteriormente el esquema estructural se basa en un sistema de muros de carga de hormigón con el aislamiento y el acabado incluidos (Figuras 13 y 14). 10 9. Planta y alzados generales. 10. Alzados de la vivienda. 11. Secciones longitudinales de la vivienda. En los paramentos verticales, los paneles de fachada se despiezan en unidades no excesivamente grandes para favorecer su colocación en obra y no suponer un sobre coste de transporte ni de montaje. En este sentido los paneles se despiezan de modo que ninguno supere en altura 3,00 metros para facilitar su transporte mediante camión con góndola evitando así los transportes especiales. El despiece de paneles se realiza de modo que todos puedan transportarse en su posición de servicio con lo que no deben ser girados en obra, facilitando su manipulación. Las escaleras se adaptan independientemente a las semi plantas mediante una estructura ligera de zancas metálicas. La cimentación se realiza mediante una zapata corrida que según el estudio geotécnico se apoya directamente sobre roca (5 Kg/cm2) evitando al tiempo grandes excavaciones. 11 160 Los acabados vienen definidos por los propios paneles tanto al exterior como al interior Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 Gz/10. Un prototipo experimental de vivienda unifamiliar. Aplicación práctica de la última patente del arquitecto Miguel Fisac Gz/10. An experimental prototype of single-family housing. Practical application of architect Miguel Fisac’s last patent y el suelo incluye la calefacción por suelo radiante y un acabado continuo de linóleo. La carpintería se proyecta en aluminio con rotura de puente térmico. Si bien el sistema permite llegar a obra con ventanas y vidrios colocados, en el presente proyecto se ha optado por diferenciar claramente estos gremios, así todos los huecos son límite de panel dentro del despiece propuesto. La distribución de la vivienda se ha proyectado de modo que las instalaciones de saneamiento y abastecimiento se descuelgan de la misma vertical con lo que se deja previsto un patinillo común. La existencia del patinillo permite dotar de flexibilidad al sistema y favorecer su posterior mantenimiento. Este patinillo no se incluye en los paneles de fachada sino que discurre entre la tabiquería en paralelo a la escalera. Las únicas instalaciones que se incorporan a los paneles son las eléctricas y la evacuación de pluviales de la terraza en las cabezas de los paneles. La cubierta final a dos aguas invertidas se evacua por fachada. La red de saneamiento se conecta mediante bombeo a la red existente y las pluviales se filtran al terreno. En definitiva, el programa se resuelve adaptado a unas condiciones que favorecen su ejecución mediante Arquitectura Vertida, tratando de analizar el impacto económico del sistema se hace una comparativa de precios resultando un ahorro aproximado de un 22% respecto a sistemas convencionales. OBJETO DE LA INVESTIGACIÓN La investigación sobre las posibilidades de la patente se centra en los siguientes puntos: -- Aplicación de la patente al programa de la vivienda unifamiliar de bajo coste. -- Resolución de encuentros sin forjado visto. -- Despieces en formas irregulares. -- Despiece de paneles sin hueco en el centro. Los huecos serán siempre de borde. -- Variantes del encuentro de carpinterías exteriores. Una de las peculiaridades del sistema a efectos de acabado consiste en su versatilidad mediante el uso de otra de las patentes de Fisac y quizá la más popular, sus encofrados flexibles. La presente investigación no se centra en este punto que parece de los más desarrollados, sólo a modo de ejemplo se ejecutará con encofrado flexible el panel 14b correspondiente al cabecero de la cama del dormitorio principal. Para el resto de la vivienda se propone un acabado industrial en hormigón blanco. El proceso de fabricación por separado de ambas caras del panel, permite independizar las hojas interior y exterior tanto geométricamente como a efectos de material y tratamientos de acabado (Figura 13). Dentro del despiece proyectado de paneles, los huecos surgen como el negativo de la estructura, este hecho es aprovechado para estudiar diferentes huecos de ventana. Siguiendo los planos de alzado pueden observarse diferentes soluciones con paneles rectos, soluciones en L, o con forjado pasante a modo de dintel. 12 12. Plantas de la vivienda. 13. Muestra de un panel doble donde pueden observarse las caras claramente diferenciadas y el paso de instalaciones eléctricas. En ningún caso los paneles incluyen la carpintería, terminada la fase estructural se colocan las carpinterías exteriores y se procede al sellado de las juntas entre paneles con polímero tipo MS tanto al exterior como al interior. Como complemento del estudio constructivo del sistema, se desarrolla un análisis de Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 13 161 F. González-Blanco 14. Detalles constructivos del sistema: 14a. Sección vertical en el sentido longitudinal de la vivienda. 14b. Sección vertical en el sentido transversal de la vivienda donde se muestra el apoyo prelosa-panel. 14c. Sección horizontal de los paneles, encuentro de paneles en continuidad, en esquina y hueco. las posibilidades tipológicas de la vivienda y también de sus posibilidades de agregación. El resultado ofrece viviendas de diferentes tamaños con variantes para el programa en virtud de la flexibilidad de las instalaciones descolgadas de un patinillo único. De igual modo la estricta ocupación en planta, unida al alto rendimiento de metros útiles obtenidos permiten barajar posibilidades de agregación en situaciones habituales de suelos urbanos o urbanizables. Todo ello conforma un anexo de la tesis doctoral que se escapa del carácter estrictamente constructivo del presente artículo. 14c ma baja dada la mayor dimensión en altura de los paneles P1, P2, P3 y P4. En esta jornada se colocan los paneles de mayores dimensiones y por tanto los más pesados, se parte de una base realizada in situ (Figura 17) con las esperas preparadas para recibir los paneles (redondos de 16 mm cada 20 cm), que una vez nivelados y aplomados se apuntalan desde el interior de la vivienda evitando así el montaje de andamios exteriores (Figuras 19, 20 y 21). El panel P4 es el primero de los colocados que posee geometría irregular sin embargo la correcta posición de los anclajes permite su manipulado sin desequilibrios. Los anillos se refieren sobre todo a jornadas de montaje y no a anillos meramente estructurales. De hecho esta primera jornada no constituye un anillo estructural pues su colocación es en paralelo dos a dos. La unión de esta fase se realiza a través del armado del forjado sobre la prelosa. (Figuras 17, 18 y 19) Imágenes de la primera jornada de montaje, paneles P1, P2, P3 y P4. A partir de esta jornada se hormigona el interior del hueco (7 cm) con un hormigón autocompacto o de consistencia fluida ante la imposibilidad del vibrado (Figura 22), y a partir de este punto se colocarán los primeros forjados sobre paneles. Las prelosas se apoyan sobre la cara interior de los paneles. Una vez colocadas las prelosas se procede a la distribución de las instalaciones eléctricas, las cajas de derivación se prevén en la tabiquería ligera y los mecanismos y enchufes previstos en los paneles se acometen desde la parte superior de los mismos. Los recorridos interiores se preinstalan en fábrica en los propios paneles incluidas las cajas. También se distribuyen las derivaciones hasta los puntos de luz dispuestos en la cara inferior de la prelosa que servirá de acabado sin falso techo. Finalizada la preinstalación eléctrica se procede al hormigonado de forjados hasta la cara superior de la hoja exterior del panel que sirve así de encofrado perimetral. En la segunda jornada de montaje se colocan los paneles correspondientes al peto de la terraza P5-6, P7 y P8. La dificultad de esta jornada reside sobre todo en dos factores: 14a 14b (Figuras 15 y 16) 1. La tolerancia dimensional de los paneles pues se trata de cerrar un anillo entero. 2. La colocación de los paneles 7 y 14 simplemente apoyados en sus extremos. El suministro se realiza en tres portes convencionales, ninguno superior a 24 toneladas, si bien el primero requiere de platafor- En previsión de estas dificultades se proyectan paneles de pequeñas dimensiones para facilitar su manejo en obra. DIARIO DE MONTAJE 162 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 Gz/10. Un prototipo experimental de vivienda unifamiliar. Aplicación práctica de la última patente del arquitecto Miguel Fisac Gz/10. An experimental prototype of single-family housing. Practical application of architect Miguel Fisac’s last patent 15 Respecto al primero de los puntos cabe decir que la tolerancia dimensional fue una de las grandes dudas y sin embargo una de las mayores satisfacciones pues las diferencias eran menores de 3 mm, sin embargo la colocación del panel P7 destapa un pequeño error en el replanteo del panel P2 con lo que la arista no se ejecuta con la exactitud requerida. Respecto al segundo de los puntos a considerar en la segunda jornada puede decirse que el panel funciona perfectamente bi apoyado, sin embargo es preferible el montaje de la viga en fábrica, las operaciones en obra aun tratándose de un simple perfil laminado retrasan el montaje. Conviene reducir al mínimo el manipulado de paneles en sus distintas fases. 15. Despiece de paneles según portes y secuencia de colocación. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 163 F. González-Blanco 17 18 19 20 16 164 21 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 Gz/10. Un prototipo experimental de vivienda unifamiliar. Aplicación práctica de la última patente del arquitecto Miguel Fisac Gz/10. An experimental prototype of single-family housing. Practical application of architect Miguel Fisac’s last patent En posteriores experiencias se tratará de resolver en fabricación la utilización del panel armado a modo de viga ya sea en dintel o en voladizo lo que dota al sistema de mayores posibilidades estructurales y mayor flexibilidad en su uso. Los últimos paneles son también los más ligeros pero los más irregulares sin embargo esto no genera ninguna complicación en el montaje del conjunto (Figuras 26, 27, 28, 29 y 30). Tras la segunda jornada se procede a la colocación del siguiente nivel de forjados y a la colocación de paneles del siguiente anillo los cuales pertenecen al mismo porte que el peto de terraza. Toda la obra se resuelve en tres portes y cuatros sesiones de montaje (Figuras 22 y 23). Finalizado el proceso de ejecución del prototipo pueden arrojarse las siguientes conclusiones: 22 23 24 De este modo se colocan los paneles P11, P14, P15b, P9 y P10. Los paneles en continuidad se refuerzan con un cerco colocado en obra y los encuentros en esquina con un doble cerco que da continuidad al anillo estructural. Todos ellos preparan las bases para el anillo superior que se realizará en la última jornada, donde la arista configurada por los paneles P12 y P17 sobre el pilar metálico se propone como el gran reto de montaje. Cada jornada o cada anillo aumentan un grado la dificultad de montaje al tiempo que se estudian nuevas posibilidades, dentro de la lógica experimental del prototipo (Figura 25). CONCLUSIONES Fabricación Los paneles fueron fabricados en 2 semanas a lo largo del mes de Julio y entregados pasado un mes desde su fabricación, no siendo devuelto ningún panel por defectos de fabricación. Es de esperar que ante un pedido industrializado pueda obtenerse un ratio favorable de paneles buenos como de hecho así ha ocurrido en el caso del bloque de viviendas en Albacete. Por tratarse de un único prototipo los datos no pueden extrapolarse en ese sentido. 27 Diferentes encuentros entre paneles así como los remates en chaflán podrán mejorarse mediante la inversión en encofrados laterales para pedidos mayores, lo que no supone ninguna complicación para su ejecución. 28 El sistema pide ampliarse hacia soluciones estructurales más “audaces”, es decir evitar la exclusividad del muro de carga apoyado en continuidad y tratar de resolver dinteles y voladizos armando el hueco y dotando de mayor flexibilidad y posibilidades al conjunto. 29 Transporte y manipulado de paneles Para el programa de vivienda unifamiliar con los tamaños de paneles de tamaño aproximado 6 x 3 m se obtiene un ratio óptimo tanto de fabricación como de transporte y montaje. Son dimensiones que permiten un uso de grúas y material auxiliar aceptable dentro del mercado de la construcción. Tamaños pequeños penalizan en exceso la fabricación y no permite grandes rendimientos de la obra y tamaños muy superiores aun siendo factibles de fabricar requieren de medios auxiliares especiales que encarecen las operaciones. Montaje 25 26 El montaje en obra es ágil y fácil, requiere de mínimo personal en obra. El montaje del prototipo se realiza en cuatro jornadas con tres operarios. Las jornadas se distribuyen en cuatro semanas para respetar los tiempos de hormigonado. 30 16. Esquemas del montaje del prototipo. 17. Arranque de la estructura in situ. 18. Colocación de los primeros paneles P1 y P2. 19. Panel 2 apuntalado desde el interior. 20. Detalle de encuentro en esquina. 21. Aplomado previo al apuntalamiento. Detalle del desagüe de pluviales de la terraza aprovechando el hueco en el muro. 22. Detalle de los muros hormigonados y las esperas para conectar con el siguiente anillo. 23. Colocación de paneles de geometría irregular. 24. Colocación del segundo anillo de la estructura. 25. Axonometría del conjunto. 26 a 30. Última jornada de montaje. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 165 F. González-Blanco Los rendimientos pueden ser elevados y muy superiores a los de la construcción tradicional. En este caso práctico se han colocado una media de seis paneles en medias jornadas de trabajo. Lo que supone en el caso de una vivienda unifamiliar de dos plantas una jornada por cada planta de la vivienda. Es de destacar lo intuitivo del sistema empleado, lo que permite una ejecución sin grandes dosis de especialización, no se requiere de uniones especiales ni anclajes complejos con antivuelcos, la ejecución se basa en principios de gran simplicidad constructiva. Seguridad El montaje y apuntalamiento desde el interior de la obra permite trabajar con grandes medidas de seguridad y un ahorro en andamiajes. Economía Fruto del escaso empleo de tiempos en obra, la evaluación económica permite considerar un ahorro de un 20% en relación a una vivienda ejecutada por sistemas tradicionales. Obteniéndose un rendimiento global por debajo de los 700 euros/m2. Limitaciones Como todo elemento prefabricado sus limitaciones proceden sobre todo del despiece máximo capaz de ser transportado y puesto en obra. La auto censura del proyectista referida a la economía supera ampliamente las limitaciones del sistema como tal. Quiere esto decir que no se exploran en este trabajo las posibilidades estructurales máximas del panel prefabricado sino más al contrario las condiciones mínimas que permitan al sistema ser rentable en el campo de la edificación. De este modo se desecha el uso de paneles en sótano no por su imposibilidad de uso sino por resultar económicamente menos rentables que su ejecución in situ. Lo mismo podría decirse de la superficie plana de los paneles. Por otro lado el sistema presenta las limitaciones propias del material, en este caso el hormigón, tanto desde un punto de vista estructural como de ejecución, la doble versión prefabricado e in situ se complementa y protagoniza todo el proceso, de modo que los beneficios de transportar un elemento hueco deben compensarse con los tiempos de espera del fraguado en la fase de montaje. BIBLIOGRAFÍA (1)Fisac, M.: “Procedimiento de construcción de viviendas y similares”, Memoria de la patente ES 2 1418 02. OEPM. Madrid, 1996. (2)Fisac, M.: “Sistema para la construcción de edificaciones mediante elementos prefabricados con funciones arquitectónicas y resistentes conjunta”, Memoria de la patente 316297. OEPM. Madrid, 1965. (3)Fisac, M.: “Sistema de construcción de edificaciones mediante elementos prefabricados de hormigón”, Memoria de la patente 373829. OEPM. Madrid, 1969. (4)Fisac, M.: “Mejoras introducidas en el objeto de la patente principal n.º 382096 por Sistema de encofrados flexibles para hormigón”, Memoria de la patente 421044. OEPM. Madrid, 1973. (5)Fisac, M.: “Sistema de fabricación de elementos de fachada para la construcción”, Memoria de la patente 524720. OEPM. Madrid, 1973. (6)González Blanco, F.: “Razón y ser de los tipos”. Informes de la Construcción, vol. 58, n.º 503 (2006), pp. 41-48 doi: 10.3989/ic.2006.v58.i503.379. (7)Aroca, R.: “En memoria de Miguel Fisac”. Informes de la Construcción, vol. 58, n.º 503 (2006), pp. 33-39 doi: 10.3989/ic.2006.v58.i503.378. (8)González, S. y Sánchez-Mora, F.: “Arquitectura vertida”. Informes de la Construcción, vol. 58, n.º 503 (2006), pp. 49-56 doi: 10.3989/ic.2006.v58.i503.380. (9)Lewicki: Edificios de viviendas prefabricadas con elementos de grandes dimensiones. Instituto Eduardo Torroja, 1968. (10)Calavera, J.: “La Dificultad de moldear el vacío”. Conferencia. Fundación Luis Seoane. Coruña, 2008. (11)González Blanco, F.: “Los huesos de Fisac; la búsqueda de la pieza ideal”, Tesis doctoral. UPM. Madrid, 2010. *** 166 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 153-166, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.022 Informes de la Construcción Vol. 64, 526, 167-177 abril-junio 2012 ISSN: 0020-0883 eISSN: 1988-3234 doi: 10.3989/ic.10.067 Tecnología, materia y lugar: Procesos de modernización en la obra española de la posguerra. Instituto de enseñanza media, Málaga. Arquitecto: Miguel Fisac Technology, materials and space: Processes of modernization of spanish post-civil war architecture. High School, Málaga. Architect: Miguel Fisac M. Loren(*) RESUMEN SUMMARY La trayectoria de Miguel Fisac (1913-2006) recorre el siglo XX de la arquitectura española, dejando traslucir la complejidad de la búsqueda de la modernidad en un régimen que reclamaba formas academicistas para su mensaje identitario nacional. El Instituto de Enseñanza Media y Escuela de Comercio en Málaga con sus bellos pórticos de hormigón de sección variable, su tratamiento científico de la luz, el espacio humanizado de sus patios, y la vinculación al lugar, ejemplifica una apuesta por la arquitectura como laboratorio tecnológico. Miguel Fisac’s career spans the twentieth century Spanish architecture (b.1913d.2006) and mirrors the complexity characterising the search for modernity in a regime concerned with reclaiming an academicism in order to convey the clichés of nationa­ lism. Challenging official architecture, the High School and School of Commerce in Malaga, with its succession of concrete porticoes, his technical use of light and the humanized space of its patios, exemplifies this stake in modern architecture as a field for technological experimentation. La documentación original nos desvela su valor añadido al tratarse de un segundo proyecto del autor; en este artículo se analiza la obra construida, en contraste con la monumentalidad y simetría del primer proyecto; representando los cambios operados en la arquitectura española de posguerra. Fisac introduce una nueva arquitectura docente en el paisaje andaluz de mediados del XX. Profundamente deteriorada, esta investigación propone su puesta en valor. The documentation discloses an added value to this work, revealing that there had been two proposals. This article compares these, contrasting the actual building to the monumentality and the symmetry of the first proposal, corroborating a major shift that took place in Spanish post-war architecture. Fisac introduced a new educational architecture into the Andalusian landscape of the midtwentieth century. Deeply deteriorated, this research seeks to establish its value by means of a rigorous process of documentation. 109-39 Palabras clave: Fisac; arquitectura española posguerra; arquitectura moderna en Andalucía; arquitectura docente; instituto Málaga. Keywords: Fisac; Spanish post-civil war architecture; Modern architecture in Andalusia; educational architecture; high school Málaga. (*) ETSA, Universidad de Sevilla, Sevilla (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (M. Loren-Méndez) Recibido/Received: 05 oct 2010 Aceptado/Accepted: 25 oct 2011 Publicado online/ Published online: 05 may 2012 M. Loren 1. Portada de la revista Nueva Forma, n. 39 (abril 1969) con la galería Noroeste Sureste que vertebra el Instituto de Enseñanza Media, la Escuela de Comercio y los espacios comunes de Capilla y Salón de Actos. 2. Proyecto de emplazamiento de edificios escolares en “El Egido”, Málaga. Estado Actual. Escala 1:500, marzo 1944, Miguel Fisac y Ricardo Fernández Vallespín. Primer proyecto de 1944 del El Egido que incluye Instituto de Enseñanza Media, la Escuela de Comercio y Escuela de Trabajo en torno a una plaza. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 1. EJES Y GESTOS DE UN RÉGIMEN. PRIMER PROYECTO: EL EGIDO 1944-1948 A través de su ondulante, compleja y dilatadísima gestión profesional, pueden traslucirse todos los avatares, incidencias, perplejidades y revelaciones del premioso, intermitente discurso arquitectónico de los últimos treinta años (1). La contundente trayectoria de Miguel Fisac (1913-2006) recorre el siglo XX de la arquitectura española, dejando traslucir sin pudor la complejidad que marcó la difícil búsqueda de la modernidad en un país atracado en un régimen dictatorial que reclamaba los volúmenes compactos y las rotundas simetrías academicistas para asegurar la obviedad de su mensaje identitario nacional. En el período comprendido entre 1950 y 1958, en los años germinales como los denominaría Vicente PatónAlberto Tellería, se produce un abandono de las comprensibles incertidumbres de su primeros años de profesión, tranformando el convencionalismo en racionalidad creativa (2). Su producción es ingente, y la cualidad arquitectónica fundamentada en un compromiso con la innovación tecnologíca aparece en estos años cincuenta para quedarse. El proyecto del autor para Instituto de Enseñanza Media y Escuela de Comercio (actual Instituto de Enseñanza Secundaria Ntra. Sra. de la Victoria y Escuela de Enfermería) en la ciudad de Málaga es especialmente representativo de los cambios operados en España en la producción arquitectónica de los años cuarenta y cincuenta del pasado siglo. Las dos soluciones tan distintas que el arquitecto desarrolla por encargo del Ministerio de Educación Nacional (1944-48 y 195364) representan nítidamente su actitud de búsqueda en estos difíciles años de la autarquía, del abandono paulatino del monumentalismo de ecos italianos y de un agolpamiento instantáneo del énfasis en lo constructivo, en la búsqueda de las capacidades expresivas de los materiales, en una modernidad fundamentada en la concepción arquitectónica desde la expermientación tecnológica y la interpretación de las condiciones del lugar. En 1969 la reiteración estandarizada de sus pórticos de hormigón de sección variable que definieran los espacios de cobijo y encuentro para sus usuarios servía de portada al número 39 de la revista Nueva Forma en abril de 1969, definiendo como “Años Experimentales” la producción arquitectónica de Miguel Fisac en este período (Figura 1). 168 1 El descubrimiento y estudio de su primer proyecto para este programa en la ciudad de Málaga le añade si cabe un valor añadido: junto con la innovación técnica, el descubrimiento del espacio como materia principal de la arquitectura y la incorporación de los parámetros del lugar, desvelan la capacidad de actualización continua del autor. El primer proyecto realizado por Fisac junto con Ricardo Fernández Vallespín está fechado en 1944 y entregado al Ministerio de Educación Nacional en 1948, y por tanto enmarcado en su primeros años de oficio, tras haber terminado la carrera en 1942. El encargo contempla la construcción de edificios de Instituto de Enseñanza Media, Escuela de Comercio y Escuela de trabajo. Este primer encargo se localiza en la zona denominada “El Egido”, en un solar de 56.881 metros cuadrados (3). Los arquitectos proponen una composición axial inequívocamente académica en la que el edificio del instituto ocupa el lugar central, estableciendo el primer límite de una plaza elevada sobre pedestal conformando la escuela de comercio y la escuela de trabajo los frentes laterales de un esquema en U (Figura 2). 2 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 Tecnología, materia y lugar: Procesos de modernización en la obra española de la posguerra. Instituto de enseñanza media, Málaga. Arquitecto: Miguel Fisac Technology, materials and space: Processes of modernization of spanish post-civil war architecture. High School, Málaga. Architect: Miguel Fisac La insistencia en un entendimiento monumental trasciende a la escala paisajística y urbana: por un lado, Fisac apunta sobre el carácter elevado del solar, siendo visible incluso desde el mar, permitiendo así construir un icono para la ciudad. Por otro, y aprovechando el compromiso adquirido por el Ayuntamiento de Málaga de realizar las obras de urbanización necesarias para conectar el solar con el centro de la ciudad, el conjunto está pensado como remate de la prolongación de la Calle Larios, -vía principal trazada en el XIX que vertebra el centro histórico, convirtiéndose así en un espacio público de primer orden de la ciudad malagueña. En un plano de la ciudad de Málaga incluye el Egido y marca una distancia de 600 metros con la Plaza de la Constitución, y de 200 metros con el Teatro Cervantes (Figura 3). la plaza recoge las aspiraciones ideales y estables de las representaciones renacentistas. Su tratamiento elevado, a modo de pedestal rematado con un muro de carácter defensivo confiere a la enseñanza un componente sacro, tan presente en la obra del autor y esencial en la construcción de una imagen nacional. 3. Localización del solar de El Egido con relación a la ciudad de Málaga, distancias y posibles conexiones, Agosto 1944. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. El proyecto opta por la gran dimensión tanto en la escala de los edificios como en el espacio no construido de la plaza. El uso de la abstracción en la geometría de sus huecos recuerda a un cuadro de Giorgio de Chirico, primando sin embargo la opción academicista y monumental de la propuesta de Fisac en la línea del Edificio Central del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, realizado en 1943. 3 La cota del solar es algo más elevada que el resto de la población, dominándose actualmente, a pie, el mar por encima de la zona edificada más importante de Málaga. Al elevarse las edificaciones el panorama que desde ellas se ha de observar es espléndido, y desde el mar estos edificios forman un conjunto perfectamente destacado. …Se ha determinado un eje principal que será también eje de una gran plaza encuadrada por los tres edificios que se proyectan y que es a su vez eje de la prolongación proyectada de la calle Larios (3). El mismo Fisac confirma que en esos años de 1943-1944 pensaba que el buen camino pueda ser tomar la modernidad cimentada sobre canónes clásicos: eternos. (4) En el diseño de sus fachadas corroboramos que esa cita ineludible a la arquitectura clásica y las obligadas referencias vernaculares en la volumetría tejada de su capilla, se encuentra ya en estas primeras obras de Fisac vinculada a una explícita austeridad ornamental y claridad volumétrica, a una tendente estandarización económica de la obra y expresión constructiva, mostrando el proyecto sus indicios de modernidad (Figuras 4, 5 y 6). La monumentalidad del conjunto queda así mismo fijada por la escala humana; El compromiso con la actualización constante de la arquitectura comenzaba así Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 169 M. Loren 4 5 6 4. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Fachada principal a la plaza, escala 1:100, agosto 1944. Miguel Fisac y Ricardo Fernández Vallespín. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 5. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Fachada lateral, escala 1:100, agosto 1944. Miguel Fisac y Ricardo Fernández Vallespín. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 6. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media. Fachada posterior, escala 1:100, agosto 1944. Miguel Fisac y Ricardo Fernández Vallespín. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 170 mismo a estar enunciada en estas obras de juventud también desde su propuesta programática y constructiva: en la memoria específica del Instituto de Enseñanza Media –fechada en julio de 1948– ya contemplaba el Museo de Ciencias Naturales, que apuntaba al componente moderno del encargo desde sus inicios (5, 6) junto con laboratorios, gabinetes de experimentación, gimnasio y observatorio astronómico meteorológico a los usos más convencionales de un instituto de enseñanza media. Su disposición en planta sin embargo, redundaba en el eje de simetría, con una primera pieza para las aulas y una segunda en la que un gran vestíbulo cuadrado repetía el esquema en U con el gimnasio y el auditorio en los laterales y la capilla al fondo del eje de toda la composición desde Calle Larios, integrando a la perfección el mensaje del régimen (Figuras 7 y 8). Desde el punto de vista constructivo propone una estructura de hormigón armado sobre pozos, dado el carácter arcilloso de los terrenos sobre los que se asienta. El sistema de forjado, definido en la memoria de 1948- es del tipo de suelo nervado, con bloques huecos de cemento, con una separación de 0,60 metros entre ejes de nervios y una altura total de 0,20 (canto útil de 18 cm). La obra se estima en 18 meses y 6.209.233,52 pesetas. Estas primeras obras, y a pesar de su apuesta formal clasicista, son consideradas en su momento de vanguardia –tal y como el mismo Fisac nos refiere sorprendido en su texto de Quaderns– éxito que sin embargo no impidió un sentimiento de decepción en el autor. En la memoria para el segundo proyecto Fisac traza los antecedentes del proyecto elaborado entre 1944 y 1948 y afirma que el Ministerio de Educación Nacional había Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 Tecnología, materia y lugar: Procesos de modernización en la obra española de la posguerra. Instituto de enseñanza media, Málaga. Arquitecto: Miguel Fisac Technology, materials and space: Processes of modernization of spanish post-civil war architecture. High School, Málaga. Architect: Miguel Fisac resuelto dedicar los terrenos de El Egido a otro tipo de edificaciones. Sin embargo, el edificio proyectado para Escuela de Trabajo se llega a construir, dirigiendo la obra el Aparejador Mariano Jaúregui y siendo dedicada al final a albergar parte de la Escuela Politécnica "Escuelas Técnicas de Peritos Industriales y de Maestría Industrial", inaugurándose en abril de 1961 por el General Francisco Franco (7, 8). Desde octubre de 1990 acogería la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial hasta su traslado al nuevo edificio en el Campus de Teatinos. 2. PROYECTO CONSTRUIDO. INNOVACIÓN TECNOLÓGICA, EL LUGAR Y EL ESPACIO. MARTIRICOS 1953-1954 / 1961-1964 7 2.1. El cambio de rumbo “De una parte el nuevo emplazamiento y de otra el tiempo transcurrido, hace que sobre el conocimiento y construcción de edificios escolares el arquitecto que suscribe tenga un distinto concepto al del que tuvo cuando redactó el anterior proyecto, causa por la que ha considerado beneficioso el redactar un nuevo proyecto…” (9). El retraso acumulado en los inicios del proyecto así como la decisión por parte del Ministerio de Educación Nacional de un cambio de ubicación se traducen en una metamorfosis profunda del proyecto; él mismo explica que el tiempo transcurrido, el cambio de solar y los nuevos conocimientos que él ha desarrollado en centros docentes desembocarían en un concepto distinto. Simetría, compacidad, clasicismo que son drásticamente descartados en el proyecto definitivo fechado en 1953. Proyectos como el del Conjunto de Teologado San Pedro Mártir de los Padres Dominicos en Madrid del año 1955 confirman la continuidad en esta línea proyectual del autor. El cambio supone, desde el punto de vista histórico, el testimonio de una maduración en la arquitectura de Miguel Fisac en un corto periodo de tiempo y en un mismo proyecto, hecho que incrementa su valor patrimonial no sólo en el marco de la producción del autor sino como paradígmatica de las transformaciones de la arquitectura española de posguerra. Su consideración en la historia de la arquitectura andaluza comienza con el estudio coordinado por el profesor Pérez Escolano de 1987 (10), a la que le sucederán una serie de publicaciones en las que se consolida la apreciación de esta obra de Miguel Fisac (11, 12, 13 y 14), aunque un estudio monográfico de la misma resulta hoy día inédito. El proyecto del Instituto de Enseñanza Media y Escuela de Comercio, remitido por el arquitecto Miguel Fisac Serna al Ministerio de Educación Nacional en Junio de 1953, se localizaba en un solar definido por cuatro calles con los accesos por el Paseo de los Martiricos, dos calles de nueva creación –actualmente la Avenida del Doctor Marañón y la Calle Toledo– y la Calle de los Ángeles, fachada que termina ocupando un grupo de viviendas reduciéndose a tres las calles que limitan el edificio. El solar tiene una superficie de 28.250 metros cuadrados, de topografía sensiblemente horizontal. Su geometría es trapezoidal, siendo su lado mayor la fachada al Paseo de Matiricos, de orientación Oeste y por donde se plantean los accesos a ambos. La propuesta se dividía en dos proyectos, que Fisac definiría como tres etapas: Proyecto de Instituto de Enseñanza Media; Proyecto de Escuela de Comercio y por último Iglesia y Salón de Actos, como servicios comunes de ambas y que se incluiría en el proyecto de la Escuela de Comercio. 8 7. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Planta primera, escala 1:100, agosto 1944. Miguel Fisac y Ricardo Fernández Vallespín. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 8. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Planta segunda, escala 1:100, agosto 1944. Miguel Fisac y Ricardo Fernández Vallespín. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. Centrándonos en el Instituto su programa comprende siete aulas, tres laboratorios, un aula de dibujo, el museo de historia natural Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 171 M. Loren 9. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Plano de emplazamiento en el que se incluye también futuro proyecto de Escuela de Comercio y de zonas comunes con capilla y salón de actos, escala 1:500, junio 1953, Miguel Fisac. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. arriba reseñado, biblioteca, gimnasio y zona de dirección –con sala de profesores, despachos de director y secretario– secretaría, sala de reunión de alumnos y portería. Fisac plantea en un primer momento la idoneidad de proyectar tanto el Instituto como la Escuela de Comercio en una sola planta, confirmando que no precisa de los mecanismos escalares en la aproximación al proyecto. Sin embargo, la importancia que adquieren las áreas libres obliga al autor a desarrollarlos en dos plantas. En la organización programática y volumétrica el arquitecto es explícito en el abandono de la línea proyectual desde la definición objetual, donde predominaba la lectura compacta de los distintos programas contenidos en edificios independientes y formando un conjunto reconocible en torno a una plaza monumental, calificando de anticuado y formalista la recurrencia a unos ejes, afirmando así mismo que la simetría es contraria a la función docente (Figura 9). “La composición de las masas del edificio viene fijada por las orientaciones más convenientes de cada uno de los recintos de que está compuesto, dando lugar a una disposición compensada que sin ser ni mucho menos anárquica, ni responder a preocupaciones de lo que podríamos llamar un modernismo arquitectónico, huye también de ese otro anticuado y formal de unos ejes, de unas simetrías totalmente en disonancia con la función a que el edificio está destinado.” (15) Frente a la primera propuesta, en el proyecto construido el autor “disecciona” el volumen siguiendo el programa de usos, buscando para cada pieza construida su orientación más adecuada y su posición relativa con respecto a otras de las que depende, eliminando el concepto de fachada representativa y conjunto monumental y alejándose de las aspiraciones iconográficas a escala urbana y paisajística. El programa se distribuye así en distintas piezas longitudinales y espacios libres buscando su lógica en su funcionamiento cotidiano, planteando una escala casi doméstica para el aprendizaje (Figuras 10, 11 y 12). 9 11 10 172 12 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 Tecnología, materia y lugar: Procesos de modernización en la obra española de la posguerra. Instituto de enseñanza media, Málaga. Arquitecto: Miguel Fisac Technology, materials and space: Processes of modernization of spanish post-civil war architecture. High School, Málaga. Architect: Miguel Fisac 2.2. La solución estructural como concepto de proyecto Fisac insiste en una concepción eminentemente espacial del proyecto arquitectónico, convirtiéndose el espacio no construido, y sus variaciones en elemento crítico del proyecto. El análisis de estas latitudes trasciende una orientación higienista de su programa construido; el proyecto plantea una gradación en la relación del usuario con el exterior. Aprovechando las óptimas condiciones climáticas de Málaga, las pastillas se estructuran a través de galerías de acceso abiertas (Figuras 13 y 14) y la transición entre las superficies abiertas y las distintas piezas construidas se realiza con grandes espacios abiertos pero cubiertos, entendiéndose estas galerías de acceso y comunicación como auténticas zonas de estancia (Figura 15). Los elementos estructurales que las cubren se convierten en el elemento formal que identifica el proyecto; sus bellos pórticos de hormigón con pilares de sección variable establecen una continuidad en el proyecto y vincula indefectiblemente las distintas piezas del proyecto, estableciendo una coherencia formal que se apoya en las capacidades del hormigón y sus posibilidades geométricas. (Figura 16). 14 Los restantes cerramientos opacos van enfoscados y revocados con mortero de cemento. Todo ello corrobora el compromiso de este arquitecto con la explotación de la técnica en su práctica profesional. La innovación y singularidad de los elementos estructurales en estas arquitecturas de posguerra son ya en sí mismo de un valor patrimonial innegable. 10. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Plano de indicación de fachadas y secciones, junio 1953. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 11. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media. Alzado 1-1´, escala 1:100, junio 1953, Miguel Fisac. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 12. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media. Alzado-Sección 2-2´, escala 1:100, junio 1953, Miguel Fisac. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 13 “Así como se ha considerado innecesario el cerrar las galerías de acceso, se considera, sin embargo, muy útil tener grandes superficies abiertas pero cubiertas, que protejan del Sol dando al conjunto una agradable variación de zonas abiertas, zonas abiertas pero cubiertas y recintos cerrados” (15). La solución estructural trabaja con pórticos de hormigón de una luz de 5,95 metros y distancia entre ejes de 3,50 metros, con forjados de losa nervada con encofrado permanente. Las cubiertas son de terraza a la catalana, resuelta con baldosín catalán, cámara de aire y aislamiento de lana de vidrio. Las partes voladas que no son de terraza son de placa de hormigón impermeabilizada con productos bituminosos y fibra de vidrio. Las juntas de dilatación se resuelven con lámina metálica con membrana de lino y algodón e impermeabilizante bituminoso. La tectónica del hormigón domina el conjunto; pintados al silicato conservan el color y la textura del material. 15 13. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media. Vista de galería cubierta de acceso, con fachada norte de acceso a aulas y campos de juego al fondo. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 14. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media. Planta primera, junio 1953, escala 1:500, Miguel Fisac. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 16 2.3. Pensado desde el espacio que no se construye Los patios y zonas de juego se entienden así como extensión de dichos espacios cubiertos y abiertos, pero con la sutileza de gradación luminosa y térmica entre ambos espacios. El tratamiento y escala de cada uno de estos ámbito se hace específico para cada parte 15. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Vista de galería cubierta de conexión con la Escuela de Comercio entendido como espacios de estancia. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 16. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Vista de los distintos pórticos desde el patio. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 173 M. Loren 17. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Vista del volumen de la capilla desde el patio. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. del programa, matizando así los recorridos y la experiencia del edificio –en el caso del Instituto dos de ellos más pequeños ajardinados y el tercero que acoge los campos de juego y en el caso de la Escuela de Comercio un patio de acceso y distribución. “Se ha procurado también, jugando con las orientaciones más convenientes de todas las partes del edificio, formar conjuntos gratos de patios, estudiando las diferentes jardinerías, estanques y surtidores, que sin plagiar las formas arquitectónicas locales, recogen el espíritu de lo que entendemos más acertado de ellas” (15). La gran plaza clásica es sustituída así por el espacio menudo de los distintos patios, al cobijo sereno de sus desnudos pórticos blancos; sol y sombra, rincones y vegetación que hacen presente el lugar en el proyecto arquitectónico. Nos dice Fisac en la memoria que el edificio conecta con las formas arquitectónicas locales, aunque frente a la cita directa de la teja árabe del primer proyecto, éste no ha precisado de recursos directos para recordarnos que el proyecto está en un lugar. El autor confirma así su entendimiento de la arquitectura como “un trozo de aire humanizado y bellamente delimitado” basado en la definición del filósofo chino Lao Tsé que en el año 600 a. c. afirma que “…cuatro paredes y un techo no son arquitectura sino el aire que queda dentro” (16). 2.4. El espacio sacro. Experimentación con el concepto de muro dinámico Pórticos y patios ayudan a coser el instituto de enseñanza media con la escuela de comercio, componiendo una única entidad proyectual continua que de hecho no se separa hasta épocas recientes cuando se produce el cambio de uso. Sus accesos son independientes y comparten el núcleo común de la capilla, convirtiéndose ésta en elemento iconográfico de la composición aunque sin ocupar el lugar central. Es la iglesia por tanto el único contenedor programático que es tratado desde lo objetual, adquiriendo su muro un carácter escultórico, y dejando patente el papel predominante de la religión en la educación del régimen y en el propia trayectoria vital de Miguel Fisac. Sin embargo, y aún siendo el volumen más destacado, su geometría y materiales utilizados consiguen una integración dentro del concepto fragmentario del proyecto (Figura 17). El concepto de belleza en la arquitectura religiosa de Fisac no se vincula a elementos añadidos, superpuestos a la arquitectura –en esa distinción que Alberti hiciera 174 entre belleza y ornamento- sino a la propia arquitectura, alcanzando esa belleza de la luz, el color y la forma: 17 “En las iglesias fisacianas, la belleza no surge de elementos superpuestos a la arquitectura, sino que emana de la misma, de su propia estructura en conjunto y, por tanto, de sus propios elementos. ¿Y qué elementos son éstos? Para Fisac son: la luz, el color y la forma.” (17) En el proyecto de la capilla, insiste de nuevo en la importancia de la luz y del espacio, aunque esta vez especialmente comprometido con reproducir el carácter específico del templo católico, como un recinto para sus fieles que se congregan para la celebración litúrgica que converge y se mueve hacia el altar. Este proyecto de capilla inaugura de hecho sus propuestas experimentales en torno al concepto de espacio dinámico que desarrollaría a lo largo de su carrera. Francisco Arques vincula así esta capilla de Ntra. Sra. de la Victoria del instituto malagueño a otras iglesias del autor como la Iglesia de Coronación en Vitoria. (18) Fisac se aleja de la artificiosidad en el diseño del espacio sacro; los elementos a utilizar, piensa el autor, deben mantenernos a distancia de la concepción maquinista y tecnológica del mundo contemporáneo, y por tanto deben ser austeros para hacer prevalecer su componente espiritual frente al material, sin dejar que la formalización sofisticada de sus límites eclipse la presencia del espacio, del espacio espiritual. El muro dinámico converge hacia el altar, quedando reducido su diseño a la luz, el color y la textura del ladrillo (Figuras 18, 19 y 20). “… hemos de utilizar unos medios que podríamos llamar anti-fantásticos, sin trucos teatrales, de crudísima sencillez, que nos den, por contraste de la fantasía maquinista de la civilización que nos rodea, una posición real del hombre: su alma desnuda ante Dios” (19). 2.5. Sistemas constructivos y orientaciones. Adecuación al uso docente: iluminación, ventilación y acondicionamiento acústico Las estancias son, así mismo, estudiadas desde la adecuación óptima a su uso y, por ende, la luminosidad necesaria y la Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 Tecnología, materia y lugar: Procesos de modernización en la obra española de la posguerra. Instituto de enseñanza media, Málaga. Arquitecto: Miguel Fisac Technology, materials and space: Processes of modernization of spanish post-civil war architecture. High School, Málaga. Architect: Miguel Fisac 18 18. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media. Secciones longitudinales –de la iglesia y del salón de actos- y sección transversal –iglesia y salón de actos, escala 1:100, junio 1953, Miguel Fisac. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 19. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Planta y sección del ábside de la capilla, escala 1:50, marzo 1960, Miguel Fisac. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 20. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Vista del interior de la capilla, hacia el ábside. 19 20 necesidad de una ventilación cruzada tanto en aulas como en laboratorios. Se han orientado hacia el sur por ser la orientación óptima de cara a la eficiencia energética, aunque para conseguir una iluminación uniforme y evitar la luz directa se recurre a incorporar una luz residual norte, desde la galeria abierta de acceso. Para conseguir una iluminación uniforme la fachada sur se resuelve con grandes superficies acristaladas con carpinterías metálicas (Figuras 21 y 22). considerarlas poco prácticas y más aún en huecos de gran superficie. Opta así por persianas de aluminio tipo veneciano “Gradulux” pensadas tanto para la protección solar como para el oscurecimiento de las aulas. En el caso del aula de dibujo, la necesidad de la uniformidad lumínica es mayor recurriendo al sistema de dientes de sierra orientados al norte. Desde el patio de juegos el muro curvo y ascendente de la capilla es perceptible como fondo de las aulas de dibujo y lejos de aparecer diferenciado, pareciera que se trata de un diente de sierra que ha sido deformado para optimizar la captación de luz (Figura 23). Para la protección solar Fisac descarta el uso de persianas enrollables, de uso extendido en los centros docentes, por Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 21. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Sección 8-8´ donde se representan las grandes superficies acristaladas que caracterizan los módulos de aulas, escala 1:100, junio 1953, Miguel Fisac. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 22. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media de 1953. Vista de la solución de fachada sur de las aulas con grandes superficies acristaladas con carpintería metálica durante la construcción. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 21 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 22 175 M. Loren 4. EPÍLOGO 23. Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Málaga. Vista de los dientes de sierra con la capilla al fondo. Legado Fisac, facilitadas por la Fundación Fisac, Ciudad Real. 23 En las aulas también se tiene en cuenta cuestiones de aislamiento acústico, insonorización y oscurecimiento. El aislamiento acústico se realiza con doble tabique aislante entre las aulas y el acondicionamiento acústico se consigue colocando un techo insonoro a base de piezas táblex perforado. La pared frontal del profesor se acondiciona así mismo con revoco celulósico “Lovadi c.c.” 3. AMPLIACIONES DEL AUTOR En junio de 1961 Fisac redacta un primer proyecto de ampliación, consistente en 12 nuevas aulas –diez de 9 metros y dos de 6 metros- distribuídas en dos plantas, siguiendo el mismo criterio de proyecto que en la obra construida. Estas se ubican en la fachada este del campo de juego, por no existir otra ubicación posible para los mismos. Con el fin de resolver el acceso desde la pastilla de aulas del proyecto original, se demuele el extremo de contacto con la nueva construcción con el fin de incorporar las comunicaciones verticales y dar continuidad de ambas galerías. Se proyecta así mismo vivienda para conserje sobre Museo de Historia Natural. El tiempo de ejecución se estima en ocho meses y el presupuesto de contrata en 3.717.933,44 pesetas. (20) Esta obra la dirige con José Ramón Aspiazu Ordóñez, según consta en solicitud dirigida por los arquitectos al jefe de sección de edificios y obras del Ministerio de Educación Nacional, fechada el 7 de noviembre de 1963. En enero de 1964 se presenta un segundo proyecto de ampliación para un nuevo pabellón que se localiza en la fachada norte del campo de juego, conectándose a la primera ampliación y separando definitivamente la Escuela de Comercio del Instituto. La segunda ampliación consta de un aula, dos despachos y servicios sanitarios de enfermería, despacho médico, sala de curas y cuarto de rayos X. Fisac explicita que el nuevo edificio procura conjugar perfectamente con el mismo criterio de ordenación y simplificación a los edificios ya construidos. El tiempo de ejecución se estima en seis meses y el presupuesto de contrata en 743.308,25 pesetas. (21) 176 En la actualidad la Escuela de Comercio es usada como Escuela de Enfermería y el Instituto sigue utilizándose como tal. La primera ha sido menos modificada, conservando el color blanco original en sus pórticos de hormigón y manteniendo escaleras y carpinterías metálicas originales aunque en mal estado. Las galerías en planta alta continúan abiertas, manteniéndose por tanto la cualidad espacial del proyecto original. En el caso del Instituto, el color blanco ha sido cambiado por un amarillo ocre y un naranja teja, las carpinterías originales han sido completamente sustituidas por otras de menor tamaño y protegidas por rejas. Las galerías de acceso a las aulas de planta alta han sido sistemáticamente cerradas –eliminando por tanto la luz norte que entraba desde las mismas- cambiando radicalmente la fachada y el espíritu de la obra. La capilla ha sido también pintada de amarillo ocre y su interior transformado para albergar el uso de salón de actos del instituto. Los revestimientos de paramentos interiores, a base de zócalos de madera así como su mobiliario deterioran seriamente la concepción espacial propuesta por el autor en la que el espacio y su luz eran los únicos componentes del mismo. Por otro lado, el instituto y la enseñanza de enfermería han sido separados, quedando la capilla como parte únicamente del instituto y generando el límite entre ambos una separación de sus espacios y galerías que elimina la lógica del proyecto como una unidad continua y no como dos edificaciones diferenciadas. El complejo docente que Miguel Fisac proyectó para la ciudad de Málaga ha permanecido olvidada para la mayoría de la comunidad arquitectónica y por ende minusvalorada por sus actuales usuarios; su estudio monográfico comenzó en el marco pionero del Registro Andaluz de Arquitectura Contemporenea, proyecto de investigación, documentación y difusión de la arquitectura del siglo XX que ha sido posible gracias al Instituto Andaluz de Patrimonio Histórico y la Dirección General de Bienes Culturales. Profundamente transformada y deteriorada, esta pieza arquitectónica que materializó una nueva aproximación a los espacios para la enseñanza se disuelve lentamente en el magma agresivo de la ciudad en constante cambio y queda a la espera de una decidida puesta en valor de lo que sin duda es parte imprescindible de nuestro patrimonio arquitectónico contemporáneo. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 Tecnología, materia y lugar: Procesos de modernización en la obra española de la posguerra. Instituto de enseñanza media, Málaga. Arquitecto: Miguel Fisac Technology, materials and space: Processes of modernization of spanish post-civil war architecture. High School, Málaga. Architect: Miguel Fisac BIBLIOGRAFÍA (1)Fullaondo, J. D.: “Miguel Fisac. Los años experimentales’’. Nueva Forma, n.º 39 (abril 1969), pp. 3-6, 3. (2)Patón-Alberto Tellería, V.: “Los años germinales 1950-58’’, www.fundacionfisac.org, 4 agosto 2010. (3)Fisac Serna, M.: Memoria General de Proyecto de Instituto de Enseñanza Media, Escuela de Trabajo y Escuela de Comercio, Madrid, 4 agosto 1944, pp. 1-2. Legado Fisac, Fundación Miguel Fisac, Ciudad Real. Inédito. (4)Fisac Serna, M.: “Asplund en el recuerdo’’. Quaderns d´Arquitecture i Urbanisme, nº. 147 (1981), pp. 33-34. (5)Coloma, I.; Palomares Samper, J. 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(10)Pérez Escolano, V. et al.: 50 años de arquitectura en Andalucía: 1936-1986, Consejería de Obras Públicas y Transportes, Sevilla, 1987. (11)Mosquera Adell, E.: La vanguardia imposible. Quince versiones de arquitectura contemporánea andaluza, Consejería de Obras Públicas y Transportes, Sevilla, 1990. (12)García Vázquez, C.; Pico Valimaña, R. et al.: “Momo Andalucía. Arquitectura del Movimiento Moderno en Andalucía”, 1925-1965. Consejería de Obras Públicas y Transportes, Sevilla, 1999. (13)Candau, M. E. et al.: Málaga. Guía de Arquitectura, Consejería de Obras Públicas y Transportes, Sevilla, 2005. (14)Coloma Martín, I.; Camacho, R.: Guía Histórico-Artística de Málaga, Editorial Arguval, Málaga, 2006. (15)Fisac Serna, M.: ‘’Memoria de Instituto de Enseñanza Media en Málaga’’, Madrid, junio 1953, op. cit. p. 2-3. (16)Morales, F.: Arquitectura religiosa de Miguel Fisac, Librería Europa D.L., Madrid, 1960, citado en A. Morell, Miguel Fisac, El espacio dinámico, p. 41. Colegio Oficial de Arquitectos de Castilla-La Mancha, Guadalajara, 2005. (17)Garcia, F.: ‘’ El simbolismo en las iglesias de Fisac’’. Informes de la Construcción, vol. 58, n.º 503 (julio-septiembre 2006), pp. 19-32, 22. (18)Arques Soler, F.: Miguel Fisac, p. 124, Ediciones Pronaos, Madrid, 1996. (19)Fisac Serna, M.: “Conversaciones con Alberto Morell en su estudio de Cerro del Aire”, Madrid, 1993-97’’. Extraído de A. Morell. Miguel Fisac. El espacio dinámico. Op. cit. p. 41. (20)Fisac Serna, M.: Proyecto de ampliación del Instituto de Enseñanza Media en Málaga. Memoria, Madrid, junio 1961, p. 1-2. Fundación Miguel Fisac, Ciudad Real. Inédito. (21)Fisac Serna, M.: Proyecto de nuevo pabellón para el Instituto de Enseñanza Media en Málaga. Memoria, Madrid, enero 1964, pp. 1-2. Legado Fisac, Fundación Miguel Fisac, Ciudad Real. Inédito. *** Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 167-177, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.067 177 Informes de la Construcción Vol. 64, 526, 179-190 abril-junio 2012 ISSN: 0020-0883 eISSN: 1988-3234 doi: 10.3989/ic.10.042 Empleo de paneles compuestos por subproductos de centrales térmicas en fachadas trasdosadas Facade solutions using panels made of power plant byproducts M. D. Alba(*), M. Marrero(*), C. Leiva(**), M. V. Montes(*), L. Vilches (**) RESUMEN SUMMARY Se presentan dos nuevas tipologías de paneles para trasdosado de fachadas que proporcionan como mejora ambiental la combinación de materiales tradicionales con nuevos materiales reciclados obtenidos de residuos procedentes de la combustión de orujillo y de carbón en centrales térmicas. Con anterioridad a su uso, dichos residuos han sido sometidos a exhaustivos ensayos químicos y los paneles fabricados a partir de los mismos a ensayos mecánicos, térmicos y de resistencia al fuego que justifican su empleo. Posteriormente, los nuevos paneles se han implementado como trasdosado de una solución de fachada convencional para verificar su viabilidad funcional y el buen comportamiento aislante del conjunto. De los resultados obtenidos se extrae que los paneles fabricados con cenizas de orujillo tienen un mejor comportamiento mecánico y térmico que los realizados con cenizas de carbón, proporcionando una alternativa constructiva más sostenible a través de reducir el consumo de materias primas y eliminar residuos industriales. Two new recycled gypsum boards are proposed which have a better environmental performance due to the fact that they are made of traditional materials and new recycled ones derived from biomass (waste generated during the extraction of olive pomace) and the coal combustion produced in power plants. Before using these wastes as raw materials, they have been submitted to chemical analysis and the panels made of them have been tested to prove their mechanical, thermal and fire performance. Subsequently, the new recycled panels have been implemented in a traditional facade solution to verify their functional and thermal feasibility. The results obtained show that the panels made of biomass ashes have a better mechanical and thermal performance than those made of coal ashes and that they can provide a sustainable alternative to the traditional facade materials due to the reduction of raw materials consumption and the elimination of industrial waste. 113-114 Palabras clave: Fachadas; aislamiento térmico; materiales reciclados; cenizas de orujillo; cenizas de carbón. Keywords: Facades; thermal insulation; recycled materials; biomass ashes; coal ashes. (*) EUAT, Universidad de Sevilla. Sevilla (España) (**) ESI, Universidad de Sevilla. Sevilla (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (M. Marrero) Recibido/Received: 10 may 2010 Aceptado/Accepted: 05 nov 2011 Publicado online/ Published online: 12 mar 2012 M. D. Alba, M. Marrero, C. Leiva, M. V. Montes, L. Vilches 1. Introducción La importancia estética y funcional de la fachada la han convertido en un elemento arquitectónico sujeto a una incesante y notable evolución a lo largo de los siglos; su condición de soporte para expresar la sucesión de estilos arquitectónicos de distintas épocas ha ocasionado una continua transformación de la fachada íntimamente ligada a la evolución experimentada por las técnicas de construcción de este elemento arquitectónico (1). Desde las fachadas macizas, se ha trabajado en la evolución técnica de éstas con el fin mejorar el confort en el interior de los edificios (2). Una primera variante de estas fachadas macizas la desarrollaron los griegos con la creación del muro de dos hojas, formado por dos paramentos trabados entre los que se insertaban bastos mampuestos y mortero que se encargaban de asumir la misión portante del cerramiento. Pero fueron los romanos quienes, contando con las ventajas del descubrimiento del cemento hidráulico, material con alta capacidad impermeabilizante y resistencia, fueron capaces de dotar a esta tipología de cerramiento de estanqueidad y un cierto nivel de aislamiento acústico (3). No fue hasta el siglo XIX, cuando, rompiendo con la cultura arquitectónica arraigada hasta el momento, se demuestra que la fachada hueca presenta mejores propiedades que la fachada maciza, mostrando una notable mejora en cuanto a control de humedades y aislamiento térmico. En el caso particular de España, tras la guerra civil, cobra fuerza la presencia del cerramiento de doble hoja y a partir de 1940 la reglamentación normativa aplicada a la protección pública de las viviendas contempla el análisis del comportamiento higrotérmico de los cerramientos como niveles mínimos exigibles de calidad (4). En la fachada de doble hoja también aparece el empleo de paneles de yeso laminado, un tablero de dos cartones con alma de yeso, inventado en Estados Unidos con el fin de sustituir a los tableros de madera y aumentar la resistencia al fuego en caso de incendio y que en países mediterráneos, de tradición constructiva en albañilería, produce un efecto importante tendente a la industrialización del sistema constructivo (5). Pese al gran avance que el sistema de doble hoja supuso para el desarrollo de la técnica, en cuanto a construcción de fachadas, seguían surgiendo problemas de funcionalidad: se generaban condensaciones, movimientos diferenciales y puentes térmicos. Con la aparición de los materiales aislantes, 180 tales como el corcho y posteriormente toda la gama de poliuretanos, poliestirenos y polietilenos y su colocación en el interior del cerramiento, consiguen solucionarse algunas de las problemáticas descritas, no obstante siguen existiendo patologías intrínsecas del sistema constructivo, que hacen indudable la necesidad de la continuidad evolutiva de los sistemas de fachadas de modo que permitan salvar sus debilidades hasta conseguir la solución óptima (3). Con la llegada del Código Técnico de Edificación (CTE) (6), se consiguen establecer las bases para las soluciones constructivas viables actualmente, en este caso de la envolvente del edificio, para lo cual deben cumplirse las exigencias básicas en cuanto a protección frente al ruido, salubridad y ahorro de energía, funciones todas ellas íntimamente ligadas a las fachadas. Es el proceso de diseño de una fachada, el que afecta en gran medida al futuro ahorro energético del edificio en su periodo de utilización. La exigencia básica de Ahorro de Energía HE1: Limitación de la demanda energética del CTE, establece la necesidad de disponer en los edificios de una envolvente de características tales que limite adecuadamente la demanda energética esencial para alcanzar el necesario confort térmico interior, mediante un apropiado grado de aislamiento, permeabilidad al aire y exposición a la radiación solar. El compromiso ambiental actual que debe tener la edificación, y en el caso particular de las fachadas, no sólo incluye el ahorro de energía en el uso del edificio sino también se deben reducir los impactos ambientales asociados a su construcción. En esta línea el empleo de materiales reciclados en los nuevos productos de construcción constituye una forma de construir más sostenible y respetuosa con el entorno, al conseguir simultáneamente reducir dos grandes impactos medioambientales derivados de la actividad humana, el ingente consumo de recursos naturales y la masiva generación de residuos. Así, en la actualidad, en el sector de la edificación se percibe la incipiente proliferación de nuevos productos de construcción que incorporan materiales reciclados (pétreos, plásticos, madera, vidrio, papel, etc.), gestándose lo que se ha venido en denominar una nueva generación de Eco-productos que aúnan eficiencia y compromiso medioambiental (7). En este sentido, cabe destacar el uso de cenizas de carbón en hormigones (8) y como materia prima para la fabricación de cementos desde hace muchos años (9). No obstante, el creciente aumento de cenizas generadas, hasta más de 64 millones de Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 179-190, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.042 Empleo de paneles compuestos por subproductos de centrales térmicas en fachadas trasdosadas Facade solutions using panels made of power plant byproducts toneladas en Europa en 2005 (10), debido al incremento de la demanda energética mundial, y la aparición de nuevos tipos de cenizas procedentes de combustibles más ecológicos, tales como la biomasa, no aptas para ser empleadas en cementos y hormigones, hacen insuficiente la cantidad de cenizas recicladas, por lo que es necesario buscar nuevas aplicaciones donde reutilizar este tipo de subproductos, tales como estabilización de subsuelos, fabricación de materiales cerámicos, materiales resistentes al fuego o actividades agrícolas (10). En el presente trabajo se propone el reciclado de este tipo de residuo en paneles de yeso para trasdosados. Para este estudio se ha escogido una ceniza típica de combustión de carbón así como ceniza procedente de la combustión de orujillo, un residuo procedente de la extracción de aceite de oliva, por ser la biomasa más abundante presente en la región donde se ha desarrollado este estudio, ya que las cenizas no deben ser transportadas a zonas muy lejanas de su zona de producción. Se parte de estudios previos llevados a cabo por parte de los autores de este trabajo donde se han analizado las posibilidades de fabricar paneles compuestos mayoritariamente por cenizas procedentes de distintos procesos térmicos (11, 12, 13, 14). Si bien la adición de residuos industriales a materiales de construcción tales como los hormigones y morteros es objeto de numerosas investigaciones (15, 16, 17), en el campo de la incorporación de residuos industriales o de cualquier otra naturaleza a paneles de yeso para trasdosados aún queda mucho por experimentar. Entre los principales antecedentes a este trabajo encontramos las investigaciones de González Madariaga y Lloveras Macia (18). Finalmente, los nuevos materiales reciclados se emplean en soluciones constructivas de fachada, a través de prototipos, que cumplen con el Código Técnico de la Edificación en la región evaluada y proporcionan un valor añadido a la envolvente de los edificios mediante la reducción del consumo de materias primas y la eliminación de residuos industriales. 2. Caracterización de los materiales reciclados procedentes de cenizas de orujillo y de carbón 2.1. Composición de los paneles con materiales reciclados Los dos materiales objeto de aplicación en el presente trabajo han sido desarrollados en forma de paneles de 60 x 60 cm y 1,50 cm de espesor, en cuya composición sólida general encontramos cenizas, conglomerante y aditivos. Los objetivos perseguidos con el desarrollo de estos nuevos productos son la creación de nuevos materiales de construcción elaborados a partir de pastas compuestos por un alto porcentaje de residuos (> 50%p (porcentaje en peso)), que presenten una baja densidad (< 900 kg/m³), una alta resistencia al fuego (conferido por la alta proporción de cenizas en su composición), una resistencia a compresión superior a 1 MPa y, por último, un sencillo método de fabricación, siguiendo la línea de trabajo de del Río Merino et al. (19, 20), García Santos (21) y la tesis doctoral de Leiva (11). En primer lugar se han seleccionado las cenizas; de entre las cenizas analizadas, se ha optado por la ceniza volante de carbón de la central Térmica de Los Barrios (Cádiz, Andalucía) (11) y la ceniza de orujillo de la Central Térmica de Las Lomas (Jaén, Andalucía) que se analiza por primera vez como material de construcción. Para alcanzar los objetivos planteados las pastas se han fabricado con un 60%p de cenizas, con vermiculita sin moler como aditivo y yeso como material conglomerante, por aportar mayor capacidad aislante manteniendo unas propiedades mecánicas aceptables. Las características del yeso empleado en la fabricación de las pasta es un yeso comercial de acuerdo con la norma UNE 102001 (22) y la vermiculita corresponde a vermiculita exfoliada comercial (VERLITE S.A.) de forma que el 84,9%p presenta un tamaño de partícula menor de 1,41 mm. Para satisfacer que los materiales cumplieran una resistencia a compresión superior a 1 MPa se han reforzado con fibras, una parte en forma de fibra monofilamento de polipropileno que mejora su resistencia a compresión y otra parte en forma de malla de fibra de vidrio que incrementa la resistencia a flexión e impacto. Un estudio previo (11) sobre la influencia del tipo de fibras y su dosificación en este tipo de pastas ha sido llevado a cabo para su correcta selección, de forma que se alcancen unas óptimas propiedades mecánicas. Tras un estudio de las diferentes posibilidades (11), en función de las premisas anteriormente comentadas, se ha optado por elegir las composiciones mostradas en la Tabla 1, de forma que ambas presentan los mismos componentes, diferenciándose sólo en el tipo de ceniza (P1 = panel con ceniza de orujillo y P2 = panel con ceniza de carbón), de forma que será posible eva- Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 179-190, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.042 181 M. D. Alba, M. Marrero, C. Leiva, M. V. Montes, L. Vilches luar la influencia de éstas. Para la fabricación de los paneles, se han pesado los materiales en las dosificaciones mostradas en la Tabla 1 y se han mezclado hasta obtener un material homogéneo. Posteriormente se han mezclado con agua (relación agua/sólidos en P1 = 0,45 y en P2 = 0,42) hasta obtener una pasta homogénea, la cual ha sido introducida en los diversos moldes necesarios para fabricar las muestras para las distintos ensayos. Tabla 1 Composición de las pastas que forman los paneles Componentes sólidos (% p) Cenizas de orujillo Cenizas de carbón Yeso Vermiculita sin moler Fibra de vidrio monofilamento/ mallado P1 60,0 0,0 30,0 9,5 0,5 P2 0,0 60,0 30,0 9,5 0,5 2.2. Características técnicas de los paneles 2.2.1. Propiedades físicas y mecánicas En la Tabla 2 se muestran la densidad, capacidad de absorción de agua y las principales propiedades mecánicas de los paneles desarrollados, de forma que se comparan los valores obtenidos con los de la normativa correspondiente a paneles de yeso, el material más similar al desarrollado en este estudio (23). Tabla 2 Análisis comparativo de los paneles de cenizas de orujillo (P1) y los paneles de cenizas de carbón (P2) Propiedades Densidad (kg/m³) Capacidad de absorción de agua (%) Resistencia a compresión (MPa) Resistencia a flexión (MPa) Dureza superficial (Shore C) Resistencia al impacto (cm) Conductividad térmica (W/mK) P1 P2 800 32,6 1,2 1,8 39 2,4 0,25 850 28,0 0,8 0,9 32 2,2 0,33 Desde el punto de vista de la densidad, los paneles P1 pueden ser catalogadas como de baja densidad (≤ 800 kg/m3), mientras que las P2 pueden ser catalogadas como de densidad media (entre 800 y 1100 kg/ m3) (23). La capacidad de absorción de agua se ha determinado de acuerdo a la norma UNEEN 12859:2009 (23). La alta capacidad de absorción de agua que presentan ambos paneles es debida, probablemente, a su baja densidad. La alta porosidad que confiere a estos materiales la adición de vermiculita limita su empleo como material no hidrófugo al rebasar el 5% de absorción de agua exigido por la normativa (23). Los ensayos de resistencia a compresión se han realizado según lo establecido por 182 la norma ASTM E761 - 92(2005) (24), mediante una máquina de ensayo (Suzpecar, MEM-102 / 50t) con probetas cilíndricas de 40 mm de alto y 35 mm de diámetro. El resultado de la resistencia a compresión de los paneles de cenizas de orujillo ha sido superior a la de las cenizas de carbón; la contribución de las fibras monofilamento de polipropileno ha tenido un efecto muy positivo en la resistencia a compresión de forma que casi ha triplicado estos valores respecto a la misma composición sin fibra en ambos casos (9). Los ensayos de la resistencia a flexión se han realizado según lo establecido en la norma ASTM C348 – 08 (25), mediante la misma máquina utilizada en los ensayos de resistencia a compresión, pero en esta ocasión con probetas de 4 x 4 cm de base y 14 cm de alto. Los resultados de la resistencia a flexión de los paneles presentan un valor superior en el caso del panel con ceniza de orujillo y, en ambos casos, se sitúan por encima de los 0,6 MPa que impone la norma (23) para productos de densidad media, ya que para productos de yeso de baja densidad no se especifican valores. Debido al propósito de emplear los paneles en el presente trabajo como material de construcción, y dado que éstos podrían ser objeto de impacto, se hace necesario el análisis de la dureza superficial del material, según lo establecido en la normativa UNE-EN 12859:2009 (23), donde se especifica el método de resistencia a la penetración dado por el panel. La dureza superficial de los paneles con cenizas de biomasa presenta nuevamente un valor ligeramente superior al de las cenizas de carbón, si bien los valores obtenidos son ligeramente inferiores al límite de 40 Shore C establecido en la norma (23) para materiales de baja densidad. Este resultado muestra que el producto desarrollado puede soportar impactos superficiales (puntillas, taladro, etc.) sin presentar grandes riesgos de rotura. La resistencia al impacto se ha medido de acuerdo con la normativa UNE-EN 12859:2009 (23), consistente en la medición de la impresión que aparece en el panel cuando éste se ve sometido al impacto de una bola de acero con un potencial de energía de 245 J. El resultado de la prueba de resistencia al impacto en los paneles con cenizas de biomasa es ligeramente superior al de las cenizas de carbón, siendo los valores obtenidos a su vez superiores al de otros productos comerciales (2,0 y 2,2 cm). La conductividad térmica ha sido determinada acorde a la UNE-EN 993-15:2005, mediante la técnica de hilo caliente parale- Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 179-190, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.042 Empleo de paneles compuestos por subproductos de centrales térmicas en fachadas trasdosadas Facade solutions using panels made of power plant byproducts lo (26). La norma UNE-EN 12859:2009 (23) especifica que para productos de baja densidad (<800 kg/m3) la conductividad térmica debe ser inferior a 0,26 W/mK, lo cual es satisfecho para P1, mientras que para productos de densidad media (entre 800 y 1000 kg/m3) deben de presentar valores inferiores a 0,39 W/mK, lo cual es también satisfecho por P2. 2.2.2. Resistencia al fuego El ensayo de resistencia el fuego de los paneles ha sido realizado según la UNE-EN 1363-1:2000 (27) en un horno eléctrico capaz de simular un ensayo de resistencia al fuego, de forma que el equipo permite registrar los datos tanto de la cara expuesta a la curva normalizada del fuego como de la que no lo está, mediante termopares S y Pt-100 (9, 28). Los ensayos han sido llevados a cabo en paneles de 28 cm de alto por 18 cm de ancho y 2 cm de espesor. Con el objetivo de comparar los resultados obtenidos en estas paneles con el de otros materiales ya empleados comercialmente, en la Figura 1 se muestran los resultados de otros dos materiales, uno compuesto de silicato cálcico (Comercial 1) y otro compuesto por yeso y vermiculita (Comercial 2) (28); tal y como se puede observar en la Figura 1, los materiales presentados en este trabajo presentan una resistencia al fuego del mismo orden que los ya empleados comercialmente. otros productos comerciales con similar aplicación (11). Durante la realización del ensayo no se produjeron emisiones de gases nocivos, manteniendo los paneles la estabilidad mecánica, antes, durante y después del ensayo, tanto en la cara expuesta como en la no expuesta, sin que se apreciase pandeo en las mismas. 2.2.3. Lixiviación Con el fin de establecer un proceso de reutilización de residuos procedentes de la combustión de biomasas en construcción, al no existir una legislación específica en España que establezca que ensayos y límites deben cumplir los materiales de construcción que incorporan residuos, se ha optado por seguir los pasos establecidos en la legislación holandesa. El reciclado de materiales secundarios en el sector de la construcción es muy común en Holanda. Más del 10% de todos los materiales granulares usados en construcción en dicho país son materiales reciclados. El Soil Quality Decree (29) contiene las reglas y procedimientos relacionados con el uso de dichos materiales con el objetivo de prevenir la contaminación del suelo y de las aguas superficiales. El decreto obliga a la realización de un ensayo de lixiviación normalizado, tipo tanque, para materiales reciclados, el ensayo NEN 7345 (30). Tª cara no expuesta (ºC) 210 1.Resultados del ensayo de resistencia al fuego de P1 y P2. Tª cara expuesta (ºC) 900 800 180 700 150 600 Temperatura expuesta fuego Temperatura cara no expuesta P1 Temperatura en cara no expuesta P2 120 500 400 90 300 60 Temperatura en cara no expuesta Comercial 2 Temperatura cara no expuesta Comercial 1 30 0 200 100 0 5 10 15 20 Tiempo (min) De los resultados obtenidos se extrae que el tiempo necesario para alcanzar los 180 ºC en la cara no expuesta a la curva normalizada del fuego es superior en los paneles de cenizas de orujillo al de las de las cenizas de carbón, siendo la resistencia al fuego obtenida en estos paneles similar e incluso superior a la de 25 30 0 35 1 Dado que las cenizas estudiadas son sólo uno de los componentes de los productos P1 y P2 (aunque sea el mayoritario), se ha considerado razonable el prestar una mayor atención a la lixiviación del producto conformado frente a la de las propias cenizas. Así, en la Tabla 3 se muestran los resultados de las concentraciones de metales Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 179-190, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.042 183 M. D. Alba, M. Marrero, C. Leiva, M. V. Montes, L. Vilches 2. Cerramiento de doble hoja con cámara de aire no ventilada, con su hoja principal e interior de fábrica de ladrillo. acumulados según se indica en el ensayo NEN 7345 de los paneles, cuyo objetivo es simular el lixiviado de componentes inorgánicos en materiales conformados y monolíticos en función del tiempo. El ensayo se realiza en un periodo de 64 días, manteniendo las probetas completamente sumergidas en fluido lixiviante (agua acidificada pH=4) y reponiendo el fluido cada cierto tiempo. Posteriormente, se miden las concentraciones de los componentes lixiviados en las distintas fracciones del eluato (lixiviado). El valor del pH al que tiene lugar la lixiviación viene determinado por el propio material. De los datos incluidos en la Tabla 3 se puede concluir que los productos analizados no presentan inconveniente para su aplicación en construcción, por lo que respecta a los metales, según la normativa holandesa (29), ya que el impacto ambiental de ambos es mínimo, al no superarse en ningún caso los límites del decreto y encontrarse, además, una gran mayoría de los metales analizados por debajo del límite de detección de la técnica analítica empleada. 3. Cerramiento de doble hoja con cámara de aire no ventilada, con su hoja principal de fábrica de ladrillo y su hoja interior de yeso laminado. 4. Cerramiento de doble hoja sin cámara de aire, con su hoja principal e interior de fábrica de ladrillo. 3. Desarrollo de las soluciones de fachadas trasdosadas 3.1. Identificación de los sistemas constructivos de fachadas tipo en Sevilla y caracterización de su grado de aislamiento Es sabido que el equilibrio energético de un edificio, depende en buena medida del aislamiento térmico que su fachada o cerramiento exterior proporcione. Este aislamiento térmico viene cuantificado por lo que se conoce como transmitancia térmica (U) de los cerramientos, parámetro que mide el flujo de calor, en régimen estacionario, dividido por el área y la diferencia de temperaturas de los medios situados a cada lado de la envolvente del edificio y cuya unidad de medida es W/m²K (6). El primer paso del presente estudio es la caracterización de las tres soluciones constructivas de fachadas (figuras 2, 3 y 4) más empleadas en Sevilla identificadas en los trabajos de Mercader et al. en los que se evalúan datos de la Gerencia Municipal de Urbanismo de Sevilla(31, 32). Tabla 3 Resultado y límites de los metales para los lixiviados obtenidos en el ensayo NEN 7345 Componente Acumulado P1 (mg/m2) Sn <0,1 Acumulado P2 (mg/m2) <0,11 <6,5 <0,05 1,21 Límites SQD (mg/m ) 2 2 3 50 As 9,6 260 Hg <0,05 1,4 Se <1 4,8 Mo <2 Sb <0,2 Zn 29 Pb 9,6 Cd 1,0 2,5 0,39 11,7 3,8 <0,1 144 8,7 800 400 3,8 Co <0,1 Ni 1,9 <0,1 <0,52 60 81 V 2,5 Cu 51 Ba 17 Cr 45 3,4 <0,3 <1,7 12,5 320 98 1500 120 Para llevar a cabo la evaluación se ha empleado como guía el Catálogo de Elementos Constructivos del Código Técnico de Edificación (CTE) (33). De estas tres soluciones se han obtenido sus transmitancias térmicas, con el fin de conocer el grado de aislamiento térmico de estos cerramientos, y se ha comprobado que se encuentran por debajo del valor límite fijado por el CTE para la zona climática de Sevilla, la zona B4, en la cual la transmitancia térmica de muros de fachada presenta una limitación de UMlim = 0,82 W/m²K. El proceso de cálculo de las trasmitancias térmicas de la parte opaca de los cerramientos en contacto con el aire exterior se encuentra detallado en el Documento Básico HE. Ahorro de energía (6) a partir de la definición de los siguientes parámetros: – Transmitancia térmica (U): U (W/m²K) = 1/RT [1] – Resistencia térmica total de un componente construido por capas homogéneas (RT): RT (m²K/W) = Rsi + R1 + R2 + … + + Rn + Rse [2] 4 184 Donde Rsi y Rse son las resistencias térmicas superficiales correspondientes al aire Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 179-190, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.042 Empleo de paneles compuestos por subproductos de centrales térmicas en fachadas trasdosadas Facade solutions using panels made of power plant byproducts interior y exterior respectivamente y R1, R2 y Rn son las resistencias térmicas de cada una de las capas interiores del cerramiento. Las resistencias térmicas de las diferentes capas homogéneas que configuran las soluciones constructivas sobre las que realizamos los cálculos están extraídas del Catálogo de Elementos Constructivos del Código Técnico (33), siendo necesario tan sólo el cálculo de la resistencia térmica de la capa de aislamiento en función de la conductividad térmica del aislante empleado y del espesor del mismo. Por su parte, la resistencia térmica de una capa térmicamente homogénea, como es el caso de la capa de aislamiento, se calcula a partir de la siguiente expresión: R = e / λ [3] Donde e es el espesor de la capa (m) y λ es la conductividad térmica de diseño del material (W/mK) calculada a partir de valores térmicos declarados según norma UNE-EN ISO 10456:2001 (34). Materiales y productos para la edificación. Procedimientos para la determinación de los valores térmicos declarados y de diseño. 3.1.1. Cálculo de la transmitancia térmica de las tres soluciones constructivas tipo En primer lugar, se determina el espesor del aislamiento térmico según la zonificación climática en la que se ubica el cerramiento. Zona B = espesor e = 0,035 m [4] A continuación se calcula su conductividad térmica de diseño, λ, a partir del valor declarado del producto λ’ según la norma UNE-EN ISO 10456:2001 (34). – Valor declarado de la lana mineral: λ’ = 0,035 W/mK [5] – Coeficiente de conversión de humedad para lana mineral: Fψ = 4,00 m³/m³; ψ = 0,02 m³/m³ [6] Se ha supuesto un contenido de humedad por unidad de volumen ψ = 0,02 m³/m³, dentro de la limitación ψ < 0,15 m³/m³ establecido para la lana mineral (34). – Factor de conversión (Fm): Fm = e Fψ (ψ2+ψ1) ; Fm = e 4,00 (0,02-0) = 1,083 [7] – Conductividad térmica convertida a valor de diseño: λ = 0,038 W/mK [8] Obtenidos el espesor y la conductividad térmica del aislamiento empleado en la solución constructiva, se procede al cálculo de su resistencia térmica como capa homogénea del conjunto constructivo (Rat), para posteriormente incorporarla a la resistencia térmica total proporcionada por el Catálogo de Elementos Constructivos (RT). Rat = e / λ; RAT = 0,921 m²K/W [9] Finalmente, la transmitancia térmica de la solución constructiva se calcula a partir de la siguiente expresión definida también en el catálogo (33): U = 1/ (0,710 + RAT); U = 0,613 W/m²K [10] Una vez realizados los cálculos, es necesario comprobar que el valor obtenido para este cerramiento se encuentra dentro del valor límite de transmitancia térmica de muros de fachada marcado para la zona climática B4 objeto de estudio: UMlim = 0,820 W/m²K. De este modo, queda justificado que la solución constructiva tipo uno cumple con la limitación de demanda energética establecida por el CTE. Aplicando la misma metodología antes descrita, se comprueba que las tres soluciones constructivas analizadas cumplen con las exigencias establecidas por el CTE, tal y como se recoge en la Tabla 4. 3.2. Desarrollo de las soluciones constructivas de fachada trasdosada Realizado el estudio de identificación y cálculo de la transmitancia térmica de las tres soluciones de fachada anteriormente expuestas se concluye que la que presenta las características más propicias para emplear en la fabricación del prototipo es la que muestra su hoja interior de yeso laminado, pues esta solución, además de presentar un valor aceptable de transmitancia Tabla 4 Transmitancia térmica de las fachadas objeto de estudio Características térmicas de los cerramientos andaluces tipo Solución 1 Solución 2 Solución 3 Resistencia térmica Resistencia térmica térmica máxima total Transmitancia térmica Transmitancia de los restantes materiales del aislamiento Resistencia térmica de cerramientos en zona 2 R (m K/W) U (W/m²K) T R (m2K/W) RTA (m2K/W) B4U ≤ 0,82 W/m²K 0,710 0,570 0,540 0,921 0,921 0,921 1,631 1,149 1,461 0,613 0,671 0,684 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 179-190, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.042 CUMPLE CUMPLE CUMPLE 185 M. D. Alba, M. Marrero, C. Leiva, M. V. Montes, L. Vilches 5. Perspectiva de la solución constructiva. térmica (U = 0,671 W/m²K), se encuentra ejecutada con paneles de yeso de características formales y dimensionales similares a los paneles desarrollados con los nuevos materiales reciclados que se estudian en el presente trabajo. 3.2.1. Descripción de las soluciones constructivas El prototipo se encuentra compuesto por una hoja principal exterior de fábrica de ladrillo cerámico hueco de espesor 11,50 cm, revestido por el exterior con un enfoscado de mortero continuo de 1,50 cm de espesor, cámara de aire no ventilada de 3,00 cm de espesor, aislamiento térmico de lana mineral adosado a la hoja interior del cerramiento de 3,50 cm de espesor y una hoja interior autoportante constituida a partir de los paneles de 1,50 cm de espesor realizadas con los nuevos materiales reciclados compuestos fundamentalmente por cenizas procedentes de la combustión de orujillo y del carbón en centrales térmicas, respectivamente. ––Los montantes: estos perfiles se sitúan encajados en los canales del suelo y techo mediante un giro y sin atornillar, excepto los llamados montantes fijos situados en los arranques y encuentros, los cuales se atornillan al canal mediante tornillo MM (Metal-Metal). Se colocan a una distancia entre ejes de 40 cm y con una longitud 10 mm menor que la altura entre suelo y techo; las perforaciones en su alma, distanciadas 50 cm entre sí, están ideadas para permitir el paso de instalaciones. Debido a la necesidad técnica de mantener la separación física de tres centímetros entre las hojas exterior e interior del cerramiento que configura la cámara de aire no ventilada, se ha de emplear una estructura metálica autoportante que sirva de base de sustentación de los paneles que conforman la hoja interior (35). Dicha estructura autoportante está compuesta por perfiles metálicos de dos tipologías diferentes: Una vez estudiada la solución constructiva para la sujeción de los paneles se procede al montaje de la misma con el fin de estudiar el comportamiento de los nuevos materiales en su puesta en obra, pudiendo obtener de esta manera datos sobre su aplicación técnica. 5 ––Los canales: son los elementos de anclaje a suelo y techo de los perfiles verticales (o montantes) que soportan los paneles. Su anclaje sobre el soporte (suelo/techo) se realiza mediante tornillería; dichos tor186 nillos se sitúan como máximo a 60 cm y la distancia del primer tornillo al extremo del canal es como máximo de 5 cm. Bajo el canal inferior se coloca una junta o banda estanca que aísla del paso de las vibraciones y protege el canal de diversas agresiones, confiriéndole más estanqueidad y aminorando posibles puentes acústicos por desajuste en las uniones. 4. Resultados y discusión 4.1. Realización de los prototipos En primer lugar se realiza un pequeño forjado de hormigón a modo de solera que sirve como soporte de la solución constructiva, sobre el que se ejecuta el cerramiento exterior de fábrica de ladrillo cerámico hueco. La hoja exterior del prototipo se ha realizado con ladrillo hueco, a pesar de que en la solución de fachada del Catálogo de Elementos Constructivos del CTE seleccionada para aplicar la fórmula simplificada dicha hoja exterior se encuentra ejecutada en ladrillo perforado. Esto se debe a que la tipología de ladrillo del cerramiento exterior es irrelevante para cumplir con el objetivo que se pretende a la hora de realizar el prototipo, que no es otro que la comparación del comportamiento mecánico, durante la puesta en obra, de las dos placas objeto de estudio al atornillarlas al perfil metálico. Fraguado el cerramiento de fábrica se procede a disponer la estructura metálica portante que sirve de soporte a los paneles que constituyen la hoja interior del cerramiento. Primero se realizan las perforaciones necesarias en el forjado para la sujeción del canal. Entre el forjado y el canal se coloca una banda de neopreno estanca que permite asegurar el ajuste en la unión entre los elementos, confiriendo protección al canal. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 179-190, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.042 Empleo de paneles compuestos por subproductos de centrales térmicas en fachadas trasdosadas Facade solutions using panels made of power plant byproducts Sujeto el canal se encaja el montante sobre el que se sujetan los paneles que configuran la hoja interior. Por tratarse de una estructura autoportante, además de los perfiles en la estructura metálica, se hace necesaria la colocación de alguna pieza para arriostrar dicha estructura al cerramiento de fábrica cerámica exterior. La pieza arriostrante se realiza disponiendo dos trozos de canal de 6,5 cm cada uno en ángulo recto y atornillando ambas piezas por sus laterales quedando sujetas en forma de escuadra. A continuación, esta pieza se coloca atornillada al montante y al cerramiento cerámico, de forma que arriostra la estructura metálica proporcionándole estabilidad. Ejecutadas la hoja exterior del cerramiento y la estructura metálica portante que sostiene los paneles, se procede a colocar el material aislante, lana mineral, entre la perfilería de la estructura, de tal manera que quede contiguo a la hoja interior del cerramiento, evitando el contacto con el cerramiento exterior, con el fin de evitar que el material se humedezca, pues perdería sus propiedades aislantes. A continuación, se atornillan los paneles a la perfilería. En la puesta en obra del material, en el caso de los paneles realizados con cenizas de orujillo, el corte de los mismos se realiza de forma rápida y sencilla con una simple sierra y su atornillado se realiza directamente al perfil con relativa facilidad. No obstante, en el caso de los paneles realizados con cenizas de carbón, surgieron algunos problemas durante su puesta en obra, pues tal como se aprecia en la Tabla 2, donde se comparan los valores de sus resistencias mecánicas, el panel de cenizas de carbón muestra unos valores ligeramente inferiores a los del panel de cenizas de orujillo. Esta disminución de valores de resistencia mecánica se traduce durante su manipulación en una mayor rotura de piezas durante el corte de los paneles y durante su atornillado al montante de sujeción debido a la escasa distancia entre la arista exterior del panel y la línea de atornillado, que en el caso del prototipo fabricado con paneles de cenizas de orujillo. Así, la colocación de los paneles de cenizas de orujillo se realiza satisfactoriamente, mientras que la de los paneles de cenizas de carbón presenta problemas de fisuras que hacen necesaria la sustitución de los mismos en varias ocasiones. 6. Prototipo de la solución constructiva de fachada con los paneles de cenizas de orujillo (izq.) y paneles de ceniza de carbón (dcha.). 6 En el prototipo se ha realizado la unión de dos paneles en un mismo montante por tratarse de la unión más desfavorable, ya que las distancias entre la línea de atornillado y el borde lateral del panel es mínima. De este modo se ha conocido la dureza y resistencia límite de atornillado de los paneles. Para concluir el prototipo se realiza el revestimiento exterior. Esta capa se encuentra realizada sobre la parte exterior del cerramiento de fábrica de ladrillo, mediante un enfoscado continuo de mortero capaz de proporcionarle estanqueidad a la fábrica. 4.2. Evaluación de la disposición de los paneles en la solución constructiva El cálculo de la transmitancia térmica de estas soluciones constructivas se realiza a partir de la misma formulación utilizada para el cálculo de la transmitancia térmica de la solución constructiva tipo dos cuya hoja interior se encuentra realizada con paneles de yeso laminado, dadas las muchas similitudes formales, constructivas y técnicas de dicho trasdosado con respecto a los nuevos paneles de material reciclado. U = 1/ (0,570 + Rat) [11] Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 179-190, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.042 187 M. D. Alba, M. Marrero, C. Leiva, M. V. Montes, L. Vilches A partir de esta fórmula simplificada se deducen las correspondientes a los nuevos paneles de cenizas de orujillo y de cenizas de carbón. Para ello, basta sustraerle al valor 0,570 m²K/W, correspondiente a la suma de las resistencias térmicas de los diferentes materiales que componen la solución, la resistencia térmica correspondiente a los paneles de yeso R paneles de yeso = 0,083 m²K/W y sumarle la resistencia térmica de los paneles de cenizas de orujillo, R paneles de cenizas de orujillo = 0,058 m²K/W, y de los paneles de cenizas de carbón, R paneles de cenizas de carbón= 0,054 m²K/W, respectivamente. De este modo, se obtienen las siguientes fórmulas para el cálculo de la transmitancia térmica de las nuevas soluciones constructivas propuestas: U paneles de cenizas de orujillo = 1/ (0,543 + Rat) [12] U paneles de cenizas de carbón = 1/ (0,540 + Rat) [13] A continuación se lleva a cabo el cálculo de las transmitancias térmicas de las nuevas soluciones constructivas mediante el procedimiento expuesto en el apartado 3.1, a partir del que se obtiene un valor de resistencia térmica de la capa de aislamiento térmico (RAT) de 0,921 m2K/W considerando la zonificación climática B. Las transmitancias térmicas de las nuevas soluciones constructivas realizadas con los paneles de material reciclado se obtienen sustituyendo este dato en las expresiones anteriores: U paneles de cenizas de orujillo = 0,683 W/m²K [14] U paneles de cenizas de carbón = 0,684 W/m²K [15] Finalmente, se aprecia que el comportamiento térmico de las nuevas soluciones constructivas elaboradas a partir de paneles de materiales reciclados es ligeramente inferior al de la solución realizada con paneles de yeso (U = 0,671 W/m2K) al ser sus transmitancias térmicas superiores; no obstante, cabe resaltar que dichas transmitancias térmicas se encuentran dentro de los límites establecidos por el CTE al no rebasar los 0,820 W/m2K fijados para la zona climática de Sevilla. 5. Conclusiones Los resultados obtenidos en el presente trabajo permiten establecer las siguientes conclusiones: ––La utilización de los materiales desarrollados no representa ningún riesgo para el 188 medio ambiente, pues se ha determinado a través de ensayos de lixiviación que a pesar del elevado contenido de material residual su impacto es mínimo. ––Comparando los valores de las propiedades mecánicas de los paneles objeto de estudio en el presente trabajo, se concluye que los paneles de cenizas de orujillo en general muestran unos valores ligeramente superiores de dichas propiedades mecánicas que los paneles de cenizas de carbón, lo que se traduce en un mejor comportamiento durante el proceso de puesta en obra, tal como se demuestra tras la realización de los prototipos. La resistencia a flexión y compresión de los paneles de cenizas de orujillo permite su perforación y atornillado incluso en las zonas más desfavorables sin que se produzcan roturas en los mismos. ––La transmitancia térmica de las nuevas soluciones constructivas realizadas son ligeramente superiores a la solución realizada con paneles de yeso. No obstante, ambos valores se encuentran dentro de los límites establecidos en el CTE para la zona climática B4 objeto de estudio por lo que cumplen con las limitaciones de demanda energética dispuestas en la normativa vigente. ––Los valores de transmitancia térmica obtenidos para las tres soluciones de fachada estudiadas quedan próximos a los límites establecidos en el CTE para la zona climática B4, por lo que ante la posible existencia de puentes térmicos podrían sobrepasar fácilmente este valor límite, incumpliendo así lo establecido en el CTE. Esto se solucionaría incorporando mayores espesores en los aislamientos que permitan una holgura mayor respecto al valor límite de la zona objeto de estudio. ––La implantación de estos paneles en una solución plenamente integrada en el sistema constructivo de cerramiento, los convierte en un nuevo material técnicamente viable y económicamente competitivo dentro del mercado de los materiales de construcción, al suponer su mayoritaria composición a base de residuos un importante ahorro en la extracción de materia prima. ––El empleo de residuos procedentes de la combustión en centrales térmicas de orujillo y de carbón en nuevos materiales de construcción, como los paneles para trasdosados interiores de cerramientos presentados, supone un gran avance hacia la construcción sostenible ya que se consigue, al mismo tiempo, minimizar la explotación de los recursos naturales y fomentar el empleo de materiales recicla- Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 179-190, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.042 Empleo de paneles compuestos por subproductos de centrales térmicas en fachadas trasdosadas Facade solutions using panels made of power plant byproducts dos en la fabricación de nuevos productos para el sector de la edificación. En trabajos futuros se propone la realización de un nuevo prototipo a escala real, con los paneles ejecutados con cenizas de orujillo, que permita estudiar la eficacia de este nuevo material como solución de trasdosado y partición interior, en forma de paneles de cartón-yeso, ensayando la permeabilidad del aire, la resistencia al fuego y la transmitancia del conjunto. De este modo se conseguiría cotejar si es posible la fabricación y montaje de los paneles a escala real y la viabilidad de introducir el nuevo material en el mercado de los pro- ductos de construcción, cuyo principal valor añadido estriba en los beneficios ambientales que incorpora mediante la reducción del consumo de recursos naturales y la eliminación de residuos procedentes de centrales térmicas, logrando así un menor impacto sobre el territorio de los sectores de la edificación y la industria. Agradecimientos Esta investigación se ha realizado dentro del proyecto ARCEVA, subvencionado por la Junta de Andalucía, Consejería de Vivienda y Ordenación del Territorio (Boja n.º 94 del 13 de mayo de 2008). BIBLIOGRAFÍA (1)Rodríguez-Saumell, J.: Tipología de muros, fachadas y valores de significación en la arquitectura. Universidad de Sevilla, Secretariado de Publicaciones, Instituto Universitario de Ciencias de la Construcción, Sevilla, 1998. 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Maristany(*) RESUMEN SUMMARY En el presente trabajo se analizan las patologías existentes en el edificio del Celler Cooperativo de Rocafort de Queralt: obra del arquitecto César Martinell y catalogado como Patrimonio Nacional de Cataluña. In this work, we analyse the pathologies of the building “Celler Cooperativo” in Rocafort de Queralt, included in the National Patrimony of Catalonia. This building was designed by the architect César Martinell. La finalidad es llegar a determinar los patrones de fisuración de las zonas afectadas. Para ello se presenta una metodología basada en un comportamiento “elástico lineal”. Pero en ningún momento se pretende presentar una herramienta para determinar las características mecánicas de la fábrica. Based on “linear elastic” behavior, we determine a cracking patterns in the affected areas of the structure, but we do not intend to get the masonry mechanics characteristics. As will be shown, our method entails a cracking patterns wich to a very high extent fits the real cracks. Veremos como el método propuesto resulta acertado, ya que el patrón de fisuración que se llega a obtener al final del estudio es prácticamente igual a las fisuras reales que presenta la zona analizada. 169-5 Palabras clave: Mampostería; fisura; arco; deformación; tensión. Keywords: Masonry; crack; arc; deformation; stress. (*) ETSAB - Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (L. Calderón) Recibido/Received: 17 feb 2011 Aceptado/Accepted: 30 sep 2011 Publicado online/ Published online: 27 apr 2012 L. Calderón, J. Maristany 1 Los “Cellers” son bodegas modernistas –llamadas “Catedrales del Vino” por Ángel Guimerá– que constituyen edificaciones de gran valor dentro del patrimonio arquitectónico de la Conca de Barberá y de Catalaña, los arquitectos que realizaron estas obras fueron Pere Domènech y Cèsar Martinell. 1. Planta, alzado y sección transversal del edificio. 1. INTRODUCCIÓN La obra de fábrica ha sido un material utilizado desde hace muchas décadas, es por ello que un buen número de los edificios catalogados como Patrimonio Arquitectónico fueron construidos con este material. En la actualidad muchos de estos edificios presentan serias patologías, como es el caso del edificio que analizaremos: el Celler1 Cooperativo de Rocafort de Queralt. Este edificio fue construido siguiendo los principios básicos de la arquitectura modernista catalana: trazado de los polígonos funiculares, inversión catenárica, trabajo por la forma a compresión y evitando el comportamiento a tracción. Dada la complejidad que implica estudiar el comportamiento de este material, por definición heterogéneo, algunos investigadores recurren a métodos plásticos muy complejos, como son los macro y micromodelos; mientras que otros consideran que se pueden utilizar métodos elásticos, siempre y cuando se utilicen sólo para obtener patrones de fisuración. El presente trabajo, tal como ya se ha comentado, no pretende determinar las características mecánicas del material sino que su objetivo es llegar a plantear cuáles son los patrones de fisuración, analizando específicamente las patologías que en la actualidad presenta el edificio, tema de este estudio. 2. DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO El Celler Cooperativo está localizado en la población de Rocafort de Queralt (comarca de la Conca de Barberá, Tarragona). Fue la primera obra agraria del Arq. César Martinell y su catalogación como Patrimonio Nacional se produjo el año 2003 por la Generalitat de Cataluña. El edificio está formado por un grupo de tres naves, las cuales fueron construidas en diferentes épocas (1918, 1931 y 1948 respectivamente). El trazado de los arcos, que forman los pórticos transversales, difiere en su geometría en cada una de las naves (Figura 1). Las dimensiones de los arcos interiores, que forman la sección transversal del edificio, son las siguientes: izquierdo (naveA) b=11,50m – h=9,90m; central (nave-B) b=10,60m – h=9,60m y derecho (nave-C) b=11,10m – h=9,60m. En la parte posterior del edificio se encuentra una cuarta nave, construida dentro de la última etapa y que se utiliza como área de carga y descarga. 3. DESCRIPCIÓN DEL ESTADO ACTUAL DEL EDIFICIO El actual estado general de los arcos se pueden apreciar en las imágenes de la Figura 2. Aparentemente no se observan problemas relevantes, pero sí nos permiten apreciar la elegancia de los mismos y el interés por su conservación. 1 192 Sin embargo, en las fotos de detalle se pueden apreciar serias patologías que se localizan preferentemente en la esquina superior, tanto de los arcos de la nave izquierda (Figura 3), como de la derecha (Figura 4). Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 191-196, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.001 Análisis de las fisuras del Celler Cooperativo de Rocafort de Queralt Cracking study of the “Celler Cooperativo” in Rocafort de Queralt Dada la localización de las fisuras, en los diferentes arcos, se puede establecer como hipótesis que la influencia del viento hace posible que las paredes laterales, de cada una de las naves en cuestión, se separen de los arcos, ya que pueden llegar a originar tensiones de tracción superiores a las que puede resistir la fábrica. Es por ello que en el estudio que se expone se han considerado las cargas gravitatorias de peso propio y de nieve y la de viento. 2a 2b Cabe indicar que las claves de los arcos no presentan patologías, y en que la nave central las fisuras apreciadas son mucho menores. También es importante indicar que todas las fisuras siguen un mismo esquema. Sin embargo, la forma presenta ciertas variaciones dependiendo del material que ha fallado primero, ya sea la fábrica o el mortero, esto se puede apreciar con claridad en la Figura 4. 3 4. MÉTODO UTILIZADO (1) El método que se presenta a continuación que ha sido desarrollado en la Tesis Doctoral de uno de los autores de este artículo (1) se encuentra en un rango “Elástico Lineal”, por considerar que siempre nos movemos en valores que se encuentran dentro de dicha rama del diagrama si bien en el momento que se supera la resistencia a tracción de la fábrica, se reconoce la separación de los nodos. La finalidad es obtener patrones de fisuración de los modelos y confirmar que resulta perfectamente factible la aplicación directa de los métodos lineales. Este razonamiento sustentado claramente por algunos investigadores (2) (3) (4), no es, sin embargo, aceptado por otros (5) (6) que entienden como necesario considerar métodos de tipo no lineal. El progreso de la fisura se realiza de modo manual y es un proceso iterativo. Considera dos aspectos centrales: la localización de la fisura y la determinación de la trayectoria de la misma. La localización de la fisura se realiza de acuerdo a los siguientes pasos: selección de toda la zona traccionada del modelo; selección de la zona traccionada que supera la σt ; selección de la zona que rompe primero; formación del primer grupo de fisuras; localización de las zonas menos tensionadas que no desaparecen de una etapa a otra; formación de fisuras en las zonas localizadas en el paso anterior. Mientras que la trayectoria que sigue la fisura está determinada por –el máximo valor– que se obtiene al realizar la integración de las fuerzas en las diferentes direcciones 4a 4b de los vectores que se encuentran en la cabeza de la fisura. A continuación se indican aspectos relevantes que se deben tener en consideración para seguir esta metodología: –– Los parámetros del comportamiento mecánico del material se deben conocer en su totalidad. En el caso de nuestro ejemplo se consideran los siguientes valores: γ = 18.000N/m3 (densidad); E = 5,70E + 09 N/m2; G = 2,30 E + 09 N/ m2 y ψ = 0,20 (coef. poisson). ––Para medir la resistencia a compresión de la fábrica se toma como límite el valor de 3,20 N/mm2 (32,00 Kg/cm2), en consecuencia se desprecia la contribución del material con excesivas compresiones por no ser capaz de soportar más esfuerzos. ––El material rompe cuando supera su resistencia de cálculo a tracción de 0,32 N/mm2 (3,20 Kg/cm2) y no se considera la existencia de la rama de ablandamiento. ––Las máximas tracciones se deben localizar en la cabeza de la fisura, nunca en los labios de la misma. 2a y 2b. Foto de la nave izquierda (A) y central (B). 3. Fisuras localizadas en el extremo superior del arco de la nave izquierda (A). 4a y 4b. Fisuras localizadas en el extremo superior de arcos de la nave derecha (C). Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 191-196, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.001 193 L. Calderón, J. Maristany 5. Especificación de la zona a analizar, extremo superior derecho de la nave derecha. ––La distancia entre fisuras se limita a la dimensión de la propia pieza de cerámica. 6. a) Modelo sin fisuración, b) Primera etapa de fisuración y c) Rotura completa. ––Las direcciones de las fisuras que se generan en el proceso de cálculo deberán ser perpendiculares a los vectores de las direcciones principales de tracción que las originan. 7. Representación de las deformaciones de los modelos A, B y C. ––Se permite que en un punto sobretensionado a tracción se forme una fisura y como máximo, dos. El ángulo que forman ambas se determina en la mayoría de los modelos por el sentido de los vectores de fuerzas. 5. HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS Las condiciones de contorno consideradas han sido las siguientes: las bases de los diferentes arcos están empotradas y las caras laterales están libres. También es importante indicar que en los modelos se incluyen: los dos forjados laterales en la nave central “B” y un forjado de la nave “C”, con elementos lineales. Los modelos desarrollados incluyen las tres naves que constituyen los pórticos transversales del edificio, sin embargo el proceso de fisuración se ha modelizado únicamente en la zona superior derecha de la nave derecha (Figura 5). Los programas que se han utilizado para el estudio de los modelos informáticos son: como pre y post procesador el programa GID2 y para la realización de los cálculos el programa Ram-Shell3 . De éste último se utiliza como tipo de análisis el “Estático Lineal” y se emplea una malla integrada por elementos finitos triangulares con 6 grados de libertad para representar la fábrica, mientras que para modelizar los forjados se utilizan elementos tipo barra. 5 7. RESULTADOS OBTENIDOS 6. DESCRIPCIÓN DE LOS MODELOS El modelo representa una de las paredes centrales del edificio, cuyo inter-eje entre pórticos es de 3,00m aproximadamente. La cubierta es de cerámica cuyo entramado de vigas es de madera con un inter-eje de 0,50 m. Cabe indicar que las paredes de los extremos se han modelizado con el espesor real equivalente al inter-eje entre pórticos. A B Los resultados obtenidos representan las diferentes etapas de fisuración consideradas, el primer modelo sin fisuras, el segundo modelo con un primer grado de fisuración y el tercero con la rotura completa de la pared, apreciándose sus esquemas en la Figura 6. En el gráfico “C” se puede distinguir con precisión la formación del patrón de fisuración final. C 6 El estado de carga utilizado en los modelos es el siguiente: cargas lineales verticales de “peso propio + nieve” en cubierta de 9.000 N/m (carga superficial de 3.000 N/ m2); cargas lineales horizontales de presión de viento de 1.600 N/m y de succión de 800N/m. Estas cargas se mantienen constantes a lo largo del proceso de fisuración. Desarrollado por © 2010 CIMNE International Center for Numerical Methods in Engineering. [email protected] En la evolución de los gráficos de las deformaciones se puede apreciar como al entrar en carga la pared, ésta tiende a desplazarse hacia la derecha y hacia abajo dando lugar a tracciones muy localizadas. A medida que la fisura aumenta, como era de esperar, las deformaciones de dicha zona también aumentan de modo muy acelerado (ver Figura 7). 2 Programa desarrollado por © 20012009 Compass Ingeniería y Sistemas S.A. 3 194 A B C 7 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 191-196, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.001 Análisis de las fisuras del Celler Cooperativo de Rocafort de Queralt Cracking study of the “Celler Cooperativo” in Rocafort de Queralt Para una mejor interpretación de los resultados, se ha representado la dirección de los vectores principales de la siguiente manera: el color negro para las compresiones y el color gris para las tracciones. Si comparamos los resultados del recorrido de los vectores de las direcciones principales “Sii”, de los tres modelos de la Figura 8, se puede apreciar como las compresiones se canalizan con mayor intensidad a lo largo del recorrido del arco interior, tal como era de esperar en el comportamiento de un arco. En el gráfico “C”, en cambio, la pared llega a experimentar una relajación muy notoria y también se puede apreciar la presencia de nuevas fisuras. En los modelos de las fuerzas “Nx”, de la Figura 10, se puede apreciar una gran concordancia con los modelos anteriores. Estos gráficos de fuerzas se representan con una cromática que incluye dos gamas: una gama de colores cálidos (amarillo y rojo) que simbolizan compresiones y una gama de colores fríos (verde y azul) que representan tracciones. A B C A B C A B C Es importante indicar que a medida que se desarrolla la fisuración se intensifican las zonas traccionadas existentes en el modelo “A”, sin embargo, no llegan a superar a las tracciones que se producen en el sentido opuesto. Si analizamos ahora el recorrido de las direcciones de los vectores principales “Si”, de los modelos de la Figura 9, podemos apreciar como aparecen tracciones concentradas principalmente en la zona superior derecha y en la zona en que se ubica la primera viga de madera “A”. En este caso las tensiones que se originan son superiores al 10% de la resistencia a compresión de la fábrica, dando lugar, por lo tanto, a las primeras fisuras. La existencia de éstas origina que la pared pierda rigidez y con ello, a igualdad de carga, acelera considerablemente su deformación. En el gráfico “B” se observa con claridad como en las cabezas de las fisuras se producen sobre-tensiones que pueden hacer posible el colapso de dicha zona de la pared. 8. Representación de los vectores de las tensiones principales “Sii” de los modelos A, B y C. 9. Representación de los vectores de tensiones principales “Si” de los modelos A, B y C. 10. Representación de las fuerzas en la dirección “Nx” de los modelos A, B y C. 11. Comparativa entre las fisuras reales (A) y el patrón de fisuración resultante (B). 8 9 10 8. CONCLUSIONES Las conclusiones que se pueden obtener son las siguientes: a. El método utilizado para la obtención de patrones de fisuración proporciona resultados fiables (por supuesto teniendo en con- A B Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 191-196, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.001 11 195 L. Calderón, J. Maristany sideración los parámetros indicados en el punto-4), tal como se puede comprobar en la Figura 11, en el que se comparan la fisura real con el resultado del modelo informático, constatando así que el resultado corresponde con bastante precisión a la realidad. A b. Los patrones de fisuración de la pared “SI” se pueden obtener con bastante precisión utilizando un método basado en una teoría elástico lineal, tal como el que se expone en este artículo. Pero “NO” se puede utilizar en el caso de querer determinar las características mecánicas del material, ya que para su aplicación estos datos son indispensables. B c. Los recorridos de las grietas reales difieren una de otra, tal como se observa en la Figura 12, a causa de la diferencia de resistencia de los materiales que forman la pared. Lógicamente, rompe primero el de menor resistencia: mortero (A), aunque en alguno de los casos rompe incluso la fábrica (B, C y D). C D 12 d. Sin embargo, y de modo general, coincide que la fisura se inicia en el lado derecho del apoyo de la primera viga y termina en el lado superior derecho del primer hueco, tal como ocurre con el patrón de fisura obtenido en este estudio. 12. Comparativa de algunos arcos, localizados en la misma zona de análisis. BIBLIOGRAFÍA (1) Calderón, L.: Estudio sistemático de los apeos en paredes de obra de fábrica, con especial atención a la fisuración y a los mecanismos de colapso. Tesis Doctoral, Barcelona, Departamento de Estructuras de la Escuela Técnia Superior de Arquitectura de Barcelona-UPC, 2009. (2) Cecchi, A. y Sab, K.: “A multi-parameter homogenization study for modeling elastic masonry”. European Journal of Mechanics A/Solids, 21, 2002, pp. 249-268. (3) Kong C. 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ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.001 Informes de la Construcción Vol. 64, 526, 197-206 abril-junio 2012 ISSN: 0020-0883 eISSN: 1988-3234 doi: 10.3989/ic.11.007 Análisis de métodos para evaluar el refuerzo a esfuerzo cortante con CFRP en vigas de hormigón armado Method of analysis to evaluate the CFRP ShearStrengthened in Reinforced Concrete C. Parra(*), E. Martínez-Conesa(*), M. Valcuende(**), A. Garrido(*) RESUMEN SUMMARY En este trabajo de investigación se comparan diferentes modelos de cálculo de refuerzo a esfuerzo cortante mediante polímeros reforzados con fibras de carbono (CFRP) clasificados según el modo de fallo. En el diseño del refuerzo se tiene en cuenta la modificación del comportamiento de la viga por el refuerzo. Los estudios muestran que siempre que sea posible, la dirección principal de las fibras debe ser perpendicular a las fisuras de cortante. La contribución del refuerzo a la resistencia a cortante de la viga depende de los estribos de acero existentes en la viga original. Cuando aumenta el espesor del refuerzo la resistencia a cortante de la viga se incrementa. Esta relación tiende a ser lineal cuando la viga no está fisurada. Por último indicar que tanto el ángulo de inclinación de las fisuras, como el cortante resistido por el refuerzo, dependen del ángulo de inclinación de las fibras. Different models of shear-strengthened calculation by means of Carbon FiberReinforced Polymer (CFRP) are compared in this investigation works classified according to the way of failure. We take into account the modification of the behavior of the beam for the reinforcement in its design. The surveys show that as long as it is possible the main direction of the fibers must be perpendicular to the shear crakc. The contribution of the reinforcement to the resistance to shear-strengthened of the beam depends on the steel stirrups in the original beam. When the reinforcement strips thickness increases the resistance to shear-strengthened of the beam also increases. This relation tends to be lineal when the beam is not cracks. At last we must state that both the inclination angle of the crack and the shear-strengthened resisted by the reinforcement depend on the inclination angle of the fiber. 605-2 Palabras clave: Rehabilitación; refuerzo con fibras; esfuerzo a cortante; hormigón; fibra de carbono. Keywords: restoration; strengthened with fiber; shear-strengthened; concrete; carbon fiber. (*) Universidad Politécnica de Cartagena, Cartagena (España) (**) Universitat Politècnica de València, Valencia (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (C. Parra) Recibido/Received: 29 dec 2011 Aceptado/Accepted: 09 aug 2011 C. Parra, E. Martínez-Conesa, M. Valcuende, A. Garrido 1. INTRODUCCIÓN Actualmente, según el Ministerio de la Vivienda existen en España más 25 millones de viviendas. De ellas, la mitad supera los 30 años de antigüedad y cerca de 6 millones superan los 50 años. Este gran parque inmobiliario necesita diversas actuaciones de intervención, bien sea para asegurar la seguridad o para permitir adaptar su uso a nuevas necesidades. El refuerzo de estructuras de hormigón armado mediante materiales compuestos, en especial mediante polímeros reforzados con fibras (FRP), tiende a sustituir a sistemas de intervención más tradicionales, como los refuerzos mediante encolado de bandas de acero (1, 2). De hecho es posible encontrar una gran variedad de productos comerciales basados en materiales compuestos FRP en la industria de la construcción: los tendones de ARAPREE ® de SIREG, las varillas tipo POLYSTAL ® de POLYSTAL GmbH (Alemania), los laminados unidireccionales de fibra de carbono tipo CARBODUR ® y WRAP ® de SIKA (Suiza), las varillas tipo SPIFLEX ®™, los tendones JONC J.T. ® y el tejido TFC ® (Francia). En este trabajo se realiza un análisis de diferentes modelos de cálculo de refuerzo con FRP a cortante, cuyos resultados no son siempre convergentes. Así, Triantafillou (37), Deniaud y Cheng (8). Khalifa y Nanni (9-11) estiman que la efectividad del refuerzo a cortante depende principalmente del mecanismo de fallo, y basan su modelo analítico en un factor de eficiencia. Malek y Saadatmanesh (12, 13) plantean una formulación basada en la compatibilidad de deformaciones entre el tejido de refuerzo y la viga de hormigón en estado fisurado, proponiendo un método iterativo para conocer el ángulo de inclinación de las fisuras. 1.1. Antecedentes En las últimas décadas ha surgido un interés especial en la búsqueda de materiales con características apropiadas para los proyectos arquitectónicos, donde es necesaria la aplicación de materiales resistentes y duraderos. A partir de la década de los noventa, la investigación experimental en relación al Tabla 1. Clasificación del refuerzo según el Japan Concrete Institute Técnica de reparación Objetivo del Refuerzo Flexión Refuerzo por adherencia Cortante Compresión Prevención del deterioro 198 Ápliaciones Pilares (puentes, edificios), Vigas (puentes), vigas, Forjados, chimeneas Pilares (puentes, edificios), Vigas (puentes), vigas, Forjados, chimeneas Pilares (puentes, edificios) Chimeneas, túneles, postes comportamiento estructural de los FRP como refuerzo en estructuras de hormigón, ha tenido un avance significativo (14-16). Entre 1996 y 1998 se generalizó en Japón el término Continuous Fiber Sheets para designar a los productos usados en la construcción que contengan fibras continuas, tejidos y tendones, preimpregnados con una resina superficial (17, 18), tal como se indica en la Tabla 1. A finales de 1999 el Subcommittee 440F del American Concrete Institute (19) generaliza la clasificación anterior y adopta tres campos principales de aplicación: a.Rehabilitación: recuperación de la resistencia de la estructura, donde se encuentre comprometida la seguridad local o global debido a la degradación. b.Refuerzo: refuerzo estructural de elementos para la corrección de anomalías originadas por deficiencias de proyecto o de la capacidad portante por un aumento en la acciones. c.Sísmico: situaciones de aumento a la resistencia a acciones sísmicas, por medio de la ductilidad y de la resistencia a cortante de los elementos estructurales, permitiendo de este modo la disipación de la energía y un aumento en la capacidad de deformación. En Europa, a finales de 1996, se formó el “FIB Task Group 9.3: FRP (Fiber Reinforced Polymer) Reinforcement for Concrete Structures”. En términos generales, se observa que a nivel internacional en la edificación los sistemas de refuerzo basados en FRP del tipo laminado y tejido flexible, son los más estudiados para el caso de estructuras de hormigón reforzadas exteriormente. 1.2. Aplicaciones Según Meier (14), la primera aplicación de un sistema de refuerzo con FRP sucedió en Europa, en el puente “Kattenbush Bridge” (Alemania) entre 1986 y 1987, donde se utilizaron 20 tiras de un laminado polimérico reforzado con fibras de vidrio (GFRP), y desde 1991 unas 250 estructuras fueron reforzadas en Suiza con laminado polimérico reforzado con fibras de carbono (CFRP), correspondiendo a cerca de 17.000 Kg de material compuesto, sustituyendo a un equivalente de 510.000 Kg de acero. En Alemania y Suiza, la publicación de los primeros documentos de homologación y recomendaciones de proyecto de sistemas laminados de CFRP (3, 20-22), aumentó la confianza a nivel de producción, proyecto y aplicación. En Grecia, la aplicación de los laminados se extendió a la rehabilitación de edificios de carácter histórico (3, 4), y en Italia, al refuer- Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 197-206, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.007 Análisis de métodos para evaluar el refuerzo a esfuerzo cortante con CFRP en vigas de hormigón armado Method of analysis to evaluate the CFRP Shear-Strengthened in Reinforced Concrete zo frente a esfuerzos sísmicos de fábricas y forjados (23). En Japón los sistemas de refuerzo de FRP se desarrollan a finales de los años 80, y son aplicados por primera vez en 1992 en el proceso de refuerzo y confinamiento de elementos en un puente en Tokio (24). La reconstrucción de la ciudad de Kobe, después de haber sido devastada por el sismo de Hanshin en Enero de 1995, es un ejemplo de la importancia de este tipo de materiales en la reparación y refuerzo estructural (18). Priestley (25) se refiere a otras situaciones de revestimiento exterior de pilares de puentes y edificios, para aumentar su capacidad a cortante en casos de refuerzo a sismo. Los primeros ejemplos de rehabilitación de puentes en EE.UU. con mantas de CFRP fueron llevados a cabo en 1994 por Chajes et al. (26). La primera aplicación en España del sistema de refuerzo se llevó a cabo en el puente del Dragó en Barcelona en 1996. Como consecuencia del impacto de un vehículo en la viga de borde, la totalidad de la armadura longitudinal del centro del vano resultó seccionada. Por razones de seguridad estructural y de adecuado comportamiento en servicio, el puente tuvo que ser reforzado con urgencia. Debido a los mayores plazos de ejecución y medios auxiliares requeridos en opciones alternativas estudiadas, se seleccionó la aplicación del refuerzo con materiales compuestos como la más adecuada para la reparación de la estructura. 2. MODELOS DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO A CORTANTE DE VIGAS DE HORMIGÓN CON CFRP 2.1. Formulación de Thanasis Triantafillou Triantafillou se ha basado en los códigos de diseño en los cuales, para el diseño a cortante de vigas de hormigón armado se supone que la resistencia total está dada por la suma de dos términos: la acción de distintos mecanismos resistentes en el hormigón; y la acción del refuerzo interno. Propone un modelo analítico para obtener la contribución del refuerzo a la resistencia a cortante de la pieza, basado en un factor de eficiencia que depende del mecanismo de fallo. En la Figura 1 se ilustra el mecanismo de transferencia de esfuerzos propuesto, así como la distribución simplificada de tensiones normales a lo largo de una fisura. En la ecuación [1] se evalúa el cortante soportado por el refuerzo: [1] Vfrp = 0,9 γ frp 1 ⋅ ρfrp ⋅ E frp ⋅ ε frp ⋅b w ⋅d ⋅ 1 + ⋅ sin θ frp tan α donde, Vfrp es la resistencia a cortante del refuerzo de CFRP; γfrp es el coeficiente de seguridad para el refuerzo. Se recomienda tomar 1,15 para CFRP, 1,20 para AFRP y 1,25 GFRP; ρfrp, es la relación del área del refuerzo; Efrp es el módulo de elasticidad del refuerzo de FRP; εfrp es la deformación efectiva del refuerzo de FRP; bw es la anchura mínima de la sección a lo largo del canto útil; α es el ángulo formado por los estribos y la dirección longitudinal de la viga; θfrp es el ángulo formado por la dirección principal de las fibras y la dirección longitudinal de la viga, medida en sentido horario. 1 1. Distribución de tensiones en una zona de fisura. 2.2. Formulación de Malek y Saadatmanesh Amir M. Malek y Hamid Saadatmanesh (12) observaron que el ángulo de fisuración se modifica cuando se añade a la viga CFRP. Se determina el efecto que el tejido tiene en la capacidad a cortante de la viga, y en el ángulo de fisuración. Una vez determinado el ángulo de fisuración, se calcula el cortante soportado por la viga mediante las ecuaciones de equilibrio y compatibilidad de deformaciones. La resistencia a cortante de las vigas ordinarias de hormigón armado se calcula basándose en la analogía de la celosía, asumiendo que el hormigón sólo resiste compresiones. El ángulo de inclinación de las fisuras se obtiene mediante la ecuación [2]: [2] θc = arctan ε x − ε1 εy − ε2 donde, x es la dirección longitudinal de la viga; y es la dirección perpendicular a x; 1 es la dirección principal perpendicular a 2; 2 es la dirección principal paralela a la fisura. Considerando las tensiones que actúan en la viga y usando las ecuaciones de equilibrio, la tensión normal en el hormigón (fc), la tracción en el armado longitudinal del acero y en el refuerzo de material compuesto (ΔN) se obtiene como se indica en las ecuaciones [3] y [4]. [3] [4] fc = V bv ⋅ hv ⋅ sin θc ⋅ cos θc ∆N = V tan θc Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 197-206, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.007 199 C. Parra, E. Martínez-Conesa, M. Valcuende, A. Garrido dónde, V es el cortante considerado en la sección; bv es el ancho de la sección encerrada por los estribos; hv es el alto de la sección encerrada por los estribos; θc es el ángulo de inclinación de las fisuras. 2.3. Formulación de Deniaud y Cheng Esta formulación evalúa la capacidad a cortante de las vigas usando una combinación del método de las tiras (8) y el método de fricción a cortante (19). El método de la fricción determina que la resistencia a cortante está controlada por el plano más débil de entre todos en los cuales puede ocurrir el deslizamiento. Usando este método, la ecuación general para obtener la resistencia a cortante de una pieza con ángulo de fisuración θc es la indicada en la ecuación [5]. [5] Vni=0,25·k2·bwn·h·tanθc+Tv·ns dónde el valor de k se indica en la ecuación [6]; bwn y h son el ancho del nervio y el canto total de la viga, respectivamente; Tv es la tracción en los estribos; y ns es el número de estribos que cruzan el plano de fallo. El factor k se toma usualmente como 0,5 para hormigón de resistencia normal. Sin embargo, según Loov y Peng (27), el factor k debe ser reducido cuando la resistencia del hormigón aumenta, proponiendo la siguiente relación basándose en ensayos de piezas de hormigón con resistencia entre 20 y 100 MPa. [6] k = 2,1· 10f’Pa -0,4 c 6 Según Tozser y Loov (8), considerar solamente como área de hormigón que participa en la fricción bwn· h para vigas en T es muy conservativo, sugiriendo aproximar el área del ala que interviene en el método con un ángulo de 45º. Para obtener la contribución a cortante del CFRP se rescribe la ecuación [5] incluyendo la contribución del refuerzo de CFRP y la parte del ala de la viga, obteniéndose la ecuación [7]. [7] 0,25 2 c' ( cf tan θ f n cw tan θ w ) v s frp dónde Acf es el área efectiva a cortante del ala; Acw es el área del nervio; y Vfrp es la contribución del tejido de fibras. Cuando el tejido es adherido de forma continua, Vfrp es el indicado en la ecuación [8] [8] Vfrp = dfrp ⋅ t ⋅ E frp ⋅ ε max ⋅RL tan θw dónde, dfrp es el canto del nervio de la viga adherido al tejido de fibras; t y Efrp son el espesor y el módulo de elasticidad del refuer200 zo, respectivamente; θmax es la deformación máxima en el tejido; y RL es la relación entre la longitud que continua adherida en el fallo y la longitud de adhesión inicial. Cuando se aplican bandas de tejido discontinuas para reforzar la viga, la contribución del refuerzo a la resistencia a cortante es la indicada en la ecuación [9]. [9] dónde Wfrp y sfrp son el ancho y el espacio entre las bandas de CFRP, medido perpendicularmente a la dirección principal de las fibras; y θfrp es el ángulo formado por la dirección principal de las fibras y la dirección longitudinal de la viga. Para obtener la resistencia a cortante de la pieza hay que encontrar el plano más débil de entre todos los posibles planos de fallo. Para esto, los autores desarrollaron un software, encontrando que εmax toma un valor aproximado de 0,004 (los resultados de los ensayos fueron entre 0,00468 y 0,00536), RL de 0,85 (entre 0,891 y 0,851), θw de 25º (entre 25,2º y 45,4 º), y θf de 15º (entre 15,3º y 24,5º). 2.4. Método de Chaallal, Shahawy y Hassan En este método se correlaciona la deformación en el refuerzo con la relación de refuerzo a cortante total, consistente en estribos y CFRP. Según este estudio, el refuerzo también produce un incremento en la ductilidad de la pieza, concluyéndose que existe una combinación óptima de estribos y capas de CFRP (28). Para obtener la contribución del refuerzo a la resistencia a cortante de la viga, se usa el modelo de bielas y tirantes. La contribución del tejido a la capacidad a cortante de la viga se define en la ecuación [10]. [10] A Vf = f ⋅ f ⋅ Ef + εeff ⋅ df sf donde Af es el área de CFRP igual a (2·Nwf) donde N es el número de capas de tejido; t es el espesor de cada capa; wf el ancho del material; θeff es la deformación efectiva del refuerzo; df es la distancia desde la parte superior de la pieza al refuerzo; y sf es el espacio entre las tiras de refuerzo. Tal y como se índica en las ecuaciones [11] y [12]. [11] [12] Af = 2 ⋅ N ⋅ tc + wf tf = tc ⋅ N Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 197-206, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.007 Análisis de métodos para evaluar el refuerzo a esfuerzo cortante con CFRP en vigas de hormigón armado Method of analysis to evaluate the CFRP Shear-Strengthened in Reinforced Concrete El factor f se obtiene mediante ensayos, basados en que la contribución del refuerzo a la resistencia a cortante es la diferencia entre la resistencia a cortante de la viga reforzada y la resistencia a cortante de la viga original tal como se indica en la ecuación [13]. 2 [13] 1+2· 12 a d (1000 · ρtot - 0,6) si f= 1,00 si 1+2· 12 1+2· a d 12 + (1000 · ρtot - 0,6) ≤ 1 a d + (1000 · ρ - 0,6) > 1,00 tot Modo de rotura I (si rEf≤0,70): Se propone un coeficiente de rotura según los resultados experimentales de Triantafillou, modificado, que toma como valor el indicado en la expresión [18]. [18] donde a es la luz a cortante y d el canto útil. R = 0,5622( ρf Ef ) - 1,2188 ( ρr Ef ) + 0,778 2.5. Formulación de A. Khalifa y A. Nanni Modo de rotura II (si rEf ≤ 0,70): coeficiente de reducción por fallo según el modo 2. El fallo por despegue depende la longitud efectiva de anclaje determinada en primer lugar: Khalifa y Nanni (9, 10, 11) toman la metodología del ACI proponiendo que la resistencia nominal a cortante de una sección hormigón armado según la ecuación [14] Vn = Vc + Vs+Vf [14] donde Vc es la resistencia a cortante del hormigón, Vs es la resistencia cortante del acero y Vf es la contribución al cortante del CFRP. La resistencia nominal a cortante se obtiene multiplicando el valor anterior por un coeficiente φ, que toma el valor de 0,85 para la contribución del hormigón y las barras de acero y de 0,70 para la contribución al cortante del CFRP [15]. [15] φVn = 0,85 (VC +Vs) + 0,7Vf La expresión para calcular la contribución del CFRP es similar a la propuesta por el código ACI para tener en consideración la contribución de las barras de acero [16]: [16] Vf = Af Ff e (sinß + cosß)dr ≤ 2 √f’c bw d -Vs sr 3 En la expresión anterior Af es el espesor total de la lámina; sf es la separación entre bandas; wf es el espesor de las láminas. La separación entre bandas está limitada (Figura 2) para evitar una fisuración excesiva, de modo que la separación máxima debe ser menor que la indicada en [17]. [17] 2 2. Dimensiones empleadas para definir el área de FRP en bandas a 90º y con un ángulo b. (Khalifa y Nanni, 2000). 3. Estado de cargas de la viga tipo para comparación entre métodos de diseño con CFRP y esquema de refuerzo. Wfe = dr – Le si las láminas envuelven en forma de U la viga Wfe = dr – 2Le si las láminas están pegadas solamente a los lados de la viga La expresión final para el coeficiente de reducción R, para el modelo de fallo controlado por el despegue del CFRP es el dado por la expresión [19]. 3. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Se analizan los resultados de los modelos que estiman la resistencia a esfuerzo cortante de vigas de hormigón reforzadas con CFRP. Se considera que el cortante es soportado por el hormigón, los estribos de acero, y el tejido de fibras. Para llevar a cabo la comparación de los métodos, se han realizado cálculos sobre un modelo patrón de viga, de 300 mm x 500 mm de sección transversal, que recoge la mayor parte de las características de los modelos. Las características geométricas de la viga tipo, así como las cargas aplicadas se muestran en la Figura 3 y en las Tablas 2 y 3. Sf ≤ wf + d/4 No obstante Khalifa y Nanni observaron que la disposición de bandas en U como refuerzo a cortante mejora la eficiencia del refuerzo cuando la adherencia es un factor crítico de diseño. Por otra parte la resistencia efectiva del CFRP es menor que su resistencia nominal y puede estimarse aplicando un coeficiente R a la resistencia nominal, que depende del modo de rotura. 3 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 197-206, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.007 201 C. Parra, E. Martínez-Conesa, M. Valcuende, A. Garrido y Khalifa consideran un ángulo de fisuración fijo de 45º. Deniaud y Cheng no indican como calcular el ángulo exacto pero permiten variaciones del mismo entre 25,2º y 45,4º, que es el intervalo de ángulos de fisuración que obtuvieron en sus ensayos. Chaallal, Shahawy y Hassan no consideran una posible variación en el ángulo de fisuración. Khalifa y Nanni consideran que el ángulo de fisuración se limita mediante la colocación lo suficientemente próxima de las bandas de modo que la fisura siempre es cosida. Tabla 2. Geometría de la sección y características de los materiales Recubrimiento d’ = 3 cm Altura de la sección encerrada por los estribos hν = 0,44 m Ancho de la sección encerrada por los estribos bν = 0,24 m Cuantía armadura de tracción As = 8,04 cm² Cuantía armadura de compresión A’s = 4,02 cm² Área de la sección de los estribos Aν = 1,57 cm² Separación de la armadura transversal sν = 0,15 m Nº de estribos que cruzan un plano de fallo nss = 1 Ángulo que forman los estribos α = 90,00º = 25 MPa Resistencia característica del hormigón a compresión fck Resistencia característica del hormigón a tracción fctk = 3,16 MPa Módulo de elasticidad del hormigón εc Deformación máxima del hormigón ecu = 0,0035 Límite elástico del acero fyd = 410 MPa Ángulo de fisuración de la sección θc = 38,68º = 27900 MPa Tabla 3. Geometría del refuerzo de CFRP Espesor del laminado Ángulo que forman la dirección principal de las fibras y el eje de la viga en sentido horario Ángulo que forman la dirección principal de las fibras y el eje de la viga en sentido anti-horario Separación entre las capas de tejido según el eje de la viga t = 1,00 mm β = 45,00º θ = 135,00º sf = 1,00 m Ancho de la capa de tejido wf = 0,50 m Módulo de elasticidad longitudinal del laminado Ef = 155000 MPa Módulo de elasticidad transversal del laminado Et = 4000 MPa Módulo de cizalladura del laminado Glt = 6500 MPa Deformación máxima del laminado εmax = 0,004 Relación entre la longitud que continua adherida tras el fallo y la longitud inicial Resistencia característica de las fibras en dirección normal a la fisura Coeficiente de Poisson de las fibras Coeficiente de seguridad del laminado RL = 0,851 fpu = 105 MPa νfrp = 0,35 γfrp = 1,15 Se ha decidido realizar el estudio con bandas para que la comparación entre métodos sea más homogénea, pues a pesar de la mejora en el comportamiento adherente de las láminas envolventes el comportamiento de sistemas como láminas depende de la orientación de las fibras en la matriz cementante. 3.1. Ángulo de fisuración de la Pieza 4. Trayectorias típicas de fisuras de cortante en una viga de hormigón armado. 5. Varición del ángulo de fisuración frente a la cuantía de armadura transversal dispuesta. (Malek y Saadatmanesh). En la práctica real, se suele adoptar de forma simplificada un valor de 45º, lo cual se aleja bastante de la realidad física (29). Malek y Saadatmanesh, basándose en las ecuaciones de equilibrio de fuerzas y compatibilidad de deformaciones, presenta un método para estimar el valor de θc. Según Malek y Saadatmanesh, en una viga de hormigón armado el ángulo de fisuración permanece constante hasta que los estribos alcanzan su límite elástico. Una vez alcanzado, el ángulo de fisuración decrece provocando una fisura mayor. Sin embargo en vigas reforzadas con CFRP, antes y después de que los estribos alcancen su límite elástico, el ángulo de fisuración crece cuando aumenta el espesor del refuerzo (Figura 5), considerando un espesor de refuerzo constante de 1 mm y una cuantía de armadura transversal dispuesta que varía entre 1,90 y 22,60 cm². Las fisuras de cortante siguen la dirección de las bielas de compresión en un ángulo θc variable a lo largo del eje longitudinal de la pieza (Figura 4). Algunos autores indican que si la dirección de las fisuras fuera conocida, las fibras se podrían adherir en la dirección más efectiva (29). Sin embargo para otros este aspecto no es relevante, así Triantafillou 5 Los experimentos realizados por Malek y Saadatmanesh muestran que el cortante soportado por el refuerzo antes de la fisuración de la viga es prácticamente insignificante. Una vez que se produce la fisuración, el hormigón no resiste prácticamente nada de tracción, lo cual produce que tanto el armado interno como el externo tengan que soportar una tracción mayor. La deformación del hormigón crece y debido a que la tensión tangencial es proporcional a la máxima deformación del hormigón, el cortante soportado por el refuerzo, crece. 3. 2. Orientación de las Fibras de CFRP 4 202 Directamente relacionado con el ángulo de fisuración, la orientación con la que se colocan las fibras del refuerzo es un factor a tener en cuenta para el diseño a cortante de refuerzos de CFRP. Considerando un re- Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 197-206, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.007 Análisis de métodos para evaluar el refuerzo a esfuerzo cortante con CFRP en vigas de hormigón armado Method of analysis to evaluate the CFRP Shear-Strengthened in Reinforced Concrete fuerzo constante de 1 mm de espesor a cada lado y una cuantía de armadura transversal dispuesta de 10,47 cm²; (estribos de 10 mm de diámetro separados 15 cm entre sí), en la Figura 6 se puede observar que si las fibras se colocan sensiblemente paralelas al eje longitudinal de la viga, (θfrp entre 0º y 20º), el ángulo que forman las fisuras (θc) se mantiene bajo. Cuando el ángulo de inclinación de las fibras crece también lo hace el de fisuración. Se observa un máximo en la gráfica entorno a 70º. En ese punto las fibras cruzan las fisuras de cortante. En el siguiente tramo (orientación de las fibras entre 70º y 100º) el ángulo de fisuración disminuye (fibras sensiblemente verticales). Si se colocan las fibras con un ángulo comprendido entre 130º y 160º, el ángulo de fisuración alcanza su valor mínimo (fibras paralelas a las fisuras). 6 Para todos los métodos de cálculo, los valores máximos de esfuerzo cortante resistido por el refuerzo se alcanza con las fibras dispuestas entre 40º y 50º (θfrp se mide en sentido horario). En ese punto la pieza presenta un ángulo de fisuración (θc) aproximado de 40º, lo que indica que las fibras son sensiblemente perpendiculares a las fisuras (Figura 7). La situación más desfavorable ocurre cuando el ángulo de orientación de las fibras se sitúa en torno a 130º, prácticamente paralelas a las fisuras. En esta situación el refuerzo resiste el mínimo de esfuerzo cortante. La variación del ángulo entre la dirección principal de las fibras y el eje de la viga hace que varíe el cortante resistido por el refuerzo de CFRP según los modelos de cálculo estudiados. Se observa que, en los resultados obtenidos, con la formulación de Triantafillou así como con la de Khalifa y Nanni los valores de inclinación de las fibras más allá de los 90º proporcionan valores de resistencia a cortante muy bajos, probablemente el método no está diseñado para calcular inclinaciones que no son coherentes con la lógica del cálculo estructural. Malek y Saadatmanesh, tienen valores, en torno al 60%, inferiores al obtenido aplicando el método de Deniaud y Cheng. Mención aparte merecen Chaallal, Shahawy y Hassan que no tienen en cuenta el factor de la orientación de las fibras para el cálculo. 7 3.3. Deformación en el tejido de CFRP Algunos investigadores consideran que la contribución a la resistencia a cortante del tejido de FRP depende de la deformación efectiva del tejido. Dicha deformación depende de las condiciones de adherencia entre el hormigón y el refuerzo, de la rigidez del refuerzo (área multiplicada por el módulo elástico) y del armado interno de la pieza. Es de esperar, en refuerzos llevados a cabo con materiales de mayor rigidez, una deformación efectiva menor y un modo de fallo controlado por el despegue del refuerzo y no por la rotura a tracción de las fibras (30). Por otra parte, en los materiales de módulo elástico más bajo, como es la fibra de vidrio, se necesitan grandes deformaciones para que se aproveche su resistencia total (Tabla 4). 6. Relación entre la orientación de las fibras y el ángulo de fisuración de la pieza. (Malek y Saadatmanesh). 7. Relación entre la orientación de las fibras y el esfuerzo cortante resistido por el refuerzo de CFRP. Tabla 4. Valores típicos de las propiedades de las fibras Módulo de elasticidad a tracción GPa Resistencia a tracción MPa Deformación axial máxima en rotura % (módulo bajo) Carbono tipo 1 170 1380 0,90 Carbono tipo 2 380 1720 0,40 Carbono tipo 3 760 2210 0,30 Vidrio (E-glass) 81 3450 4,88 Vidrio (S-glass) 89 4590 5,70 Aramida 83 3620 4,00 Aramida (módulo alto) 131 3620-4140 2,80 Aramida 186 3450 2,00 Tipo de fibra (módulo alto) (módulo muy alto) (alta tenacidad) (módulo muy alto) Para obtener la deformación del tejido los autores estudiados se postulan de dos formas distintas. Por una parte, Chaallal y Triantafillou, proponen expresiones basadas en los datos experimentales disponibles, obteniendo a partir de ellos ecuaciones ajustadas estadísticamente. Por otra parte, Triantafillou recomienda limitar el valor de ρfrp·Efrp a 0,40 GPa para determinar el área límite a partir del cual un incremento en el área de refuerzo deja de ser positiva. Khalifa y Nanni considera que el valor de ρfrp·Efrp condiciona el modo de fallo. Así, consideran que valores inferiores a 0,7 GPa pueden Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 197-206, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.007 203 C. Parra, E. Martínez-Conesa, M. Valcuende, A. Garrido 8 8. Cálculo de la deformación del CFRP para cada espesor de refuerzo dispuesto y cuantía de armadura transversal. 9. Relación entre el Cortante soportado por el tejido de CFRP y el espesor de tejido dispuesto. dan lugar a un fallo por rotura de la lámina y valores superiores pueden dar lugar a un fallo por adherencia. En la viga tipo que se está analizando el valor de ρfrp·Efrp es 1,03 GPa. Si se considera un valor del área del refuerzo tal que ρfrp·Efrp sea igual a 0,4 GPa se obtiene una contribución del refuerzo a la resistencia a cortante, sólo un 4 por ciento inferior a la obtenida con ρfrp·Efrp igual a 1,03 GPa. La limitación supone una reducción significativa del cortante soportado por el refuerzo. Como se observa en la Figura 10 una vez alcanzado un área máxima de refuerzo, aunque aumente el espesor del refuerzo, el cortante soportado por el tejido no aumenta, sino que disminuye. Por otra parte, Deniaud considera que el cortante soportado por las fibras depende de la deformación del tejido y no proponen expresiones para obtener dicha deformación. Considera una deformación admisible máxima en el tejido, obtenida experimentalmente, del 4 por mil (0,004). El Comité 440 del ACI recomienda como deformación límite en las fibras de carbono 0,004, mientras que el “Japan Building Disaster Prevention Association” recomienda 0,007. 3.4. Espesor del Tejido de CFRP Los métodos estudiados muestran que el cortante soportado por el tejido aumenta cuando crece su espesor (Figura 8 y 9). En el método de Triantafillou se llega a un valor máximo asociado a la limitación de deformación del tejido indicada por dicho investigador. El método de Challal, Shahawy y Hassan también considera dos limitaciones en la cuantía de refuerzo dispuesto. Con ellas el autor intenta evitar un fallo prematuro a compresión del hormigón. En primer lugar se limita la mejora del refuerzo al 33% del cortante soportado por la viga original y en segundo se limita la relación entre la rigidez del acero y la del refuerzo de CFRP a 2. En la gráfica de la Figura 10 se observa un punto de inflexión (2,4 mm de espesor de 204 refuerzo) a partir del cual se tienen en cuenta estas limitaciones. El método de Deniaud y Cheng resulta ser el que tiende a obtener una menor aportación a la resistencia del CFRP, mientras el de Malek y Saadatmanesh al igual que Khalifa son los que tienden a incrementar de manera más significativamente la influencia del espesor del laminado. 9 3.5. Armadura Transversal En la Figura 10 realizada considerando un refuerzo constante de 1 mm de espesor a cada lado y una cuantía de armadura transversal dispuesta desde 1,90 cm² (estribos de 6 mm de diámetro separados 30 cm) a 22,60 cm² (estribos de 12 mm de diámetro separados 10 cm), se muestra la relación entre la resistencia a cortante del refuerzo y la armadura transversal dispuesta. Se observa que el cortante soportado por el refuerzo de CFRP disminuye al aumentar el armado interno de la viga. Malek y Saadatmanesh basan su método en la compatibilidad de deformaciones de la viga original con las deformaciones que presentará la viga reforzada, por tanto, una viga fuertemente armada se deformará menos, luego necesitará menos colaboración del refuerzo ante un aumento de carga y por consiguiente de esfuerzo cortante y deformación. Deniaud y Cheng basan su método en los ensayos realizados. Tienen en cuenta la armadura transversal indirectamente al considerar el ángulo de fisuración de la pieza para calcular la contribución del refuerzo. Un aumento de la armadura transversal trae aparejado un au- Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 197-206, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.007 Análisis de métodos para evaluar el refuerzo a esfuerzo cortante con CFRP en vigas de hormigón armado Method of analysis to evaluate the CFRP Shear-Strengthened in Reinforced Concrete mento del ángulo de fisuración. Fisuras más verticales implican menos tensión tangencial, es decir, se moviliza menos la capacidad del refuerzo. Según el estudio de Chaallal, Shahawy y Hassan la contribución del material compuesto a la resistencia a cortante depende de los estribos de la viga original. Existe una combinación óptima de espesor de refuerzo y armadura transversal. Sin embargo parecen obviar la importancia de colocar las fibras en la dirección correcta y solo consideran la resistencia del refuerzo en el caso en el que estén orientadas verticalmente. 10 En definitiva los parámetros considerados en el cálculo de la contribución a la resistencia del esfuerzo cortante de CFRP difieren considerablemente entre los autores estudiados (Tabla 5). portamiento de la viga por el refuerzo, y calcular previamente el ángulo de fisuración. De las investigaciones consultadas, solo Khalifa y Nanni cuantifican el primer aspecto y Malek y Saadatmanesh el segundo. 3) La dirección principal de las fibras debe ser sensiblemente perpendicular a las fisuras de cortante. Si esta con Figuración no es posible se recomienda una disposición vertical de las fibras. 4) El ángulo de inclinación de las fisuras y el cortante resistido por el refuerzo, dependen del ángulo de inclinación de las fibras. Cuando las fibras se orientan formando un ángulo de 130º, el cortante soportado por el refuerzo es máximo debido a que en este caso las fisuras son prácticamente perpendiculares a las fibras. 5) Todos los investigadores estudian cómo influye la deformación del refuerzo en sus modelos de cálculo, por tanto es un factor a tener en cuenta para el diseño de refuerzos. Los resultados obtenidos aplicando el modelo de Triantafillou y Chaallal tienden a obtener menores resistencias que el resto, Malek y Saadatmanesh se basan en la compatibilidad de desplazamientos para elaborar su método, y Deniaud y Cheng toman un valor constante, con un buen ajuste a los valores experimentales obtenidos. 10. Cálculo del incremento de esfuerzo cortante resistido por la viga tipo. Tabla 5. Comparación entre los modelos de cálculo estudiados Ángulo de fisuración Orientación de las fibras de CFRP Deformación del tejido de CFRP (2) Limitación de la cuantía de CFRP (2) Espesor del refuerzo de CFRP (2) Armadura transversal Formulación de Formulación de Formulación de Formulación de Formulación de Thanasis C. Triantafillou Malek y Saadatmanesh Deiaud y Cheng Chaallal, Shanawy y Hassan Khalifa y Nanni √(1) √ – √ √ – √ √ – – – – – – √ – √ – – – – – √ √ – √ – – √ √ Incluye el ángulo de fisuración mediante datos experimentales. Además Thanasis y Triantafillou han propuesto cambier el factor (1+cotagα) que figura en este artículo por (cotagθ+cotagα) para recoger este efecto. (2) La deformación del tejido, la limitación en la cuantía del refuerzo y un límite en su espesor máximo están íntimamente ligados, al recoger implícitamente múltiples efectos como el despegue de láminas. (1) 4. CONCLUSIONES Con el desarrollo de este trabajo de investigación del estudio del refuerzo a esfuerzo cortante de vigas de hormigón armado mediante refuerzo de CFRP se pueden deducir las siguientes conclusiones: 1) El refuerzo a cortante de vigas de hormigón armado con CFRP es un fenómeno complejo, afectado por múltiples variables que recogen sólo parcialmente los distintos modelos, no obstante el comportamiento a cortante mejora en todos los casos observados gracias a la adhesión de polímeros reforzados con fibras de carbono (CFRP). 2) En el diseño del refuerzo se tendrá que tener en cuenta la modificación del com- 6) La contribución del refuerzo a la resistencia a cortante de la viga depende de los estribos de acero existentes en la viga original. Así, el refuerzo es menos efectivo cuando la viga está fuertemente armada a cortante. 7) La resistencia a cortante de la viga reforzada se incrementa cuando lo hace el espesor del refuerzo. Esta relación es casi lineal cuando la viga no está fisurada. Según Triantafillou dado el refuerzo interno de la viga, existe un espesor óptimo para el cual el incremento que se produce en la resistencia a cortante es máximo. Se necesitan ensayos, para cada tipo de sección, para obtener la relación existente entre el incremento en la resistencia a cortante, el refuerzo interno, y el refuerzo externo, obteniéndose a partir de ésta el espesor óptimo. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 197-206, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.007 205 C. Parra, E. Martínez-Conesa, M. Valcuende, A. Garrido BIBLIOGRAFÍA (1)Escudero, D.: “Materiales Compuestos. Aplicaciones”. Informes de la Construcción, vol. 52, n.º 472 (2001), pp. 45-52. (2)Recuero, A.; Gutiérrez, J.; Miravete, A. y Cuartero, J.: “Refuerzo de estructuras con composites avanzados”. Informes de la Construcción, vol. 49, n.º 452 (1997), pp. 39-50. (3)Triantafillou, T. C. & Fardis, M. 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Para ello, se ha realizado una revisión bibliográfica de la normativa, la documentación científica, las guías y demás recomendaciones en este ámbito, y se ha efectuado un inventario fotográfico que recoge las medidas de restauración observadas en las diferentes vías. Gracias a una encuesta fotográfica y al posterior análisis de la percepción del público de las diferentes medidas de integración, se han identificado las variables medioambientales clave en la integración de las autopistas en el paisaje, los aspectos de diseño más adecuados y las medidas de integración paisajística más efectivas. In the present work the objective is to analyze the landscaping integration measures commonly used in Spanish highways. In order to achieve this objective a review of main normative, scientific documentation, guidelines and handbooks in this framework was carried out. Furthermore, a photographic inventory and a survey aimed at knowing the public perception of different road landscaping techniques were done. The survey results analysis allowed us to identify key environmental variables in highway landscaping, adequate design techniques and the efficacy of the landscaping measures studied. 113-115 Palabras clave: Paisaje; preferencias; público; integración; autovías/autopistas. Keywords: Landscape; preferences; public; integration; highways. (*) TRANSyT - Universidad Politécnica de Madrid. Madrid (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (B. Martín) Recibido/Received: 07 apr 2011 Aceptado/Accepted: 07 jun 2011 Publicado online/ Published online: 09 apr 2012 B. Martín, M. Loro, R. M. Arce, I. Otero 1. Introducción Las carreteras no solo son vías de transporte, sino que constituyen un elemento estructural del paisaje (1) y un medio a través del cual el individuo entra en contacto con el mismo (2) (3). Así, las carreteras pueden suponer un impacto negativo de antropización y otro positivo de comunicación con el paisaje. Generalmente, los estudios de impactos se centran en la alteración introducida por la infraestructura vista desde fuera, pero el conductor/observador que circula por la misma no solo ve el paisaje exterior. El paisaje más próximo está muy presente a lo largo de su viaje y la presencia de alteraciones asociadas a la carretera influye en la escena observada. Por tanto, a la hora de evaluar impactos y establecer medidas correctoras, las características visuales de las áreas alteradas percibidas desde la propia vía deben ser tenidas igualmente en cuenta (3)(4). Para estimar qué medidas correctoras deben aplicarse es necesario valorar el cambio originado en la calidad visual del lugar donde se localiza el proyecto y estimar en qué grado se recupera la calidad perdida gracias a ellas. Tal cambio dependerá tanto de la calidad intrínseca de la zona afectada como de su fragilidad visual, característica fundamental para el diseño de medidas correctoras (3). A la hora de determinar qué tipo de medida correctora puede aplicarse, generalmente se recurre a las recomendaciones de guías y manuales técnicos, pero en éstas se suelen dar recomendaciones generales, sin especificar en qué grado se mejorará el paisaje aplicando dicha medida. En el trabajo que se expone en el presente artículo se planteó como objetivo último definir qué se considera una buena integración de la carretera en el paisaje y cuantificar las mejoras conseguidas. Para estimar dicha efectividad, se ha realizado una encuesta para estimar cómo varía la percepción del público ante diferentes soluciones constructivas y diseños (5). Para la creación de escenarios de evaluación se ha recurrido a simulaciones fotográficas de medidas correctoras y otros elementos de la carretera. Este tipo de técnicas son frecuentemente utilizadas en el período de información pública del Estudio Informativo (3). La labor de integración paisajística de una autopista o una autovía no acaba en la fase de construcción de la infraestructura puesto que, en muchas ocasiones, las concesionarias encargadas de su gestión y mantenimiento mejoran dicha integración (6). Fruto del interés por mejorar su labor 208 de integración paisajística, nace el proyecto OASIS (Operación de Autopistas Seguras Inteligentes y Sostenibles). Los resultados que se exponen en el presente artículo son fruto de los trabajos de investigación realizados en el marco del Proyecto OASIS, subvencionado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico e Industrial (CDTI) dentro del programa CENIT. Dichos resultados son, pues, propiedad exclusiva de las empresas que promueven dicho proyecto y que constituyen la Agrupación de Interés Económico OASIS-CENIT, A.I.E. (OHL-Concesiones, ABERTIS, IRIDIUM, INDRA, SICE, OHL, DRAGADOS, GMV y GEOCISA). 1.1. La importancia del paisaje interior de la carretera Las autopistas generan una topografía propia que se superpone al territorio que atraviesan y, en ocasiones, esta nueva topografía puede generar un impacto en el paisaje importante. Para minimizar ese impacto y permitir que la autopista sea lo más compatible posible con el territorio, existen una serie de elementos del medio que han de considerarse en su diseño. Algunas de estas consideraciones son: • El propio paisaje como condicionante del diseño del trazado. • La vegetación como elemento integrador, pero también con funciones en la seguridad vial y de ecología del paisaje. • La elección de diseños constructivos acordes con los atributos del paisaje: formas, colores y texturas. Dado que la investigación realizada está orientada a la mejora del paisaje interior de la carretera, es decir, la percepción que tiene el observador de los elementos propios de la infraestructura y del paisaje que se divisa desde ella (7), se ha estudiado cómo la modificación de dichos elementos puede cambiar la percepción del paisaje que tiene el usuario de la carretera. 1.2. Identificación de los elementos influyentes en integración paisajística de las autopistas De forma general pueden plantearse dos grupos de medidas orientadas a la mejora del paisaje interior. Un grupo englobaría aquellas medidas orientadas a la búsqueda de la naturalización del paisaje con nuevas plantaciones y con la corrección de la topografía alterada. El otro grupo estaría enfocado a la búsqueda de elementos constructivos con un carácter más integrador (ver Tabla 1). Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 Diferentes técnicas de integración paisajística en carreteras. Análisis de eficacia a través de la percepción de observadores Different landscaping integration techniques in roads. Analysis of efficacy through public perception Tabla 1. Relación de medidas de integración paisajística más utilizadas Mejora en la integración del paisaje: plantaciones y corrección de la topografía Corrección geométrica de desmontes y terraplenes, adaptándose a la topografía Tratamientos de revegetación de taludes Tratamiento de la boca del túnel y diseño de la bóveda adaptándola a la ladera Túnel Utilización de colores miméticos con el paisaje Tratamiento de revegetación en la boca del túnel Ocultación de elementos que alteran el paisaje: pantallas vegetales Plantaciones Realce de las características paisajísticas de la carretera Orientación visual del trazado y reducción del deslumbramiento Elementos constructivos con un carácter más integrador Muros de hormigón con diferentes tramas Muros de contención Muros de materiales “naturales”: gaviones, escolleras, evergreen, etc. Pantallas prefabricadas: transparentes, opacas, prefabricadas y motas de tierra Pantallas acústicas Utilización de colores miméticos con el paisaje Pantallas acústicas acompañadas por plantaciones Utilización de colores miméticos Diseños ligeros, con pilares y vigas que tapen poco las vistas Pasos superiores Incorporación de la vegetación para mejorar la calidad estética del mismo Búsqueda de diseños con formas similares a las formas predominantes de la zona Taludes 1.3. Estudios de opinión en el diseño de infraestructuras o en la integración paisajística Las guías y manuales técnicos relacionados con la integración paisajística de infraestructuras lineales, generalmente se centran en aspectos relativos a la lectura geométrica de la carretera, más que en los valores estéticos y paisajísticos del territorio a preservar (8). La complejidad técnica que existe para definir qué valores estéticos son más importantes y qué medidas son más eficaces en la reducción del impacto paisajístico hace que las encuestas de opinión sean un apoyo para identificar y medir los valores estéticos, culturales o sociales que merecen ser preservados (8). En ocasiones, las encuestas de percepción del paisaje se incorporan en procesos de participación ciudadana. Estos procesos son impuestos por algunas legislaciones autonómicas (9) (10), pero generalmente se centran en planes y programas de carácter territorial y ambiental, pero no en escala proyecto (11). percepción de paisaje es común el uso de fotografías como alternativa a la observación directa del paisaje. Diversas investigaciones han demostrado que el uso de fotos no plantea problemas cuando se trata de recoger las reacciones del público ante escenas de localizaciones exteriores (12, 13, 14). Cada cuestionario constaba de dos módulos, uno con 9 preguntas sobre las características socio-económicas y otros aspectos que pudieran ser interesantes para evaluar diferencias entre grupos de encuestados y otro módulo con 25 o 26 fotografías de paisajes y de medidas de integración en autopistas. El análisis de los grupos de encuestados no se discutirá en este artículo. La mayor parte de las fotografías incluidas en los cuestionarios fueron tomadas en un inventario de los paisajes observados desde autopistas españolas seleccionadas. Las carreteras que se recorrieron y fotografiaron durante el inventario fotográfico se representan en la Figura 1. 1. Recorrido realizado durante el inventario fotográfico A raíz de la detección de dicha deficiencia, se ha considerado interesante realizar una encuesta centrada en evaluar de qué manera se aproximan las valoraciones más altas de la calidad del paisaje a la aplicación de determinadas medidas en una escala de mayor detalle. 2. Material y métodos 2.1. Diseño de la encuesta y método de análisis Para conocer mejor la preferencia de los observadores en cuanto a las medidas de integración anteriormente descritas, se diseñó una encuesta que constaba de 5 cuestionarios que contenían fotografías de paisajes. En los estudios de Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 1 209 B. Martín, M. Loro, R. M. Arce, I. Otero En total, se seleccionaron 128 fotografías para la encuesta, de las cuales 79 correspondían a medidas de integración paisajística y 49 a paisajes clasificados en 7 calidades (degradado, deficiente, mediocre, bueno, notable, muy bueno, excelente). Para esta clasificación se utilizó un método de valoración basado en la posesión de atributos (19). Este método ha sido utilizado con éxito en diferentes trabajos de investigación sobre evaluación del paisaje (1, 20, 21, 22). De las 73 fotografías destinadas a conocer la mejora del paisaje al incluir medidas de integración, algunas fueron modificadas utilizando el software de tratamiento fotográfico Adobe Photoshop CS2. Las modificaciones simulaban medidas correctoras encaminadas a la reducción del impacto introducido por la infraestructura en el paisaje. Las 128 fotografías se dividieron en 5 grupos (series o cuestionarios) homogéneos en cuanto a tipos de paisaje y medidas de integración, procurando que no hubiera en el mismo cuestionario varias fotografías modificadas a partir de la misma foto original y que todas los tipos de calidad del paisaje estuvieran representados. Estas fotos se valoraron por el público encuestado en una escala del 1 al 5 (1 = muy malo; 5 = muy bueno). Esta escala de valoración se ha seleccionado en base a estudios previos de características similares (15, 16, 17, 18). En la Tabla 2 se muestra la distribución de las fotografías en los diferentes tipos de cuestionarios. Una vez seleccionadas las fotografías que constituirían cada serie, se ordenaron de manera aleatoria en el cuestionario. Tabla 2. Distribución de las fotografías en los cuestionarios. TIPO DE FOTO M E D I D A S Pantallas acústicas Medianas Taludes Pantallas vegetales Pasos superiores Túneles Pasarelas Muros de contención FOTOS DE PAISAJES TOTAL SERIE 1 SERIE 2 SERIE 3 SERIE 4 SERIE 5 TOTAL nº fotos nº fotos nº fotos nº fotos nº fotos 1 2 2 2 1 1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 7 6 8 7 3 2 2 1 11 26 3 3 3 1 11 26 3 3 4 1 9 26 3 5 3 1 9 25 4 3 3 1 9 25 16 16 15 5 49 128 Las encuestas se realizaron mediante dos canales. En primer lugar, se hizo una campaña de encuestas en 5 áreas de servicio y descanso de autopistas y, posteriormente, 210 la misma encuesta se lanzó a través de una página web. El tamaño de muestra inicial estimado (n_0 en [1]) fue de 89 personas. Para obtenerlo se usó la técnica de muestreo aleatorio simple, utilizando la desviación típica obtenida en un estudio previo similar (16): n0= ( σ∙z(1-α ⁄ 2) d 2 ( De entre el conjunto de fotografías tomadas, se seleccionaron aquellas que mostraban la aplicación de medidas de integración en carreteras. Las fotos seleccionadas fueron reveladas en color, con una resolución de 254 ppp y unas dimensiones de 18 x 24 cm (2400 x 1800 píxeles). [1] Donde: n0 es el tamaño de la muestra. σ es la desviación típica de la distribución, el valor de σ escogido para estimar la muestra fue 0,48 (16). d es el error de muestreo, en este caso se fijó un error 0,1. z(1-α⁄2) es el valor de la variable normal estándar (1,98 con un nivel de confianza α = 95%). El número total de respuestas por cada serie de fotografías fue de 737 respuestas (Tabla 3). Tabla 3. Número de encuestados. Número de encuestados Serie Serie Serie Serie Serie 1 2 3 4 5 145 148 146 150 148 Para analizar si las mejoras en la integración paisajística introducidas en las fotografías se traducen en una mejora de la calidad del paisaje, se estudiaron las medias, desviaciones típicas y varianzas de las puntuaciones que los encuestados otorgaron a cada fotografía. La igualdad entre las medias se analizó utilizando análisis de la varianza (ADEVA, α=95%) y el test de los múltiples rangos (método Duncan, α=95%) en todos los grupos de fotografías (formados por la foto original y los fotomontajes creados a partir de la misma), y el test de la T de Student (α=95%) cuando se trataba de comparar dos fotografías. La hipótesis nula de los test es que las medias son iguales, es decir, que los encuestados no notan mejora en la calidad del paisaje entre la foto original y la retocada o retocadas (caso de que fuera más de una). En cambio, la hipótesis alternativa considera que la media de las valoraciones de las fotos es mayor cuando se introducen mejoras en el paisaje. La igualdad de las medianas se estudió planteando las mismas hipótesis de igualdad, utilizando los test de Wilcoxon, en el caso de dos muestras (original y su modificada), y el de Kruskal Wallis (α=95%) en los casos en los que se analizaron más de dos fotografías (original y varias modificadas, a partir de esa foto original). A los resultados obtenidos en la encuesta también se les ha aplicado el test de Cochran (α=95%) con el objetivo de confirmar Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 Diferentes técnicas de integración paisajística en carreteras. Análisis de eficacia a través de la percepción de observadores Different landscaping integration techniques in roads. Analysis of efficacy through public perception la igualdad en las desviaciones típicas de todas las muestras obtenidas. La igualdad entre las desviaciones típicas indica que la dispersión de los datos es similar en las muestras, lo cual indicaría que los encuestados discriminan de forma similar entre las diferentes fotografías. ha evaluado otro tipo de soluciones que buscan mostrar el túnel como elemento a destacar, efecto conseguido con la incorporación de elementos decorativos (marcos temáticos, insignias) o con encachados y muros prefabricados (algunas fotos se muestran en la Figura 6). Dado el nivel de confianza α establecido, si el p-valor que se obtiene en los test planteados es mayor que 0,05, se acepta la hipótesis nula, en caso contrario, se rechaza a favor de la alternativa. Todos los análisis fueron realizados utilizando el software Statgraphics Centurion VI. 2 2.2. Elementos influyentes en integración paisajística de las autopistas analizadas En este estudio se ha hecho una aproximación utilizando un número muy limitado de fotografías, dando una idea de la variación en la percepción del público de la calidad de un paisaje, en función de la aplicación de diferentes medidas. 3 Se han llamado escenarios al conjunto que componen una fotografía y las modificaciones de la misma. A continuación, se resumen los elementos estudiados y los diferentes escenarios planteados. 4 2.2.1. Túneles Cuando se diseña la restauración paisajística de una entrada de túnel se recomienda tener en cuenta tanto el acabado del emboquillado, como la revegetación de todos los elementos que rodean a la embocadura. Por ello, se incluyeron los siguientes escenarios en la encuesta: 1. Entrada de túnel en un entorno boscoso: se introducen elementos de colores miméticos como medida de integración del emboquillado (Figura 2). 2. Túnel en un entorno boscoso en el que se evalúa la tipología de plantación realizada (hidrosiembra y arbolado) (Figura 3). 3. Entrada de túnel en una zona mediterránea caracterizada por la presencia de abundante matorral, en el que se ha tenido que aplicar un gunitado para estabilizar el talud (Figura 4). 4. Túnel en un entorno muy rocoso, donde es perceptible el corte realizado a la roca durante la construcción del túnel. En la foto modificada se ha avanzado la boca del túnel para restituir el talud original y se han introducido plantaciones (Figura 5). 5. Entrada de túnel con diferentes diseños constructivos de emboquillado orientados a “naturalizar” la misma. Para ello, se reduce el grosor del marco prefabricado con diseños sencillos. Además, se 5 6 2.2.2. Eficacia en el uso de las pantallas vegetales Los principales parámetros que condicionan el éxito de la aplicación de esta medida son: la calidad paisajística de la zona donde se proyecta la pantalla, las características del elemento a ocultar y la diversidad de especies vegetales que conforman la pantalla. Para analizar estos aspectos, se han creado tres escenarios de estudio: 1. Visión de un polígono industrial desde la autopista, en una zona con destacado interés paisajístico. Para mejorar el paisaje se ha diseñado una pantalla vegetal formada por diversas especies vegetales similares a las presentes en la zona (Figura 7). 2. Visión de una zona residencial desde la autopista, en una zona con un interés paisajístico medio. Para mejorar el paisaje se ha diseñado una pantalla vegetal formada por pinos (Figura 8). 2. Escenario 1: integración de túnel con colores miméticos (fotos S45 y S53). 3. Escenario 2: integración de boca de túnel mediante hidrosiembras y plantaciones (código encuesta S217 y S115). 4. Escenario 3: túnel con taludes gunitados (código S422 y S521). 5. Escenario 4 túnel con pronunciado corte en la roca (códigos S48 y S319). 6. Escenario 5: comparación de emboquillados de túnel. Fotos S510, S323 y S321 (de izq. a der.). Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 211 B. Martín, M. Loro, R. M. Arce, I. Otero 3. Visión de una zona industrial desde la autopista, en una zona con interés paisajístico medio a medio bajo. Para mejorar el paisaje de esta zona se ha diseñado una pantalla vegetal formada por un seto (Figura 9). 7 8 9 7. Escenario 1 pantallas vegetales (fotos S325 y S112). 8. Escenario 2 pantallas vegetales (fotos S118 y S29). 9. Escenario 3 pantallas vegetales (fotos S410 y S513). 10. Escenario 1 taludes: plantaciones en taludes de grandes dimensiones (S111 y S220). 11. Escenario 2 taludes: Integración de taludes rocosos (fotos S55 y S28). 12. Escenario taludes: tratamientos en tramo en trinchera (fotos S315 y S417). 10 11 12 212 2.2.3. Taludes Para realizar el estudio sobre la integración paisajística de taludes se han seleccionado los siguientes escenarios: 1. Grandes taludes donde se diseña una plantación de árboles en banquetas (Figura 10). 2. Taludes de roca con fuerte inclinación en los que solo se pueden extender geotextiles y mantas orgánicas para mejorar su integración (Figura 11). 3. Taludes de escasa altura, pero con una fuerte inclinación en un tramo en trinchera, en los que se introduce vegetación (Figura 12). 2.2.4. Pasos superiores El estudio de la integración paisajística de pasos superiores se ha centrado en dos aspectos. Por un lado, se han estudiado diferentes escenarios donde se han aplicado plantaciones en taludes y cambios de color de algunos elementos estructurales y, por otro, se han seleccionado 2 escenarios donde se han modificado elementos estructurales del paso superior, variando así la ligereza del mismo: 1. Paso superior localizado en un paisaje con olivares típicamente mediterráneo, próximo a una zona con taludes rocosos en trinchera. Se restauran los taludes próximos al paso superior (Figura 13). 2. Paso superior con taludes desnudos, próximo a una zona de pinares y de pequeñas montañas. Se introduce vegetación y cambios en el color de la barandilla para evaluar las preferencias del público (Figura 14). 3. Paso superior sustituido por otro más ligero y adaptado a las formas del terreno, permitiendo apreciar con mayor nitidez el paisaje de la zona (Figura 15). 4. Paso superior localizado en la España mediterránea, que es visto desde un tramo de autopista en trinchera y con un punto de interés al fondo de la escena. Dadas las características del tramo, la atención del observador se dirige al fondo de la escena. Se busca conocer si existen diferencias en la preferencia del observador, variando el diseño de los diferentes elementos constructivos del paso superior, como son los estribos o los pilares (Figura 16). 2.2.5. Muros de contención de tierras Se ha seleccionado un escenario base para estudiar cómo la propuesta de diferentes tipologías de muros de contención de tierras puede variar la calidad estética de un paisaje. El escenario elegido se caracteriza por su alto valor estético, con bosques caducifolios compuestos por diversas especies, presencia de altas montañas al fondo de la escena y la ausencia de elementos que alteren la vista, a excepción del muro evaluado. Se ha seleccionado este escenario, con un nivel inicial de calidad paisajística buena, para evaluar cómo varía dicha calidad al modificar el muro de contención, procurando seleccionar diseños que lo hagan más perceptible al observador. Las tipologías de muros seleccionados son las siguientes (Figura 17): • Muro de gaviones • Muro de escamas prefabricadas de hormigón • Muro de pantalla prefabricada. • Muro de lamas con jardineras. • Muro prefabricado con elementos de hormigón con un acabado de cara rústica. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 Diferentes técnicas de integración paisajística en carreteras. Análisis de eficacia a través de la percepción de observadores Different landscaping integration techniques in roads. Analysis of efficacy through public perception 13 14 S320 S222 S212 S517 S411 S524 15 S58 S14 S12 S24 16 13. Escenario 1 pasos superiores: plantaciones en zona con taludes rocosos (fotos S412 y S114). 14. Escenario 2 pasos superiores: propuesta de varias soluciones de integración de un paso superior en un entorno de pinares. Códigos S126 y S415 (arriba), y S224 y S33 (abajo). S43 S322 2.2.6. Pantallas acústicas El estudio de la integración paisajística de las pantallas acústicas se ha centrado en evaluar, por un lado, la mejora del paisaje con la creación de pantallas vegetales que las oculten al observador y, por otro lado, qué tipología de pantalla acústica resulta más adecuada cuando se pretende buscar una mejor integración en el paisaje. Para evaluar estos criterios se han creado 3 escenarios de estudio. Las características principales de estos escenarios son las siguientes: 17 5. Paisaje con alto valor paisajístico en el que aparece una pantalla acústica como elemento de alteración. Se ha creado una pantalla vegetal con la intención de evaluar si mejora el paisaje al ocultar la alteración (Figura 18). 6. Pantalla acústica en un paisaje de calidad media donde se ha modificado la tipología de pantalla acústica (Figura 19). 7. Evaluación de la efectividad paisajística de pantallas acústicas opacas frente al uso de pantallas transparentes (Figura 20). 15. Escenario 3 pasos superiores: estudio de tipologías constructivas de pasos superiores (código S518 y S37). 16. Escenario 4 pasos superiores: Pasos superiores con diseños poco aligerados (foto S320 y S222). Pasos superiores con diseños muy aligerados. Códigos encuesta S212, S517, S411, S524 y S12. 17. Escenario 1 muros: Aplicacion de muros de contención con acabados más naturales, código encuesta S58, S14 y S24. Aplicación de muros de contención menos integradores, código S43 y S322. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 213 B. Martín, M. Loro, R. M. Arce, I. Otero 3. Plantación de la mediana en una zona con amplias vistas (Figura 23). 3. Resultados 3.1. Análisis de la valoración obtenida en las fotografías 18 19 20 2.2.7. Medianas 18. Escenario 1pantallas acústicas: ocultación de pantallas acústicas con pantallas vegetales. Fotos S117 y S27. 19. Escenario 2 pantallas acústicas: propuesta de diversas soluciones de pantalla acústica. Fotos S312, S49 y S520 (de izq. a der.). 20. Escenario 3 pantallas acústicas: pantallas acústicas transparentes y opacas. Fotos S515 y S317. 21. Escenario 1 medianas: plantaciones en la mediana. Fotos S120 y S215. 22. Escenario 2 medianas: modificación del tipo de plantación en la mediana. Fotos S52 y S122. 23. Escenario 3 medianas: plantación en mediana en zona con amplias vistas. Fotos S34 y S46. 21 22 23 214 Las plantaciones en medianas, además de aportar calidad a la escena interior de la carretera, mejoran la legibilidad del trazado, evitan deslumbramientos con la circulación en sentido opuesto y mejoran la sensación de confort del conductor durante la conducción. Para conocer mejor cómo varía la percepción de los observadores de la autopista al introducir una mediana se han incluido en la encuesta los siguientes escenarios: 1. Tramo de autopista en curva, donde la creación de una mediana recortada ayuda a “leer” la curva y mejora la integración paisajística de la carretera (Figura 21). 2. Tramo de autopista donde se han sustituido las plantaciones de retama de bolas por adelfas (inclusión de color en el paisaje). El paisaje del tramo tiene una calidad paisajística media-baja (Figura 22). La valoración obtenida por cada fotografía se analizó a través de la valoración media de todos los encuestados para dicha foto. La Tabla 4 presenta las medias y las desviaciones típicas de cada una de las series y la total. El número de fotos utilizado (128) garantiza un error relativo (3,92%) en la estimación de la preferencia (error absoluto ±0.12). Las medias de la valoración de las fotos presentes en las series sigue una distribución normal, no identificándose diferencias entre las medias y desviaciones típicas de las diferentes series de fotografías. Para identificar las posibles diferencias entre medias se utilizó ADEVA, y el test de Cochran para identificar diferencias entre las varianzas. Ambos valores son mayores que 0,05, por lo que se acepta la hipótesis nula de igualdad de medias y de varianzas con un 95% de confianza (Tabla 5). 3.2. Análisis de las medidas de integración paisajística A continuación se presentan los resultados obtenidos en los test estadísticos paramétricos y no paramétricos realizados, así como las diferencias en las preferencias mostradas por los encuestados en las fotografías donde se modificaron elementos propios del paisaje interior de la carretera: 3.2.1. Túneles En la Tabla 6 se muestran los resultados de los test estadísticos empleados En todos los escenarios, excepto en el 3, se identificaron diferencias significativas entre las medias y medianas de las valoraciones y homogeneidad en las desviaciones típicas. En el escenario 3, las desviaciones típicas son significativamente distintas al 95% de confianza. En los escenarios de estudio 1 y 3 se ha obtenido una mejora destacada al reducir la alteración introducida por el gunitado con la utilización de colores miméticos. Dicha mejora ha sido entre un 25 y un 30 % respecto a la situación original (situación antes de aplicar la medida). Estas diferencias en porcentajes, y todas las que se incluyan de ahora en adelante, corresponden a la diferencia relativa, en tanto por ciento, entre la media de la situación original y la final, transformando la escala original (1-5) en una escala de 0 a 100. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 Diferentes técnicas de integración paisajística en carreteras. Análisis de eficacia a través de la percepción de observadores Different landscaping integration techniques in roads. Analysis of efficacy through public perception Tabla 4. Medias y desviaciones típicas de las valoraciones medias de las fotografías en diferentes series y considerando todas juntas Estadístico SERIE 1 SERIE 2 SERIE 3 SERIE 4 SERIE 5 TOTAL Nº de fotos 26 26 26 25 25 128 media 3,06 3,21 0,16 3,03 3,17 3,13 Desviación estándar 0,85 0,68 0,64 0,80 0,72 0,72 Tabla 5. Diferencias entre las medias y desviaciones típicas de las valoraciones medias en las diferentes series ADEVA C de Cochran Razón F Valor-p Prueba Valor-p 0,26 0,9026 0,243255 0,963499 Tabla 6. Resultados en las fotografías con túneles Escenario Escenario. 1 Escenario. 2 Escenario 3 Escenario 4 Escenario 5 Test Cochran p-valor Test múltiples rangos Diferencia entre medias (%) 0,0001 0,7915 * 25,73 0,000 0,000 0,0427 * 19,18 0,3113 0,8444 0,8626 0,7154 0,0003 0,0002 0,000 0,2141 * 30,12 0,15634 S211-S321* S211-S42* S420-S321* S420-S42* S110-S321* S110-S42* S323-S42* S321-S42* S510-S42* 10,37 14,53 15,14 10,98 10,26 15,90 16,98 27,79 20,69 Fotos media ADEVA Test T Student Test medianas(1) p-valor p-valor p-valor S45 S53 2,7909 3,2517 0,0001 0,0001 S115 S217 S48 S319 S422 S521 3,5395 4,0265 3,3243 3,4379 2,2895 2,6779 0,000 S42 S420 S211 S110 S323 S510 S321 3,1400 3,3750 3,4510 3,4803 3,5034 3,5828 3,7347 0,0001 0,0001 (1) Se ha utilizado el test de Wilcoxon para comparar las medianas de 2 fotografías y el test de Test Kruskal Walis cuando en el escenario había más de dos fotos. * Indica diferencias significativas. En los escenarios 2 y 4 se esperaba que la aplicación de plantaciones de árboles en la boca del túnel diera como resultado un incremento en la calidad paisajística de la zona. Sin embargo en el caso del escenario 2 se ha obtenido una disminución de la calidad del paisaje del 19,18 %, al introducir un denso bosquete en una foto original de taludes hidrosembrados próximos a la boca del túnel. Por otro lado, la inclusión de una pequeña plantación a la entrada del túnel en el escenario 3 ha dado como resultado un incremento de tan solo un 5 %, el cual no es estadísticamente significativo con un nivel de confianza del 5%. En el escenario 5 se evaluaron diferentes acabados para el emboquillado de un túnel. En la Tabla 6 solo se muestran los 9 pares de fotografías en los que el test confirma diferencias significativas entre las medias. Este análisis muestra que existen diferencias entre el túnel mejor valorado (S321), terminado en pico de flauta, y los acabados en marco artístico (S211), en encachado (S420), en marco en ladrillo (S110) y como peor valorado el terminado en placas prefabricadas (S42), llegando a diferenciarse su valoración en un 28%. Además, cabe destacar el hecho de que el peor valorado (S42) muestra diferencias significativas con todos los demás. Las bocas de túnel con una mayor preferencia del público son las que intentan integrar el túnel con el paisaje, reduciendo la alteración que éste produce en el mismo. Dentro de este grupo destacan las bocas con pico de flauta, seguidas de las bocas más frecuentes en nuestras carreteras, las bocas circulares o rectangulares con borde fino. En cambio, en las bocas de túnel donde se destaca la presencia del mismo con la inclusión de emboquillados con marcos artísticos, encachados o muros prefabricados, la valoración disminuye. 3.2.2. Pantallas vegetales En la Tabla 7 se muestran los resultados de los test estadísticos empleados para identificar las diferencias significativas entre las valoraciones realizadas a los escenarios 1, 2 y 3 de pantallas vegetales. En todos los casos se encontraron diferencias significativas. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 215 B. Martín, M. Loro, R. M. Arce, I. Otero Tabla 7. Resultados en las fotografías con pantallas vegetales Escenario Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Fotos media S325 S112 S118 S29 S410 S513 3,0272 3,5855 2,7171 3,085 1,9474 2,5629 ADEVA Test T Student Test Wilcoxon p-valor p-valor p-valor Test Cochran p-valor Test múltiples rangos Diferencia entre medias (%) 0 0 0 0,9457 * 27,54 0,0011 0 0,0001 0,0495 * 21,43 3 0 0 0,7106 * 64,97 * Indica diferencias significativas. Los resultados obtenidos muestran la efectividad conseguida en la integración paisajística al introducir una pantalla vegetal con la intención de ocultar una alteración visual del paisaje al observador. La aplicación de una misma medida obtiene una mejoría notable en los escenarios 1 y 2 (27,54% y 21,43%), y un 64,97 % de aumento en la calidad final del paisaje en el caso del escenario 3. Es interesante recalcar que, pese a que los escenarios 1 y 2 poseen mayor valoración de partida, es en el escenario 3, con peor valoración de partida (S410), donde se obtiene el mayor aumento al introducir las pantallas vegetales. El escenario donde se ha experimentado una mayor mejoría ha correspondido con la colocación de una manta orgánica y posterior hidrosembrado sobre un talud rocoso, obteniéndose una mejora del 50,77 %. En cambio, soluciones donde se ha incorporado mayor riqueza florística con árboles y arbustos han obtenido mejoras menos destacadas (35,92 y 31,40 % respectivamente). Este resultado podría indicar que la presencia de cortes en la roca, cuyo aspecto puede parecer muy artificial, supone un gran impacto paisajístico. 3.2.3. Taludes Tanto el escenario 1 como el escenario 3, donde se comparan dos fotos, las diferencias son significativas (Tabla 9). En el escenario 2 (Tabla 9), se forman dos grupos en los que las fotos no se diferencian entre ellas, pero sí con las del grupo al que no pertenecen. 3.2.4. Pasos superiores En este caso, a la vista de los resultados presentados en la Tabla 8, los tres escenarios muestran diferencias significativas en cuanto a su valoración. Tabla 8. Resultados en las fotografías con taludes Escenario Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Fotos media S111 S220 S55 S28 S315 S116 S417 2,5592 3,1192 2,5563 3,3464 2,55705 2,78289 3,04605 ADEVA p-valor Test T Student p-valor Test Medianas(1) p-valor Test Cochran p-valor Test múltiples rangos Diferencia entre medias 0,0000 0,0000 0,0000 0,7182 * 35,92 0,0000 0,0000 0.0000 0,7681 * 50,77 0.0001 0,2968 S315-S116* S315-S417* S116-S417* 14,50 31,40 14,76 0,0001 (%) (1) Se ha utilizado el test de Wilcoxon para comparar las medianas de 2 fotografías y el test de Test Kruskal Walis cuando en el escenario había más de dos fotos. * Indica diferencia significativa. Tabla 9. Resultados en las fotografías con pasos superiores Escenario Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4 Fotos media S412 S114 S126 S415 S33 S224 S518 S37 S411 S524 S517 S320 S12 S212 S222 2,6579 3,1184 2,2 2,32667 2,91781 2,91892 2,9600 3,3311 2,47368 2,5473 2,57333 2,66216 2,75817 2,84314 2,8543 ADEVA p-valor Test T Student p-valor Test Medianas(1) p-valor Test Cochran p-valor Test múltiples rangos Diferencia entre medias 0,0000 0,0000 0,0000 0,7182 * 27,28 0.000 0,675499 S126-S224* S126-S33* S224-S415* S415-S33* 59,91 59,82 44,64 44,56 0,0000 0,7681 * 18,93 0,0910 S222-S411* S222-S517* S222-S524* S12-S411* S411-S212* S517-S212* S524-S212* 25,83 17,86 19,84 19,30 25,83 17,15 19,12 0.000 0,0010 0,0033 0,0005 0.0000 (%) (1) Se ha utilizado el test de Wilcoxon para comparar las medianas de 2 fotografías y el test de Test Kruskal Walis cuando en el escenario había más de dos fotos. * Indica diferencia significativa. 216 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 Diferentes técnicas de integración paisajística en carreteras. Análisis de eficacia a través de la percepción de observadores Different landscaping integration techniques in roads. Analysis of efficacy through public perception El primer grupo, que obtiene una valoración más baja, es el formado por las fotos S126 y S415, en los que se han introducido cambios de color en la barandilla, pero no de vegetación. El otro grupo, con mejor valoración, lo forman las fotos en las que la vegetación se ha incrementado en densidad y diversidad de especies, es decir, las fotos S33 y S224. En el caso del escenario 4, el test de los múltiples rangos señala diferencias significativas en 7 pares de fotografías. La foto del paso superior sin pilar central, con estribos pequeños y viga gruesa (S222), obtiene una valoración significativamente mejor que las obtenidas por las fotografías S411, S517 y S524. Estas tres fotografías son las peor valoradas y tienen en común la presencia de un pilar central. El segundo mejor valorado (S212) es significativamente mejor que los 3 peores valorados, en cambio, el tercer mejor valorado (S12) tan solo es significativamente mejor que el peor valorado. 3.2.5. Muros de contención de tierras En el escenario estudiado, tan solo existen diferencias significativas entre el muro peor valorado (muro de piezas prefabricadas S43) y el resto de las fotografías, donde los muros están construidos con materiales o acabados más parecidos a la naturaleza (ver Tabla 10). En el estudio de las soluciones constructivas de muros de contención de tierras se han obtenido valores muy similares de preferencia entre los encuestados. Los resultados obtenidos han coincidido parcialmente con la hipótesis de partida fijada. La utilización de materiales que se asemejan a la naturaleza ha obtenido mejores valoraciones. Un ejemplo de esto es la solución de muro con jardineras (S24) o el muro con acabado en cara rústica (S14). 3.2.6. Pantallas acústicas En los escenarios 1 y 3 se comprueba que las diferencias son significativas mediante la ocultación de la pantalla prefabricada con una pantalla vegetal o la sustitución de una pantalla sólida por una transparente (Tabla 11). En el caso del escenario 2 (Tabla 11), donde la pantalla acústica opaca se sustituye por dos soluciones diferentes, las diferencias son significativas entre la pantalla original y las dos introducidas (S49 es diferente de S312 y S520), pero no existe una diferencia destacable entre las dos alternativas propuestas (no existen diferencias significativas entre S520 y S312). Las mejoras más destacadas se obtienen cuando se consigue reducir la percepción de la pantalla en el paisaje, obteniéndose así una mejora en torno al 45,71 % (S27 y S117). Tabla 10. Resultados en las fotografías con muros de contención de tierras Escenario Fotos media Escenario 1 S43 S58 S322 S14 S24 2,81046 3,17219 3,33333 3,34868 3,39869 ADEVA p-valor Test Kruskal Wallis p-valor 0,0000 Test Cochran p-valor 0,0000 Test múltiples rangos S322-S43* S58-S43* S24-S43* S43-S14* 0,4515 Diferencia entre medias (%) 28,88 19,98 32,49 29,73 * Indica diferencias significativas Tabla 11. Resultados en las fotografías con pantallas acústicas Escenario Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Fotos media S117 S27 S49 S312 S520 S515 S317 2,6776 3,4444 2,81333 3,08219 3,14865 2,6600 3,2617 ADEVA p-valor Test T Student p-valor Test medianas (1) p-valor Test Cochran p-valor Test múltiples rangos Diferencia entre medias (%) 0,000 0,000 0,000 0,5791 * 45,71 0,0008 0,416652 S520-S49* S312-S49* 18,49 14,83 0,000 0,6536 * 36,25 0,0013 0,000 0,000 (1) Se ha utilizado el test de Wilcoxon para comparar las medianas de 2 fotografías y el test de Test Kruskal Walis cuando en el escenario había más de dos fotos. * Indica diferencia significativa. Tabla 12. Análisis de las diferencias significativas en las fotografías con medianas Escenario Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Fotos media S215 S120 S52 S122 S46 S34 3,0197 3,4803 3,0265 3,2566 3,3856 3,5828 ADEVA p-valor Test T Student Test Wilcoxon p-valor p-valor Test Cochran p-valor Test múltiples rangos Diferencia entre medias (%) 0,000 0,000 0,000 0,3246 * 22,81 0,0404 0,020 0,0073 0,6011 * 11,35 0,0654 0,030 0,0697 0,0180 * Indica diferencias significativas Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 217 B. Martín, M. Loro, R. M. Arce, I. Otero En el caso del escenario 2, las mejoras introducidas consiguen una mejora de menor importancia, próximas al 19 % (S312 y S520). en las preferencias expresadas por el público al usar colores miméticos con el paisaje donde esté localizado el túnel (23). 3.2.7. Medianas 4.2. Integración paisajística de pantallas vegetales En este caso, las mejoras introducidas en los escenarios 1 y 2 dan como resultado mejoras significativas en la percepción. Sin embargo, en el escenario 3, el revegetado de la mediana no dio lugar a cambios (Tabla 12). Los resultados obtenidos en los escenarios estudiados han sido poco llamativos. Se ha obtenido una mejora del 22,81 % para el escenario 1 y del 11,35 % en el escenario 2, en cambio en el escenario 3, con mayor calidad de paisaje, las diferencias han resultado no ser significativas. 4. Discusión En este trabajo se han identificado las medidas de integración paisajística recomendadas por guías y manuales y se ha cuantificado en qué grado las medidas de integración propuestas pueden variar la percepción del paisaje por el observador/usuario. Así, se han extraído e identificado los esfuerzos de integración que obtienen mejores resultados, según la percepción de observadores/ usuarios, en paisajes donde están presentes elementos específicos de las infraestructuras como emboquillados de túneles, pasos superiores, pantallas vegetales, taludes, muros de contención, pantallas acústicas o medianas. Estos resultados pueden servir de base para la elaboración de guías y manuales, orientando las buenas prácticas de integración paisajística en la fase de planificación, realización de proyectos y gestión de concesionarias de autopistas. A continuación se discuten los resultados obtenidos en los diferentes elementos de las autopistas estudiados: 4.1. La integración paisajística de túneles Según la literatura consultada, los diseños deben intentar reducir al máximo el impacto visual de la presencia del túnel en la montaña. Por ello, las soluciones que se asemejen a elementos presentes en la naturaleza, como sería la entrada redondeada de una cueva, serían los preferidos entre los observadores (23,7). Los resultados obtenidos muestran que el público prefiere bocas de túnel redondeadas frente a cuadradas o llamativas. También es necesario recuperar la zona que rodea el emboquillado (23), sin embargo, la vegetación demasiado abundante o frondosa no ha dado buenos resultados en este estudio. Sí se han detectados mejoras 218 Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en los escenarios relacionados con pantallas vegetales, los encuestados han valorado mejor las fotografías donde se habían ocultado alteraciones en el paisaje mediante vegetación. Estas mejoras (21-65%) se producen con la ocultación de elementos artificiales y son compatibles con los resultados de estudios previos consultados (18, 24). 4.3. Integración paisajística de taludes En los escenarios evaluados se han realizado modificaciones al incluir plantaciones de arbolado, matorrales y mantas orgánicas con posterior hidrosembrado, estas intervenciones paisajísticas se recomiendan en la literatura de paisajismo de carreteras (8, 25, 26, 27). Analizando por separado la aplicación de cada una de las medidas, se han obtenido mejoras importantes en todas ellas, con rangos de mejora entre el 30 y el 50 %. La mejora conseguida en el paisaje con la integración de un talud estará condicionada por las características del paisaje en el que se encuentra y su calidad. No siempre un talud con árboles es el talud mejor integrado. En ocasiones, una integración con matorral o hidrosembrado puede estar mejor integrado. Además, a la vista de la gran mejora que se obtiene en el escenario 2, debe tenerse en cuenta que la aparición de un talud rocoso puede introducir una alteración mayor en el paisaje que otro tipo de taludes. 4.4. Integración paisajística de pasos superiores Las recomendaciones de diseño de pasos superiores invitan a utilizar formas y colores compatibles con el medio que los rodea, a buscar ligereza en los elementos que conforman la estructura y a revegetar los taludes laterales que se generan tras la construcción de estos pasos (7, 23, 24, 26). El uso de colores miméticos o neutros en elementos metálicos del paso superior es recomendable. Parece especialmente efectivo si los taludes del paso superior carecen de vegetación, ya que la incorrecta elección de colores se hace más llamativa. Los resultados muestran que las plantaciones en los taludes del paso superior mejoran de forma destacada la integración del mismo en el paisaje de las fotos utilizadas. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 Diferentes técnicas de integración paisajística en carreteras. Análisis de eficacia a través de la percepción de observadores Different landscaping integration techniques in roads. Analysis of efficacy through public perception Esta integración es mayor si existe presencia de árboles en las inmediaciones. El diseño constructivo del paso superior influye en la percepción de los observadores. Las formas curvas y los diseños más transparentes son preferidos por los usuarios. A la hora de diseñar con estos criterios, se debe encontrar el equilibrio entre transparencia y ligereza con la sensación de robustez y seguridad del mismo. 4.5. Integración paisajística de muros de contención de tierras Numerosos manuales y guías de integración paisajística recomiendan el uso de materiales con apariencia natural (8), colores miméticos con el paisaje y la incorporación de patrones y texturas en el acabado del muro de contención, todo ello orientado a reducir la alteración introducida por éstos en la percepción del paisaje interior de la carretera (23, 26). Según los resultados obtenidos, se ha confirmado una mejora generalizada en aquellos diseños que se alejaban de las formas rectas y paramentos simples de los muros de placas de hormigón. Las mejoras obtenidas han sido de entre el 20 y el 30 %. La utilización de muros de escamas prefabricadas de hormigón puede ser una solución constructiva alternativa muy interesante desde el punto de vista paisajístico, puesto que es la solución mejor valorada entre las dispuestas en la encuesta. En futuras investigaciones se debería estudiar en mayor profundidad la integración paisajística de los muros de gaviones con diferentes materiales de relleno y con diferentes tipologías de paisajes (especialmente paisajes poco vegetados de la costa mediterránea). A tenor de los resultados obtenidos, el nivel de naturalidad conseguida con esta solución constructiva podría cuestionarse. Las soluciones constructivas más valoradas (muro con acabado rústico, jardineras y de escamas) han obtenido una valoración similar entre los encuestados, por tanto, podría ser interesante estimar sus costes de construcción con la intención de completar el estudio. 4.6. Integración paisajística de pantallas acústicas En relación con una mejor integración de pantallas acústicas en el paisaje, se ha comprobado que las recomendaciones de manuales y guías han coincidido con la opinión de la mayor parte de los encuestados. La bibliografía recomienda la ocultación de pantallas acústicas opacas mediante la creación de pantallas vegetales (26, 27). Este tipo de intervención ha obtenido una buena acogida por el público encuestado. Asimismo, la sustitución de pantallas opacas de colores miméticos por pantallas transparentes también ha obtenido buenos resultados (7, 24, 28). Cabe destacar que en ambas medidas se obtiene una mejoría con valores superiores al 30 %. 4.7. Integración paisajística de medianas Las plantaciones en medianas tienen una gran influencia en la seguridad de las autopistas, puesto que dirigen la vista y evitan deslumbramientos (7, 27) y, además, de mejoran la calidad del paisaje interior de la carretera. Pero éstas tienen necesidades especiales de mantenimiento, dado su difícil acceso para los operarios. Según la encuesta, la presencia de medianas estrechas con plantaciones de adelfas, las cuales deben ser recortadas de manera frecuente (escenario 3), no han sido valoradas mejor por parte del público. Cabe destacar el importante sobrecoste que llevan asociados estos recortes, lo cual pone en entredicho su justificación por criterios estéticos. Como excepción se ha obtenido que la incorporación de especies vegetales con flor es un recurso interesante en las medianas, especialmente en aquellos paisajes con calidades estéticas menores. 5. Conclusiones Una conclusión importante de este estudio es que la “escena interior” de la carretera es relevante a la hora de evaluar el paisaje observado desde la carretera y, por tanto, debe ser incluida tanto en los modelos de definición de soluciones de integración paisajística de la carretera como a la hora de evaluar alternativas de trazado o proyecto. Además, se pueden extraer las siguientes conclusiones particulares en función del tipo de medida de integración estudiada: • En túneles, los diseños de emboquillados redondeados, con formas que dan sensación de dinamismo y con colores miméticos son preferibles. • Las ocultaciones de alteraciones visuales mediante pantallas vegetales consiguen mejorar la calidad del paisaje. • En el tratamiento de los taludes debe tenerse en cuenta las características del paisaje del entorno. Debe prestarse especial atención a los taludes en roca. • En pasos superiores se deben tener en cuenta tanto la estructura, materiales y acabados, como la revegetación de los estribos. Las formas transparentes y los Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 207-220, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 219 B. Martín, M. Loro, R. M. Arce, I. Otero taludes revegetados mejoran la percepción del público. • Los diseños de muros cuyos acabados se alejan de formas rectas y paramentos simples son mejor valorados. • Las pantallas acústicas opacas introducen una alteración en el paisaje, aunque puede reducirse con materiales transpa- rentes o con pantallas vegetales delante de las mismas. • Revegetar medianas no siempre consigue mejorar la calidad del paisaje. Es interesante estudiar en más profundidad las medianas recortadas con formas artificiales dado su mayor coste de conservación. 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ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.035 Informes de la Construcción Vol. 64, 526, 221-232 abril-junio 2012 ISSN: 0020-0883 eISSN: 1988-3234 doi: 10.3989/ic.11.039 Prototipo para la creación de un Sistema de Información Geográfica WEB para la gestión de elementos universitarios localizados espacialmente Prototype for the creation of a WEB Geographic Information System for university element management spatially localized C. M. Gascueña(*), R. Guadalupe(*) RESUMEN SUMMARY Este trabajo nace con la necesidad de ofrecer un Sistema de Información Geográfico implantado en un entorno Web, para una comunidad de usuarios, que proporcione información sobre recursos, instalaciones y servicios que se ofrecen localizados espacialmente. This work comes with the need to provide a Geographic Information System, implanted in a web environment, for a user community, which gives information on resources, facilities and services offered at a university spatially located. Se trata de estudiar y seleccionar ciertos objetos de interés relevantes para una Comunidad universitaria, en concreto se ha utilizado el Campus Sur de la Universidad Politécnica de Madrid. Estos objetos serán representados en su localización geográfica, sobre el mapa de los exteriores del Campus o sobre planos digitalizados de los interiores de algunos de los edificios que lo componen. La Escuela Universitaria de Informática es la utilizada para el prototipo presentado en este trabajo. Además los objetos de interés llevarán asociada información temática con distintos formatos. Este sistema podrá aplicarse en la planificación de futuras obras, tanto nuevas como de remodelación, de los elementos que constituyen el Campus como, edificios, caminos, aparcamientos, etc. That consists in to study and select some objects of interest, relevant for a University community; in particular the South Campus of the Polytechnic University of Madrid where it has been used. These objects will be represented in their geographic location, over the outside map of the Campus or over digitized maps which represent the interiors of some Campus buildings. The Computer Science University School is used in the prototype shown in this paper. Also, the interest objects will have associated thematic information in different formats. This system may be applied in the planning of future works, both new and remodeling, of the elements that constitute the Campus such as buildings, roads, car parks, etc. 106-20 Palabras clave: Sistemas WEB; Sistemas de Información Geográfíca (SIG); Servicios WEB; Servicios OGC; Gestion Espacial de Campus Universitario. Keywords: WEB Systems; Geographic Information Systems (GIS); WEB Services; OGC Services; Spatial Management of University Campus. (*) Universidad Politécnica de Madrid, Madrid (España). Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (C. M. Gascueña) Recibido/Received: 18 jul 2011 Aceptado/Accepted: 24 aug 2011 Publicado online/ Published online: 20 apr 2012 C. M. Gascueña, R. Guadalupe 1. INTRODUCCIÓN 1.1. Objetivos Los mapas digitales son cada vez más utilizados para realizar, entre otros, estudios sobre zonas terrestres y planificar sus posibles remodelaciones, así como estudios comparativos de la evolución de estas zonas a lo largo del tiempo. Las nuevas tecnologías para la obtención de datos espaciales, sobre todo vía satélite, hacen que esto sea cada vez más fácil. Los SIG permiten hacer una abstracción de la superficie continua de la tierra y contemplar de forma discreta, únicamente aquellos elementos que son de utilidad en el sistema a modelar. Los elementos espaciales elegidos como relevantes para el sistema, son localizados espacialmente y representados por medio de figuras geométricas sobre mapas digitales o sobre sistemas de coordenadas cartesianas, en un entorno digital. Esto hace posible destacar ciertas características esenciales y de interés en la aplicación, obviando otras sin utilidad. Es éste el gran potencial de los SIG. El objetivo principal es desarrollar un sistema que ofrecerá a los usuarios (alumnos, profesores, visitantes, trabajadores, etc.) información detallada sobre el Campus. También permitirá a los profesionales de mantenimiento y construcción, obtener la ubicación geográfica exacta de los elementos que existen en la actualidad en dicho Campus, en una panorámica adecuada, exacta y completa que facilitará las decisiones a tomar respecto a la realización de obras de restauración y futuras innovaciones, así como de las labores cotidianas de mantenimiento. Uno de los nuevos campos de aplicación de los SIG es su uso como herramienta para la gestión y mantenimiento de los campus universitarios (1-6). En este campo de aplicación, los autores de este trabajo han desarrollado un sistema de información, atractivo e innovador, que aplicando nuevas tecnologías, favorecerá el acceso a la información a todos los miembros de la comunidad universitaria y en especial a los alumnos de nuevo ingreso. Este sistema podrá aplicarse además en la planificación de futuras obras, tanto nuevas como de remodelación, de los elementos que constituyen el Campus Sur de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) tales como, edificios, caminos, jardines, aparcamientos, etc. Esto redundará sin lugar a dudas en un gran beneficio, al ser posible visualizar la simulación in situ de las posibles mejoras o innovaciones futuras, lo que conlleva a tener una idea más concreta de la situación de los elementos y su entorno, bajando los costes, aumentando la eficacia y mejorando las prestaciones universitarias. El Campus Sur, situado en una superficie entre Vallecas Villa y el kilómetro 7 de la Carretera de Valencia, consta de varios edificios como los de las Escuelas: Universitaria de Informática (EUI), Universitaria de Ingeniería Técnica de Telecomunicación (EUITT) y Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía (ETSITGC); la Biblioteca; el Centro de Investigación de Empresas Tecnológicas y los Polideportivos. 222 Este objetivo se descompone en una serie de objetivos específicos: • Diseñar un modelo de datos que permita representar la información necesaria para el Sistema de Información Virtual y la Integración universiTaria (SIVIT), que además contemple la ubicación geográfica de los elementos elegidos como importantes y con su información complementaria asociada (7, 8). • Crear la base de datos que represente el modelo de datos diseñado para el sistema, con la estructura de los elementos externos (jardines del campus) e internos de la EUI, extensible al resto de escuelas y biblioteca del Campus Sur de la UPM. • Desarrollar la lógica adicional necesaria para asegurar la integridad de los datos en la base de datos del sistema SIVIT. • Utilizar la tecnología de servicios web para dar respuesta a las peticiones de un cliente sobre los datos de la base de datos (BD). Esto además de dar soporte al sistema SIVIT ofrece la posibilidad de que cualquier aplicación cliente, de escritorio o a través de Internet, pueda utilizarlos, siendo independiente la plataforma desde la que se les solicite. Es decir, permiten la interoperabilidad con distintos entornos y su reutilización por distintas aplicaciones. Este artículo se divide en las siguientes secciones: En la sección 2 se expone la metodología propuesta para el desarrollo del SIVIT. La sección 3 ofrece la simulación del funcionamiento del prototipo, utilizando los servicios web y la BD desarrollados. La sección 4 contiene las conclusiones de este trabajo y por último la Bibliografía. 2. METODOLOGÍA La necesidad del personal de la UPM de poseer una herramienta para gestionar el Campus Sur, condujo a realizar un proyecto informático que proporcionara información geográfica y temática sobre el Campus Sur de la UPM. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 Prototipo para la creación de un Sistema de Información Geográfica WEB para la gestión de elementos universitarios localizados espacialmente Prototype for the creation of a WEB Geographic Information System for university element management spatially localized El sistema propuesto, además de los exteriores del Campus, considera los interiores de los edificios emblemáticos, siendo éstos, la biblioteca y las tres Escuelas Universitarias: EUI, EUITT y ETSITGC. El trabajo para el prototipo se ha centrado principalmente en la escuela de Informática. En un principio se realizó un prototipo, cuyo desarrollo se recoge en este artículo, utilizando como mapa base de los exteriores las ortofotos proporcionadas por la escuela de ETSITGC. Para obtener la situación geográfica de los objetos de interés se utilizó un GPS portátil. En la segunda etapa de este proyecto, se procederá a desarrollar una primera versión con datos espaciales mejor definidos, obtenidos de organismos oficiales como, el Instituto Geográfico Nacional, Dirección General del Catastro, etc. El levantamiento en 3D de los edificios se realizará utilizando distintas tecnologías y se pretende que el Modelo Digital del Terreno (MDT) tenga una precisión de 5 metros. La metodología de desarrollo de este proyecto comprende dos etapas. Cada una de ellas se descompone a su vez en una serie de fases: 1. Diseño del sistema. 2. Implementación del sistema. 2.1. Diseño del sistema En este trabajo se trató de diseñar un Sistema que pudiera satisfacer una serie de funcionalidades entre las cuales se pueden destacar: • Visualización de información localizada espacialmente en una escena virtual 3D. • La aplicación estará expuesta en distintos puntos estratégicos del Campus. • La aplicación será accesible en cada punto de información, desde los que se permitirá navegar a través de la escena virtual y con la representación geográfica del Campus. • La zona de navegación estará delimitada en los alrededores del campus. • La aplicación permitirá al usuario interactuar con el sistema para buscar información geográfica o de situación de distintas zonas, lugares y elementos de interés. • El sistema deberá permitir al usuario navegar por los exteriores del campus y por el interior de los edificios emblemáticos del Campus. • La navegación se podrá realizar en todas las direcciones y sentidos, a pié de calle en los exteriores e interiores. • En los exteriores, los edificios de la Biblioteca y de las tres Escuelas serán visualizados en 3D. • Cada objeto de interés contemplado en el sistema SIVIT, va a ser ubicado espacialmente y representado por una figura geométrica: punto, línea o polígono. • Los lugares de interés serán un conjunto de elementos de interés agrupados por proximidad y/o funcionalidad, por ejemplo elementos de un determinado departamento: despachos, salas, aulas, etc. • La aplicación tendrá asociadas diferentes capas con la representación espacial del Campus y de los interiores de cada edificio emblemático, de manera que habrá una capa que representará los exteriores del campus y varias capas por cada edificio, al menos una por cada una de sus plantas. Se tendrán en cuenta los siguientes condicionantes: –– La capa exterior del campus se desarrollará sobre el mapa del Campus. –– Cada capa interna de un edificio emblemático será desarrollada sobre el plano digitalizado de la planta que representa. –– Los edificios emblemáticos son considerados objetos de interés de tipo zona y clase edificio, en los exteriores del Campus y están asociados a la capa externa. –– Una capa interna sólo corresponde a una planta interior en un edificio emblemático. • El módulo de consultas espaciales del sistema podrá responder a preguntas de localización como: –– ¿Qué hay? –– ¿Dónde está? –– ¿Cómo llegar? –– ¿Qué recursos de información están asociados a un objeto de interés localizado? 2.2. Implementación del Sistema El desarrollo de un sistema de este tipo se descompone en una serie de etapas que a su vez, en algunos casos, se descomponen en varias fases: 1. Selección de los datos. 2. Estudio del Software a utilizar. 3. Diseño del modelo de datos 4. Creación de una base de datos. 5. Desarrollo de los servicios WEB. 6. Desarrollo de las interfaces. 2.2.1. Selección de los datos La información a utilizar por el sistema es muy variada, tanto por su procedencia, como por el medio de adquisición. Será almacenada en una base de datos, la cual permitirá almacenar datos espaciales georreferenciados y los modelos 3D de algunos objetos como edificios, plantas interiores de edificios, etc. Se dispuso de la siguiente información espacial que fue representada en el modelo de datos: Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 223 C. M. Gascueña, R. Guadalupe 1. Modelo digital del terreno del Campus Sur. 2. Ortofotografía del Campus Sur. Cedida por la escuela de Topografía Cartografía y Geodesia. • El Modelo Digital del Terreno (MDT), representa la orografía del suelo de una zona de superficie variable entre 4 y 40 kilómetros cuadrados. Esto estará predefinido según las coordenadas geográficas correspondientes y las características que vemos a continuación (Figura 1). 1 –– Precisión altimétrica de 0,5 m. –– Resolución espacial de 2 m. –– El área a representar es un cuadrado entre las coordenadas (40º23’30’’N, 3º38’05’’W) y (40º23’04’’N, 3º37’23’’W), que delimitan el Campus. –– Formato de almacenamiento GeoTiff, 16 bits. –– Sistema de referencia WGS84. –– La texturización del MDT de tipo ortofoto. • Ortofotografías de superficie, para representar la superficie de suelo con los mismos requisitos que el MDT, para la resolución espacial (Figura 2). los servicios web y en algunas de las herramientas utilizadas en el proyecto. • Easy Eclipse Server 1.2.2.2, entorno de desarrollo para crear servicios web con Java (Web 4). • Apache axis2-1.5.1-war, Apache axis21.5.1-bin, servidor de aplicaciones web (Web 5). Es necesario para realizar los servicios web a través de Eclipse. • Apache Tomcat, servidor de aplicaciones para los servicios web (Web 6). Se integra con Eclipse para generar y consumir servicios web. • PostgreSQL 8.4, gestor de base de datos, (Web 7). • PostGIS v.1.4.0, extensión espacial para la base de datos PostgreSQL (Web 8). • GeoServer v.2.0.0, servidor para poder visualizar los datos espaciales sobre mapas o capas determinadas (Web 9). Estos datos se encuentran en la base de datos PostGres/PostGIS. • Gerwin v.0.6, herramienta de desarrollo para el modelado de los datos. • Rational Rose Enterprise v.7.0.0, herramienta de modelado que usa el lenguaje UML para realizar diagramas para el análisis y especificación de los requisitos del sistema (Web 10). • Google Earth 5, herramienta para visualizar mapas y a los objetos de interés localizados espacialmente sobre ellos (Web 11). 2.2.3. Modelo de datos 2 2.2.2. Estudio del Software a utilizar Para el desarrollo del prototipo se seleccionó una combinación de herramientas Open source (9, 10), (Web 1]). Para este trabajo y debido a las mejores capacidades que ofrecen se escogieron las siguientes: • VirtualBox v.3.1.4, Máquina Virtual que permite instalar todas las herramientas utilizadas en la aplicación y desarrollar ésta sobre ella (Web 2). • Máquina Virtual Java, Java Runtime Enviroment JRE (Web 3). Java es el lenguaje de programación usado en el desarrollo de 224 Como se ha mencionado anteriormente, uno de los objetivos de este trabajo era realizar un modelo de datos propio, que se desarrolló siguiendo las siguientes premisas: • Los modelos 3D de los edificios deben representarse en la base de datos con sus correctas medidas, posicionamiento geográfico y texturas de detalle. • Los objetos de interés son elementos o entidades elegidas sobre el terreno del Campus que aportan información relevante para nuestra aplicación. Estos objetos pueden tener asociado un icono 2D o un modelo 3D para representarlos sobre su localización geográfica. • Los objetos de interés pueden encontrarse en un lugar al aire libre o en el interior de un edificio lo que hace que se referencien con dos o tres coordenadas espaciales. Éstos serán representados por entidades espaciales como puntos, líneas o polígonos, dependiendo de sus características y de la importancia y grado de detalle con que se quieran representar en el sistema virtual, (7, 8). Se distinguen los siguientes tipos: –– Zona de interés, es un objeto de interés que puede contener a su vez otros objetos de interés. Se representa en la escena correspondiente por un polígono de n vértices. –– Elemento de interés, es un objeto de interés que se representa por un punto o por una línea. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 Prototipo para la creación de un Sistema de Información Geográfica WEB para la gestión de elementos universitarios localizados espacialmente Prototype for the creation of a WEB Geographic Information System for university element management spatially localized –– Lugar de interés, es un objeto de interés que está compuesto por diversos elementos de interés y/o por otros lugares de interés. • Recursos de Información, cada objeto de interés podrá tener asociados distintos recursos que complementan su información. Estos pueden ser fotos, texto, video, etc. 2.2.4. Creación de la base de datos Como sistema gestor de la base de datos se ha utilizado PostgreSQL y su extensión para datos espaciales PostGIS. Puede almacenar todo tipo de información: vectorial, raster, procedente de sensores de medidas de campo y topográficos, 2D y 3D, etc. La estructura de la base de datos puede verse en la Figura 3, algunos datos se guardaron en ficheros externos a la BD, y ésta sólo recoge el path donde se encuentran. Este es el caso de los recursos de información de los objetos de interés, de los MDT, de las Ortofotos, etc. los recursos de información asociados a cada objeto geográfico referenciado, o la recuperación de cualquier otra información que se encuentre en la BD. 3. Estructura de tablas de la BD. En Wikipedia (Web 12) se define un servicio web de la siguiente manera: Un servicio web (Web Service, WS) es un conjunto de protocolos y estándares que sirven para intercambiar datos entre aplicaciones. Distintas aplicaciones de software desarrolladas en lenguajes de programación diferentes, y ejecutadas sobre cualquier plataforma, pueden utilizar los servicios web para intercambiar datos en redes de ordenadores como Internet. La interoperabilidad se consigue mediante la adopción de estándares abiertos. 2.2.5. Desarrollo de los servicios web La razón principal por la que se usan los servicios web es que pueden aportar gran independencia entre la aplicación que usa el servicio web y el propio servicio, así los cambios en uno no deberían de afectar al otro. Para interactuar con la BD y acceder a toda la información alojada en ella, se implementaron servicios web adaptados a las características de cada petición de datos, ya sea: información geográfica o del terreno, (modelos digitales, ortofotografía, elementos 3D, puntos de interés,…), el acceso a En este proyecto se utilizan servicios web para establecer el intercambio de datos y la comunicación con un posible cliente. Los servicios web pretenden ser independientes del cliente que los utilice. Establecen un puente entre las aplicaciones cliente que consumen datos y la BD que almacena datos. 3 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 225 C. M. Gascueña, R. Guadalupe En la implementación del sistema se ha utilizado la arquitectura de tres capas, presentación (clientes), lógica del negocio (servicios web), datos (BD) ver Figura 4. • Un servicio web que permite acceder a cada uno de los recursos de información (video, audio, fotos) asociados a un objeto de interés. Para la implementación de los servicios Web se ha utilizado un entorno de desarrollo en código abierto, Eclipse (Web 5) y Java (Web 4). Además en este caso se utilizó: 4 4. Arquitectura en tres capas. 5. Pantalla de inicio del prototipo, con varios planos de la biblioteca del Campus. La implementación de los servicios Web se desarrollo en dos fases: 1. Instalación de un servidor Web 2. Implementación de los servicios Web. 2.2.5.1. Instalación de un servidor Web Para este trabajo se escogió Thomcat de Apache (Web 7) como servidor de aplicaciones web debido a que ofrece las mejores prestaciones, siendo el más utilizado por ser Open Source y por su facilidad de instalación y uso. En la actualidad más del 70% de los servidores utilizan Apache (Web 6). 2.2.5.2. Implementación de los servicios Web Las peticiones a la BD y sus resultados, realizados por medio de los servicios web, se construyen en ficheros Extensible Markup Language (XML). Cuando los datos pedidos son espaciales, se añade además un fichero Keyhole Markup Language (KML). La interpretación de los servicios web puede realizarse con cualquier herramienta que soporte estos lenguajes. Los servicios Web requeridos en el sistema SIVIT se adaptan a los estándares definidos en el Open Geospatial Consortium (OGC) (Web13), (9, 10) para asegurar compatibilidades futuras, son los siguientes: • Un servicio web que proporciona la información del modelo digital del terreno representada en la base de datos del sistema de información virtual. • Un servicio web que proporciona la información de las ortofotografías. • Un servicio web que proporciona la información de los modelos 3D en una escena. • Un servicio web que proporciona la información de los objetos de interés, respecto a su situación. • Un servicio web que proporciona la información de todos los recursos de información (página web, video, fotos, etc.) asociados a cada objeto de interés de los representados en la BD. 226 • GoogleEarth (Web 11), permite visualizar los puntos donde se encuentran los objetos de interés en los exteriores del campus, como paradas de autobús, calles, parking, etc. La localización espacial de dichos puntos, se recogieron in situ con un GPS. Por ejemplo para el edificio externo de la EUI se recogieron 7 puntos (vértices) para su representación polinomial, los cuales se guardaron en la BD. • GeoServer (Web 10) es el servidor de datos geoespaciales que sirve de referencia al OGC (Web 13). Está escrito en Java con un diseño basado en la interoperabilidad y permite a los usuarios publicar los formatos más usuales de información geográfica. 2.2.6. Desarrollo de las interfaces Se ha decidido utilizar la interfaz que ofrece el propio gestor de BD PostGIS como interfaz del operador, ya que es sencillo e intuitivo. Sin embargo es en la interfaz de un cliente donde nosotros consideramos que se debe de emplear más tiempo, para facilitar al usuario final la navegación a través del campus virtual y proporcionarle todas las prestaciones que pudiera necesitar en su recorrido. En este trabajo no se ha desarrollado ninguna aplicación cliente, aunque el prototipo propuesto sirve para presentar la funcionalidad ofrecida por el sistema desarrollado. Debido a la interoperabilidad de los servicios web, cualquier aplicación desarrollada en cualquier lenguaje de programación podría consumir estos servicios. 3. SIMULACIÓN DEL PROTOTIPO CONSUMIENDO SERVICIOS WEB Al iniciar la aplicación, se muestra la pantalla que se ven la Figura 5. 5 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 Prototipo para la creación de un Sistema de Información Geográfica WEB para la gestión de elementos universitarios localizados espacialmente Prototype for the creation of a WEB Geographic Information System for university element management spatially localized Existen dos funciones de navegación en función de los escenarios donde se realice: 3.1. Navegación exterior Si el usuario está en el exterior del Campus, la escena virtual está compuesta por los siguientes elementos: • Modelo digital del terreno del Campus Sur. • Ortofotografías de la superficie. • Modelos en 3D de edificios del Campus Sur (exteriores) y otros objetos de interés representados mediante 3D. • Iconos 2D de los objetos de interés correspondientes. • El usuario tiene varias opciones de navegación en la zona delimitada por el perímetro de la capa de exteriores. Se presentará la posibilidad de elegir un objeto de interés dentro de las posibilidades ofrecidas en los exteriores del Campus. 3.2. Navegación interior En el interior de un edificio, los elementos visibles de la escena virtual serán: En la Figura 6 vemos el contenido de una consulta realizada en lenguaje SQL sobre la base de datos PostGIS. Se solicita el nombre de los objetos de interés, la capa a la que pertenecen, el número de vértices que tiene la figura geométrica que lo representa y los puntos geográficos que componen dicha figura, que puede ser: punto, línea o polígono, tal como se observa. Las figuras corresponden a los tipos de objeto de interés: zona, lugar y elemento. 6 En la Figura 7 vemos el resultado de la consulta de la Figura 6, los objetos de interés están en las capas “Exterior” e “Informática”. • Modelo 3D del interior de la planta basado en el plano de la planta digitalizado. • Modelos en 3D de los objetos de interés que los incluyan. • Iconos 2D de los objetos de interés correspondientes. 3.3. Funciones de análisis Sobre el escenario donde se encuentra, el usuario puede elegir dos funciones de análisis: 1. Consultas a la base de datos. 2. Visualización de consultas peculiares de este sistema. 3.3.1. Realización de consultas a la base de datos Se puede realizar diferentes consultas, directamente o a través de los Servicios web, entre otras: 3.3.1.1. Directamente a través del Sistema Gestor de la BD: • Consultas de información no espacial utilizando el asistente que incorpora el propio Sistema Gestor de BD PostGres/PostGIS, mediante el lenguaje SQL. • Consultas espaciales recuperando la localización espacial de los datos, utilizando GoeServer para visualizar sus geometrías asociadas y sus relaciones topológicas. • Impresión de mapas, fotografías e imágenes de satélite. 7 3.3.1.2. A través de los servicios web: • Petición de un escenario que depende del punto donde se encuentra el usuario físicamente, contiene: –– Su capa asociada. –– Los objetos de interés próximos al punto desde donde se realiza la petición. –– Los listados correspondientes a dicha capa. • Petición de ruta. • Petición de ir a. • Petición del listado de los recursos de información de un objeto de interés determinado. • Petición de un recurso de información determinado. 3.3.2. Visualización de consultas peculiares del sistema Todos los resultados de las peticiones realizadas a través de los servicios web pueden ser visualizados. A continuación veremos algunos ejemplos utilizando Google Earth como herramienta de visualización para el prototipo de este sistema. Entre otros se puede realizar: 6. Consulta sobre los objetos de interés que existen en la base de datos en lenguaje SQL. 7. Resultado de la consulta de la Figura 6. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 227 C. M. Gascueña, R. Guadalupe 8. Listados y modelo digital de terreno enviado junto con el escenario pedido desde el punto 1. 1. Petición de la capa asociada a un escenario, Servicio Web “Escenario” 2. Petición de los objetos de interés próximos al punto desde donde se realiza la petición, Servicio web “ObjetosPróximos”. 3. Petición de ir a Servicio web “Ir_a”. 4. Petición de Ruta, etc. 3.3.3. Servicio web “Escenario” Puede solicitarse el escenario correspondiente a una coordenada interna, a una coordenada de la capa externa o a una coordenada que se encuentre fuera de los límites del Campus. Sólo en este servicio web es necesario comprobar si una coordenada se encuentra fuera del Campus. Para el servicio web “Escenario” son posibles tres peticiones diferentes: 1. Escenario pedido desde los exteriores del Campus: Punto 1. Es un punto de la capa externa del Campus que se encuentra en la isleta que hay junto a las pistas de tenis y el polideportivo. Al solicitar el escenario desde el punto 1, se obtiene el escenario correspondiente: la información de los listados específicos de la capa externa, ortofotografía, MDT y los objetos próximos al punto 1, en formatos KML + XML. En la Figura 8 se muestra esta simulación y una parte de los listados enviados por el servicio web. Coordenadas del punto 1: X (longitud) = -3.627563867220396 Y (latitud) = 40.38825124539203 Z=0 2. Escenario pedido desde el interior de la Escuela de Informática: Punto 2. Este punto se encuentra dentro de la EUI, en la planta baja del bloque IV. Al pedir el escenario desde el punto 2, el servicio web devuelve la capa interna correspondiente a la planta baja del Edificio de la EUI, no se ha realizado el levantamiento de los interiores por lo que no se visualizan éstos. Vemos sin embargo en la Figura 9, localizados geográficamente el punto 2 y sus objetos próximos (Centro de Cálculo y Secretaría), los listados específicos de dicha capa y el path donde se encuentra el modelo digital de terreno correspondiente. Coordenadas del punto 2: X (longitud) = -3.62813604357802 Y (latitud) = 40.38929675232029 Z=0 3. Petición de Escenario desde fuera del Campus Sur: La solicitud de un escenario fuera del recinto del Campus Sur, como puede ser en el punto 4, devuelve un error. Punto 4: X (longitud) = -3.624985071419555 Y (latitud) = 40.38844258903883 Z=0 3.3.4. Servicio web “ObjetosPróximos” Este servicio web recibe como entrada un punto representado por sus coordenadas geográficas X (longitud), Y (latitud), Z. La salida, es en este caso un documento KML con la información geográfica y con- 8 228 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 Prototipo para la creación de un Sistema de Información Geográfica WEB para la gestión de elementos universitarios localizados espacialmente Prototype for the creation of a WEB Geographic Information System for university element management spatially localized 9. Listados y modelo digital de terreno enviado desde el punto 2. 10. Objetos próximos al punto 1, en la capa exterior del Campus. 11. Objetos próximos al punto 2, en el interior de la Escuela de Informática. 9 textual de los objetos próximos al punto de entrada desde donde se realiza la petición. Este fichero es interpretado y visualizado por Google Earth. Para este servicio web hay dos posibles casos: objetos próximos a un punto del exterior del Campus y objetos próximos a un punto del interior de algún edificio. 1. Objetos próximos a un punto en los exteriores del Campus: Se obtiene los objetos próximos al punto 1. Como se aprecia en la Figura 10, únicamente se representan los objetos próximos que se encuentran en la misma capa. En este caso son las paradas del autobús y el polígono que representa a la EUI. 2. Objetos próximos a un punto en el interior de una capa de la Escuela de Informática: Para este prototipo, como ya se ha comentado, no se ha realizado el levantamiento digital del interior de los edificios, sin embargo podemos realizar una simulación de la representación interna. En este ejemplo se piden los objetos próximos al punto 2, situado en la planta baja de la EUI. En la Figura 11 vemos que aparecen representados el Centro de Cálculo y la Secretaría, ambos localizados dentro de la planta baja de dicha Escuela. Punto 2: X (longitud) = -3.62813604357802 Y (latitud) = 40.38929675232029 Z=0 3.3.5. Servicio web “Ir_a” Punto 1: X (longitud) = -3.627563867220396 Y (latitud) = 40.38825124539203 Z=0 Este servicio web se llama con dos parámetros, uno para las coordenadas del punto de origen y otro para las coordenadas del punto 10 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 11 229 C. M. Gascueña, R. Guadalupe 12. Resultado del servicio web “Ir_a” del punto 1 al punto 5, presenta el punto destino y los objetos próximos. 13. Resultado del servicio web “Ir_a” del punto 1 al punto 6, presenta el punto destino, los objetos próximos y los nuevos listados al cambiar la capa. destino, ambos puntos pueden estar en la misma capa o en capas diferentes. 1. “Ir_a” entre dos puntos de la capa externa: En el punto 5 se encuentra la parada del autobús de la línea E que hay próxima a la cafetería de las escuelas de EUI y EUITT. En la Figura 12, podemos ver el resultado de la petición “Ir_a” realizada en el punto 1 (origen) para ir al punto 5 (destino). La coordenada destino está representada por el icono del autobús, vemos los objetos próximos, al estar en la misma capa del punto inicial no se devuelve un nuevo escenario. Punto 5: X (longitud) = -3.629261711681649 Y (latitud) = 40.39013055555556 Z=0 2. “Ir_a” de la capa externa a una capa interna: Punto 6. Este punto pertenece a la primera planta de la EUI, concretamente representa la entrada al departamento de dirección. En este caso se realiza la petición de “Ir_a” de un punto en la capa externa (punto 1) a una coordenada que se encuentra en la primera planta de la EUI (punto 6). Al producirse un cambio de capa, la petición cambia el escenario externo por el correspondiente a la capa interna del primer piso de la Escuela. La Figura 13 muestra en este caso el polígono de la EUI y el icono de una chincheta en la parte superior de dicho polígono. Esto se debe a que, además de los listados y los objetos próximos al punto 6, el servicio web devuelve la información geométrica de la capa (geometría y punto de inserción). Punto 6: X (longitud) = -3.628102141809317 Y (latitud) = 40.38901124552564 Z=3 3. “Ir_a” la capa externa desde una capa interna: 12 Punto 1: X (longitud) = -3.627563867220396 Y (latitud) = 40.38825124539203 Z=0 En la Figura 14, vemos el resultado de la petición del servicio web “Ir_a” desde el punto 6 (primera planta de la EUI) al punto 5 (parada del autobús de la línea E próxima a la cafetería). 13 230 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 Prototipo para la creación de un Sistema de Información Geográfica WEB para la gestión de elementos universitarios localizados espacialmente Prototype for the creation of a WEB Geographic Information System for university element management spatially localized 14. Resultado del servicio web “Ir_a” del punto 6 interno, al punto 5 externo. Se observa el punto destino, los objetos próximos y los nuevos listados por el cambio de capa. 15. Resultado de la petición “Ir_a” del punto 7 al punto 6, ambos en la primera planta de la Escuela de Informática. 14 Punto 5: X (longitud) = -3.629261711681649 Y (latitud) = 40.39013055555556 Z=0 Punto 6: X (longitud) = -3.628102141809317 Y (latitud) = 40.38901124552564 Z=3 4. “Ir_a” una capa interna desde otro punto de la misma capa: Punto 7. Este punto representa la garita de los bedeles que se encuentra en la primera planta de la EUI. En la Figura 15, observamos el resultado de “Ir_a” entre dos puntos de la misma capa interna. Desde el punto 7 al punto 6, ambos en la primera planta del bloque 3 de la EUI, al estar en la misma capa solo obtenemos el objeto de destino y sus objetos próximos. Coordenadas del punto 7: X (longitud) = - 3.62795405183916 Y (latitud) = 40.38937898658578 Z=3 4. CONCLUSIONES En este trabajo se ha realizado un prototipo para un Sistema de Información Geográfico Web, donde se ha tomado como referencia el Campus Sur de la UPM. La creación de una herramienta como SIVIT es especialmente útil para controlar, manejar, actualizar y analizar la información geográfica y alfanumérica de un campus universitario o de cualquier otro entorno geográfico. Esto se debe a la facilidad para visualizar los datos localizados espacialmente, generar nueva información como 15 calcular recorridos, apreciar zonas donde construir nuevos elementos o restaurar otros, etc. Se presenta una metodología donde se especifican la secuencia de los procesos y actividades necesarios para la implantación de un sistema de estas características de forma fácil y eficiente. El diseño de la base de datos se ha realizado de forma generalizada, dando prioridad al modelado espacial, de manera que éste podrá ser utilizado en diferentes ámbitos, donde la localización espacial de ciertos objetos de interés sea relevante. El modelo de datos propuesto describe las estructuras de la base de datos para las entidades espaciales y sus interrelaciones y además asociadas con información temática en distintos formatos. El uso de servicios web para la interactuación con la base de datos nos parece una buena elección por la posibilidad de reutilización del sistema por distintas aplicaciones y entornos. En la realización del SIVIT se ha tratado de conseguir un sistema de calidad a partir de Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 221-232, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 231 C. M. Gascueña, R. Guadalupe los datos de entrada. En particular se ha hecho hincapié en las labores de análisis y diseño para el modelado de los datos, donde destacamos las dificultades para decidir las estructuras adecuadas para los datos espaciales como por ejemplo: qué objetos de interés espaciales eran relevantes para el sistema, con qué detalle o granularidad se querían contemplar, cuál era su representación idónea sobre mapas y planos digitales, es decir, qué figuras geométricas les representarían, puntos, líneas, polígonos, etc. El sistema desarrollado está basado en código abierto, lo cual pensamos que es acertado desde el punto de vista económico, funcional y del usuario final. Este proyecto es fácilmente extensible, para incluir el resto de edificios del Campus Sur, como centros de investigación, polideportivos, etc. Así como para su implementación, con pequeñas adaptaciones, en otros domi- nios donde la localización y representación espacial sea relevante. En resumen, de este trabajo se deduce fácilmente la gran cantidad de aplicaciones de los SIG Web, los cuales son cada vez más utilizados en distintos ámbitos. Entre otros, cabe destacar los beneficios que estos sistemas pueden proporcionar para el análisis, gestión y mantenimiento del espacio donde vivimos, trabajamos, nos divertimos, etc. Agradecimientos: Este trabajo no habría sido posible sin la colaboración y ayuda de, Jesús López de la Calle, Director de la EUI; Eugenio Santos, Director del departamento de Organización y Estructura de la Información de la EUI; Becarios colaboradores del proyecto SIVIT: Ulises Moreno, Héctor Contreras, Pablo Pérez, Daniel Morillo. 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ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.039 Informes de la Construcción Vol. 64, 526, 233-242 abril-junio 2012 ISSN: 0020-0883 eISSN: 1988-3234 doi: 10.3989/ic.11.025 Aplicación de la norma EN 14491:2006 a los silos de acero cilíndricos para la protección frente a explosiones de polvo Application of standard EN 14491:2006 to cylindrical steel silos for dust explosion protection A. Tascón(*), P. J. Aguado(**) RESUMEN SUMMARY Las explosiones de polvo representan un serio peligro en aquellas industrias y silos en los que se manejan materiales combustibles. Para mitigar los efectos de una posible explosión generalmente se utilizan dispositivos de venteo, que pueden dimensionarse siguiendo la norma europea EN 14491:2006. Sin embargo, frecuentemente surgen complicaciones que hacen que la instalación de venteos sea técnicamente complicada y muy costosa. El objetivo de este trabajo fue analizar la aplicación de la norma EN 14491:2006 a los silos metálicos cilíndricos, remarcando las dificultades y limitaciones existentes y explicando sus aspectos clave para poder aplicarla correctamente. También se ha calculado el coste que puede suponer la protección de silos mediante venteos. Finalmente, se proporcionan algunas sugerencias para afrontar la protección de silos, información sobre métodos alternativos de cálculo de venteos y tendencias de futuro en este campo. Dust explosions represent a serious hazard in industries and silo facilities that handle combustible materials. Venting devices are commonly used to try to mitigate the damage caused by any dust explosion. To calculate vent area size, the recommendations given in European standard EN 14491:2006 can be used. However, the protection of silos is not always simple, and frequently the installation of vents becomes technically difficult and costly. The aim of the present work was to analyse the application of standard EN 14491:2006 to cylindrical steel silos, remarking the existing difficulties and limitations and explaining some critical points in order to understand the aforementioned standard. In addition, the cost of protection by venting in silos was studied. Finally, the authors have provided some suggestions to solve the protection of silos, alternative methods to calculate vent areas and expected future trends in this field. 760-12 Palabras clave: Silo; explosión de polvo; venteo; EN 14491; coste. Keywords: Silo; dust explosion; venting; EN 14491; cost. (*) Universidad de La Rioja. Logroño (España) (**) Universidad de León. León (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (A. Tascón) Recibido/Received: 07 mar 2011 Aceptado/Accepted: 28 aug 2011 Publicado online/ Published online: 12 mar 2012 A. Tascón, P. J. Aguado 1. HISTORIA DE LAS EXPLOSIONES DE POLVO Cualquier material sólido que pueda reaccionar con el oxígeno del aire lo hará con una violencia y velocidad que crecerán al incrementarse el grado de subdivisión del material. Cuando el producto se encuentre finamente dividido en partículas en suspensión, formando una nube de polvo, el proceso de oxidación puede llegar a tener carácter de explosión. Una explosión de polvo es una reacción exotérmica en cadena en la cual las partículas de polvo reaccionan con el oxígeno del aire a partir de una fuente de ignición que desencadena el proceso, dando lugar a un frente de llama que se propaga a través de la nube de polvo (1). La primera explosión de polvo documentada de la que se tiene noticia ocurrió en 1785 en el almacén de harina de una fábrica de pan en Turín (2). Aunque inicialmente se pensó que la explosión se debió a gases emanados por la harina, la investigación realizada posteriormente evidenció que no se había producido ninguna fermentación, ya que la harina se encontraba con un grado de humedad muy bajo. A lo largo del siglo XIX, con el incremento extractivo propiciado por la revolución industrial, se sucedieron las explosiones en minas de carbón. Primeramente se responsabilizó de estos fenómenos a la presencia de gases combustibles. Pero en seguida surgieron sospechas sobre la participación del polvo de carbón. El científico inglés Michael Faraday, en 1845, enfatizó el importante papel del polvo de carbón en las explosiones en minas, cuando presentó un informe junto con el geólogo Charles Lyell sobre la explosión de Haswell en 1844, que causó 95 víctimas (2). En 1910 se creó en Estados Unidos el U.S. Bureau of Mines (USBM), al que se le encomendó, entre otras responsabilidades, impulsar el estudio de las explosiones de polvo para mejorar la seguridad en las minas de carbón. Otros organismos similares surgieron en otros países, como el Safety in Mines Research Board del Reino Unido. Posteriormente, el estudio de las explosiones de polvo se amplió a otros sectores, siendo caracterizadas una gran cantidad de sustancias potencialmente explosivas en forma de polvo: productos agrarios, metales, plásticos y otras sustancias sintéticas. En la actualidad existen bases de datos exhaustivas de sustancias potencialmente explosivas con sus características más relevantes (3). 234 A lo largo de la segunda mitad del siglo XX se han llevado a cabo grandes esfuerzos para comprender mejor el fenómeno de las explosiones de polvo y especialmente para el desarrollo de medidas que aumentasen la seguridad frente a este tipo de fenómenos (1) (4). La gran importancia que se concede a la seguridad de los trabajadores en la Unión Europea condujo a la elaboración en los años 90 de dos Directivas sobre atmósferas explosivas, conocidas como Directivas ATEX (ATEX 94/9/CE y ATEX 1999/92/ CE), transpuestas a la legislación española mediante sendos Reales Decretos (5) (6). La Directiva 94/9/CE obliga a los fabricantes a dotar a los equipos que vayan a ser instalados en zonas con atmósferas explosivas con unos determinados requisitos de seguridad. Mientras, la Directiva 1999/92/CE obliga a los empresarios a adoptar medidas técnicas, organizativas y de formación que disminuyan la probabilidad de que ocurra una explosión y que reduzcan sus efectos en caso de que llegue a producirse. Los materiales que pueden desencadenar una explosión de polvo son: productos orgánicos naturales, propios del sector agroalimentario y forestal (cereales, almidón, azúcar, harina, malta, soja, madera, biomasa, etc.); productos orgánicos sintéticos (plásticos, pigmentos, pesticidas, etc.); metales (aluminio, magnesio, etc.); y carbón. Muchos de estos materiales son con frecuencia almacenados en silos. 2. EXPLOSIONES DE POLVO EN SILOS Un porcentaje considerable de las explosiones de polvo de las que hay registro afectaron a sistemas de almacenamiento. Esto es especialmente cierto en el sector agrario y alimentario, tal y como demostraron las estadísticas recogidas por Schoeff en Estados Unidos (7) o por Jeske y Beck en la República Federal Alemana (8). Algunas de las explosiones se desencadenaron en el interior de un silo. Otras, en cambio, se originaron en equipos o instalaciones anexas, tales como elevadores, ciclones, etc., y posteriormente se propagaron hasta los silos. Las consecuencias de una explosión de polvo en un silo o conjunto de silos pueden ser muy graves, con pérdida de vidas, cuantiosas mermas materiales y económicas, y efectos ambientales indeseables. Ejemplos recientes de explosiones catastróficas de silos son el de Blaye (Francia) en 1997, con 13 muertos, y el de Wichita (USA) en 1998, con 7 muertos; en ambos casos se produjeron daños estructurales muy severos en los silos. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 233-242, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.025 Aplicación de la norma EN 14491:2006 a los silos de acero cilíndricos para la protección frente a explosiones de polvo Application of standard EN 14491:2006 to cylindrical steel silos for dust explosion protection Según la Directiva ATEX 1999/92/CE, el empresario deberá tomar medidas de carácter técnico y/u organizativo conforme a tres principios básicos, por orden de prioridad: impedir la formación de atmósferas explosivas, evitar la ignición de atmósferas explosivas y atenuar los efectos perjudiciales de una explosión de forma que se garantice la salud y la seguridad de los trabajadores. Estas medidas se combinarán con disposiciones para evitar la propagación de las explosiones. La evaluación de los riesgos de explosión y las medidas adoptadas deben plasmarse obligatoriamente en un Documento de Protección contra Explosiones. En el interior de los silos es inevitable que se formen nubes de polvo durante los procesos de llenado y vaciado, es decir, atmósferas potencialmente explosivas. En consecuencia, se debe prestar una gran atención a las posibles fuentes de ignición. En muchas situaciones puede no ser suficiente con intentar eliminar las fuentes de ignición y, si así se determina en el Documento de Protección contra Explosiones, se deberán considerar medidas de protección que minimicen los efectos de una posible explosión. El Eurocódigo 1 ya incluye las cargas debidas a explosiones de polvo como acciones accidentales en silos y depósitos (9) y propone limitar el posible daño mediante la elección de uno o varios de los siguientes métodos de protección: venteo, supresión y diseño resistente. Además plantea el empleo de métodos de confinamiento para evitar la propagación de la explosión de unos equipos a otros. El sistema de protección más habitualmente empleado en silos es el venteo: una superficie con menor resistencia que el resto de elementos del silo y que se abre a determinada sobrepresión, permitiendo el escape de los gases calientes y limitando la presión máxima dentro del equipo. Los venteos deben situarse en el techo del silo o en las paredes, pero siempre por encima del nivel alcanzado por el material almacenado en su interior. Para grandes volúmenes es el método más sencillo de implementar y en muchos casos el único técnica y/o económicamente viable. En un recinto cerrado sin elementos de venteo la presión generada por una explosión de polvo puede alcanzar valores de 7-10 bar (700-1000 kPa), que provocarían daños estructurales y en muchos casos el colapso del silo. Los dispositivos de venteo pueden clasificarse en dos tipos en función de su inercia: paneles de venteo, de inercia despreciable, y puertas de explosión, de gran inercia (10). Mayoritariamente se emplean los paneles de venteo, por su mayor eficacia de venteo y menor mantenimiento. Los paneles de venteo consisten generalmente en una lámina de acero inoxidable. Cuando se produce una explosión el panel se rompe y se deforma sobre sí mismo, dejando un área abierta al exterior. En ocasiones se combina con otras capas muy finas de plástico que proporcionan aislamiento y protección meteorológica e, incluso, condiciones higiénicas para su empleo en la industria alimentaria o farmacéutica. Desde hace años se comercializan diversas tipologías de paneles de venteo, con formas diferentes (rectangulares, circulares, trapezoidales, etc.) y para varias presiones de activación. La Directiva ATEX 94/9/CE obliga a que los dispositivos de venteo, como sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas, cumplan determinados requisitos y lleven el correspondiente marcado. Esto sirve para verificar la presión a la que se abre el panel, el área de venteo que proporciona y su seguridad de utilización, ya que un venteo no debe fragmentarse dando lugar a proyectiles. Sin embargo, la instalación de venteos en silos no siempre es fácil y frecuentemente surgen complicaciones. Especialmente problemáticos son los grandes silos cilíndricos metálicos utilizados en la agricultura y la industria alimentaria, que tienen un techo de muy baja resistencia, lo cual hace que el venteo sea técnicamente complicado y muy costoso, debido a que el área de venteo necesaria aumenta al disminuir la resistencia del recinto a proteger. También es el caso de los silos muy esbeltos, donde el área de venteo necesaria puede llegar a ser mayor que la superficie disponible para instalar venteos. 3. LA NORMA EUROPEA EN 14491 En el año 2006 el Comité Europeo de Normalización aprobó la norma europea EN 14491 Dust explosion venting protective systems, que especifica los requisitos para el dimensionamiento de los sistemas de protección por venteo contra explosiones de polvo. Desde noviembre de 2006 ya existe la versión oficial en español (11). Dicha norma presenta una fórmula empírica para el cálculo de los venteos en recipientes aislados, que se basa en los siguientes parámetros: • Geometría del recinto a proteger: volumen y relación longitud/diámetro (la longitud es la máxima distancia que podría recorrer la llama hasta alcanzar los venteos; en Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 233-242, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.025 235 A. Tascón, P. J. Aguado el caso de un silo coincide con su altura, ya que los venteos se disponen en el techo o en la parte más superior de la pared)1. • La máxima presión que no queremos que se supere, dependiendo de la resistencia del equipo a proteger (presión de explosión reducida). • Presión a la que se abrirán los dispositivos de venteo (presión estática de activación). • Características del polvo: la presión máxima de explosión y el parámetro KSt, determinados según métodos normalizados (12) (13). Todas las presiones que intervienen en el cálculo y a las que se hace referencia en el presente trabajo son presiones relativas, es decir, presiones por encima de la presión atmosférica. La norma UNE-EN 14491:2006 las denomina sobrepresiones. El área de venteo A, para sobrepresiones de 0,1 bar ≤ pred < 1,5 bar, se calcula como [1]: [1] A = B(1+C·log(L/D)) donde B es [2]: [2] -0,569 B={3,264·10-5· pmáx·KSt· pred + -0,5 }·V 0,753 + 0,27 (pstat- 0,1)· pred y C es [3]: [3] C = (-4,305· log pred + 0,758) siendo A el área geométrica de venteo (m2), pstat la presión estática de activación (bar), pred la presión de explosión reducida (bar), pmáx la presión máxima de explosión (bar), KSt la constante de explosión del polvo (bar·m/s), V el volumen del recipiente (m3), L/D la relación longitud/diámetro del recipiente (adimensional). En el caso de sobrepresiones de 1,5 bar ≤ p red ≤ 2,0 bar se prescinde de la corrección por relación L/D y el cálculo es [4]: [4] 1 Si el silo tiene tolva la relación longitud/diámetro es ligeramente reducida según el procedimiento expuesto en el Anexo A de la norma EN 14491:2006. Los fabricantes de dispositivos de venteo proporcionan un valor nominal de sobrepresión estática de activación (pstat) y un valor de tolerancia, que da lugar a un valor máximo superior de sobrepresión de activación. 2 236 A=B El área de venteo total requerida (A’), es decir, la que realmente se debe instalar, tendrá en cuenta la eficiencia (Ef) del dispositivo de venteo en caso de que ésta sea inferior a 1 [5]: [5] A’ = A/E f La eficiencia de los paneles de venteo comerciales se considera de 1, ya que su inercia es despreciable y al activarse abren totalmente y de forma inmediata todo el área de venteo. No sucede así con las puertas de explosión u otros dispositivos de venteo con inercia. La fórmula tiene ciertos límites de aplicación, que se recogen en la Tabla 1. Hay que resaltar los siguientes aspectos: • El valor mínimo de pstat a introducir en la expresión de cálculo debe ser de 0,1 bar, aunque el valor real del dispositivo de venteo sea inferior. Además, el valor que se debe considerar de pstat es el valor superior del intervalo de tolerancia2. • El método de cálculo propuesto sólo es apropiado para recipientes aislados, es decir, aquellos que están aislados de otros volúmenes mediante dispositivos de aislamiento mecánicos o químicos, no siendo posible la propagación de la explosión de unos equipos a otros. • La norma no establece para qué intervalo de condiciones iniciales de la nube de polvo es válida. La concentración inicial de la nube de polvo, la velocidad del aire y el nivel de turbulencia condicionan de forma extraordinaria la violencia de la explosión. Sin embargo, estas condiciones son muy distintas según el equipo que se considere, no siendo iguales en un silo, un ciclón o un molino (1). A pesar de ello, la norma no proporciona valores o intervalos de valores de dichos parámetros. Escuetamente menciona que es “válida para la mayoría de aplicaciones prácticas: un recipiente completamente lleno de una nube turbulenta de concentración óptima de polvo”, dando a entender que el procedimiento es conservador y queda del lado de la seguridad en la mayoría de las situaciones. Hay que tener en cuenta que en ocasiones no es posible controlar la concentración y turbulencia iniciales; una explosión primaria puede poner en suspensión más polvo e incrementar la turbulencia, dando lugar a explosiones secundarias más violentas. Los dos métodos más utilizados en todo el mundo para el cálculo de venteos contra explosiones de polvo son la norma europea EN 14491 (11), heredera de la alemana VDI 3673 (14), y la norteamericana NFPA 68 (15). Sin embargo, aunque las dos normas son muy recientes y de reconocido prestigio, conducen a resultados bastante contradictorios en ciertas situaciones. Los trabajos de Tascón et al. (16) tratan de arrojar luz sobre dichas diferencias para el caso de silos, mediante simulaciones CFD (Computational Fluid Dynamics) con el programa DESC (Dust Explosion Simulation Code). La Figura 1 compara el área de venteo calculada según las dos normas para polvo de granos de soja en un silo de 1000 m3 para una sobrepresión de explosión reducida de 0,2 bar. Dependiendo de la relación altura/diámetro del silo (L/D), el área de venteo requerida según la EN 14491 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 233-242, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.025 Aplicación de la norma EN 14491:2006 a los silos de acero cilíndricos para la protección frente a explosiones de polvo Application of standard EN 14491:2006 to cylindrical steel silos for dust explosion protection Tabla 1. Límites de validez de la fórmula de cálculo propuesta en la norma EN 14491:2006 Parámetro Valores límite en EN 14491:2006 0,1 ≤ V ≤ 10.000 m3 Volumen del recipiente (V) 0,1 ≤ pstat ≤ 1 bar para pstat < 0,1 bar, usar pstat = 0,1 bar Presión estática de activación del dispositivo de venteo (pstat) Presión de explosión reducida (pred) pstat ≤ pred ≤ 2 bar se recomienda que pred ≥ 0,12 bar Presión máxima de explosión (pmáx) 5 ≤ pmáx ≤ 10 bar para valores de KSt de 10 bar·m·s-1 ≤ KSt ≤ 300 bar·m·s-1 5 ≤ pmáx ≤ 12 bar para valores de KSt de 300 bar·m·s-1 ≤ KSt ≤ 800 bar·m·s-1 Relación longitud / diámetro (L/D) 1 ≤ L/D ≤ 20 presión atmosférica entre 80 y 110 kPa temperatura entre -20 oC y 60 oC humedad relativa entre 5% y 85% en volumen contenido de oxígeno 20,9 ± 0,2 % en volumen sin conductos de venteo eficiencia de venteo = 1 (dispositivos sin inercia) recipiente aislado Condiciones atmosféricas Otras condiciones puede ser significativamente mayor que la recomendada por la NFPA 68, incluso el doble. Las características de explosividad de la soja3 (pmáx = 7 bar; KSt = 73 bar·m/s) han sido tomadas de los trabajos de Ramírez et al. (17) (18), que recogen las características de explosividad de siete materiales agrícolas muy comunes. Una comparación exhaustiva de las dos normas de venteo aplicadas al caso concreto de los silos fue llevada a cabo por Tascón et al. (19). 1 1. Comparación del área de venteo calculada según las normas NFPA 68 (2007) y EN 14491:2006. Soja, silo de 1000 m 3, pred = 0,2 bar, pstat = 0,1 bar. 4. COSTE DE LA PROTECCIÓN DE SILOS MEDIANTE PANELES DE VENTEO En el caso de que un equipo, en este caso un silo, deba ser protegido frente a explosiones de polvo mediante dispositivos de venteo porque así se haya determinado en el correspondiente Documento de Protección contra Explosiones, puede resultar de gran interés saber cuál sería el diseño óptimo para reducir el coste que supone su protección. A continuación se presentan algunos criterios, aplicados al caso de silos metálicos cilíndricos, de uso muy habitual en España para el almacenamiento de productos agroalimentarios y agrícolas. Para poder comparar distintos diseños es conveniente calcular el índice de venteo o densidad de venteo AV (19), cociente entre el área de venteo requerida (A) y el volumen del silo en cuestión (V) [6]. De esta manera, se obtienen los m2 de venteo necesarios por cada m3 de almacenamiento de producto y se pueden comparar silos de diferente volumen y geometría. 1. Comparación del área de venteo calculada según las normas NFPA 68 (2007) y EN 14491:2006. Soja, silo de 1000 m3, pred = 0,2 bar, pstat = 0,1 bar. 2. Índice de venteo AV siguiendo la norma EN 14491:2006 en función de la relación L/D. Soja, silo de 1000 m3, varias pred (entre paréntesis, en bar). =100 [6] AV = A / V El índice de venteo multiplicado por el precio del metro cuadrado de panel de venteo es igual al coste de protección para 1 m3 de almacenamiento. Este procedimiento permite incorporar el criterio económico en el diseño de las protecciones contra explosiones y en el diseño de los silos. En la Figura 2 se puede observar el índice de venteo por cada 100 m3 de volumen (AV=100), calculado según la ecuación [7], siguiendo la norma EN 14491:2006, para diferentes configuraciones de un silo de volumen 1000 m3 para almacenamiento de soja. [7] AV=100 = AV · 100 Como se deduce de los datos presentados en la Figura 2, la relación L/D tiene una gran influencia en el índice de venteo cuando pred es baja. Sin embargo, cuando pred = 1 bar, la relación L/D apenas tiene influencia en el índice de venteo. 3 Los resultados presentados en la Figura 1 han sido calculados para polvo de soja. Para otros productos se obtendrían valores análogos pero cuantitativamente diferentes. 2 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 233-242, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.025 237 A. Tascón, P. J. Aguado 3. Influencia del volumen del silo sobre el índice de venteo AV=100. Áreas de venteo calculadas según EN 14491:2006. Soja, L/D = 1,5, pstat = 0,1 bar, varias pred La Figura 3 muestra la influencia del volumen del silo en el índice de venteo para una relación L/D fija, en este caso L/D = 1,5. En el eje x se ha utilizado una escala logarítmica, para facilitar la visualización de un intervalo tan amplio de volúmenes. El índice de venteo aumenta notablemente al disminuir el volumen, especialmente para pred pequeñas. 3 En consecuencia, se pueden extraer dos criterios para el diseño de silos, considerando el coste de la protección mediante venteos. El diseño más eficiente sería: • Silos de poca esbeltez, con un coste mínimo para L/D = 1. • Un número reducido de silos de gran volumen mejor que un mayor número de silos de volumen más pequeño. Por supuesto, los anteriores criterios no deben de ser considerados aisladamente, sino que deben de sumarse a los criterios que se valoran habitualmente: espacio disponible, coste de la estructura metálica y su montaje, coste de la cimentación, coste de la maquinaria de llenado y vaciado, coste energético de la elevación y trasiego del material, etc. Sin embargo, si un silo o grupo de silos deben de protegerse mediante venteos, el coste de las protecciones no debe de ser despreciado durante la fase de diseño y concepción del almacenamiento. Para ilustrar con mayor detalle la importancia del coste que supone la protección de silos frente a explosiones con paneles de venteo comerciales, se ha realizado un estudio para algunos ejemplos concretos, empleando para ello información y precios proporcionados por empresas españolas. Aunque los precios considerados son únicamente orientativos y el objeto de este cálculo es más cualitativo que cuantitativo, da una idea bastante clara del incremento en el precio total que supone tener que proteger un silo mediante paneles de venteo. 238 Los silos considerados en este estudio fueron metálicos, de chapa de acero corrugada y sección circular con fondo plano. El techo era cónico, constituido por placas de forma trapezoidal. Esta tipología de silo es ampliamente utilizada en España. Se han considerado cuatro geometrías distintas. La altura que se ha estimado para determinar L/D es la suma de la altura de la pared cilíndrica del silo más un tercio de la altura del techo cónico, es decir, se ha transformado el cono en una altura de cilindro equivalente con el mismo volumen. Los precios utilizados en el cálculo son precios orientativos de la estructura metálica, calculada para las condiciones más habituales, y no incluye costes de transporte, montaje, IVA, ni tampoco las cimentaciones. Los casos estudiados son los siguientes: • Silo 1: V = 100 m3, L/D = 1,3, precio = 3.200 €. • Silo 2: V = 1000 m3, L/D = 1,3, precio = 13.100 €. • Silo 3: V = 1000 m3, L/D = 2,5, precio = 17.300 €. • Silo 4: V = 10000 m3, L/D = 1,2, precio = 147.000 €. Los paneles de venteo se instalarían en el techo, ya que se ha supuesto que no se trataría de un silo aislado, sino de una batería de silos, estando próximos unos de otros. Por otra parte, al instalar los paneles de venteo en el techo se consigue un aprovechamiento máximo del volumen del silo (el material almacenado no debe apoyarse en los paneles de venteo). Se han seleccionado paneles de venteo de acero inoxidable de dimensiones 1492 mm x 450 mm (dimensiones exteriores), con un área de venteo de 0,5217 m2 por panel. Este tipo de panel se ajusta de manera adecuada a las placas que constituyen el techo de este tipo de silos. Su presión de rotura es de 50 mbar (± 20 %). El precio de los paneles de venteo depende de manera muy significativa del número total de paneles encargados. A mayor cantidad de pedido, más reducido es el precio por panel. Por otro lado, cuanto más pequeño es el panel, mayor es el precio por metro cuadrado de área de venteo. El precio del metro cuadrado de panel de venteo puede llegar a variar hasta un 50 % en función de las variables mencionadas. Como en este estudio se ha supuesto que el silo forma parte de una batería de silos, el número total de paneles necesarios podría presumirse importante (> 50 unidades). Para estas condiciones, el precio del panel, incluyendo la brida correspondiente, se ha estimado en 280 € (536,71 €/m2) como precio final a usuario. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 233-242, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.025 Aplicación de la norma EN 14491:2006 a los silos de acero cilíndricos para la protección frente a explosiones de polvo Application of standard EN 14491:2006 to cylindrical steel silos for dust explosion protection Como material almacenado en los silos se ha considerado soja (pmáx = 7 bar; KSt = 73 bar·m/s). Las presiones reducidas seleccionadas fueron pred = 0,30 bar y pred = 0,12 bar; siendo éste último el valor más bajo que aconseja la norma EN 14491:2006 para el cálculo de venteos. En la Tabla 2 se presenta el procedimiento completo de cálculo del coste para el silo 2, siendo análogo para los otros modelos, e incluye: cálculo del área de venteo según la norma EN 14491:2006, determinación del número de paneles necesarios de forma que el área total de venteo sea igual o superior a la calculada, cálculo del coste total de los paneles, determinación del incremento de coste que supone la protección y el coste total del silo protegido. men de 1.000 m3, se produce un sobrecoste de 2.800 € para pred = 0,3 bar o de 7.280 € para pred = 0,12 bar. Por tanto, para un mismo volumen de almacenamiento el diseño geométrico del silo puede variar significativamente el coste derivado de su protección contra explosiones. En algunos de los casos (pred = 0,12 bar), el número de paneles de venteo a instalar es realmente muy elevado y podrían aparecer dificultades para acomodar un número tan grande de paneles en las placas metálicas trapezoidales que constituyen el techo. 5. CONSIDERACIONES SOBRE LA PROTECCIÓN DE SILOS FRENTE A EXPLOSIONES El venteo no es el único método de protección posible. La supresión (20) es una Tabla 2. Coste de la protección del Silo 2 mediante paneles de venteo. Soja, V = 1000 m3, L/D = 1,3 Parámetro pred = 0,30 bar pred = 0,12 bar 8,07 15,56 0,81 1,56 Área de venteo (m ) 2 Índice de venteo AV=100 (m ) 2 16 30 Coste de la protección (€) 4.480 8.400 Coste de la estructura metálica (€) 13.100 13.100 Coste total: estructura + protección (€) 17.580 21.500 Incremento en el coste debido a la protección (%) 34,2% 64,1% Número de paneles de venteo La Tabla 3 muestra de manera resumida para los cuatro silos estudiados el coste total de los paneles de venteo necesarios y el consiguiente incremento de coste con respecto al precio de la estructura metálica sin venteos. Los resultados muestran que el incremento varía entre el 15% y el 42% cuando la presión reducida es de 0,30 bar; y entre el 29% y el 91% cuando la presión reducida es de 0,12 bar. Por tanto, no es un coste despreciable; muy al contrario, puede representar un sobrecoste realmente importante. alternativa válida si el volumen a proteger es pequeño, aunque puede tener mayores costes de mantenimiento y hay que asegurar la compatibilidad del producto químico supresor con la higiene del proceso en el caso de productos agrícolas, alimentarios o farmacéuticos. El diseño resistente es otra posibilidad (21). Pero la ausencia total de venteos implica diseñar un silo capaz de resistir la presión máxima que puede desarrollar una explosión de polvo, 7-10 bar para la mayoría de Tabla 3. Incremento en el coste de la estructura metálica del silo debido a la protección contra explosiones mediante paneles de venteo. Producto almacenado: soja Coste de los venteos (€) Tipología de silo Silo 1 (V=100 m3, L/D=1,3) Silo 2 (V=1.000 m , L/D=1,3) Silo 3 (V=1.000 m3, L/D=2,5) Silo 4 (V=10.000 m3, L/D=1,2) 3 Incremento en el coste del silo debido a la protección (%) Pred = 0,30 bar Pred = 0,12 bar Pred = 0,30 bar Pred = 0,12 bar 840 1.680 26 53 4.480 7.280 22.680 8.400 15.680 42.000 34 42 15 64 91 29 Comparando los casos 2 y 3, si se incrementa la relación longitud/diámetro del silo desde un valor de L/D = 1,3 a un valor de L/D = 2,5, manteniendo constante el volu- los productos, lo cual equivale a diseñar un depósito a presión. El diseño resistente se puede considerar inviable económicamente salvo para equipos robustos de pequeño Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 233-242, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.025 239 A. Tascón, P. J. Aguado 4. Presiones perpendiculares a la pared ejercidas por trigo en un silo con tolva a 45º calculadas mediante un análisis con elementos finitos con el programa ANSYS. Comparación con los valores de pred de 0,12 bar, 0,30 bar, 0,50 bar y 1 bar. Adaptado de la Tesis de Aguado (21). volumen o aquellos que estén situados en el interior de un edificio y no tengan espacio a donde ventear de forma segura. Sin embargo, el venteo va inevitablemente acompañado de un cierto diseño resistente. Ambos sistemas de protección están inversamente relacionados. A mayor resistencia del equipo, menor área de venteo es necesaria y viceversa. Por tanto, para cada equipo concreto habrá un diseño resistente óptimo que permitirá minimizar el coste total, suma de la estructura metálica y sus protecciones. No debe olvidarse tampoco que la protección constituye la segunda fase en la lucha contra explosiones. La primera fase es la prevención. En el caso de silos es fundamental prevenir la aparición de posibles fuentes de ignición dentro del silo y en los elementos de transporte anexos. En muchas situaciones será más conveniente y rentable a largo plazo concentrar la inversión en la prevención. La sobrepresión producida por una explosión de polvo es ejercida sobre todas y cada una de las superficies internas del silo. Ésta es una diferencia fundamental con respecto a otras cargas (empuje del material almacenado, nieve, etc.). Además su magnitud es elevada, aunque se dispongan venteos. Las dos características anteriores consideradas conjuntamente hacen que las acciones debidas a una posible explosión sean determinantes en el diseño de un silo. 4 Obviamente, esta comparación es una simplificación ya que cada acción de cálculo se pondera con diferentes coeficientes y entra en combinación con diferentes grupos de acciones. 4 240 Las cargas ejercidas por el material almacenado en un silo dependen de la geometría del silo, la presencia o no de tolva de descarga, si la situación es de llenado o vaciado, el tipo de flujo, las propiedades del material granular, etc. A modo de ejemplo, se comparan en la Figura 4 diferentes valores de pred con los valores de las presiones perpendiculares a la pared calculadas mediante simulación numérica con elementos finitos para trigo en un silo de 10,5 m de altura, 6 m de diámetro y tolva a 45º (22). En comparación con las presiones perpendiculares a la pared que son ejercidas por el material almacenado, las presiones de explosión reducidas (pred) habitualmente consideradas pueden suponer un valor muy elevado para la parte superior de la pared del silo y, en algunos casos, también para la parte inferior. Para los modelos calculados por Aguado (22), si la presión reducida de explosión se limita a pred = 0,12 bar o pred = 0,30 bar, el silo puede ser capaz de soportar esas presiones sin cambios fundamentales en su diseño, excepto en lo que concierne a la cubierta, que deberá ser calculada de forma específica. Hay que tener en cuenta que la habitual reducción del espesor de la chapa según ascendemos a lo largo de la pared del silo estará condicionada más por el valor seleccionado de pred que por las acciones ejercidas por el grano. Para resaltar la magnitud de la carga de explosión aplicada sobre el techo de un silo, basta compararla con la carga de nieve que se considera para el cálculo de edificios en España. Según el Documento Básico “Seguridad Estructural - Acciones en la Edificación” del Código Técnico de la Edificación (23), la carga de nieve por unidad de superficie de proyección horizontal (qn) para la zona climática más desfavorable y una altitud de 800 m, con un faldón limitado por cornisas sin impedimento al deslizamiento de la nieve y con una inclinación menor o igual a 30º, toma el valor máximo de 1,2 kN/m2. El valor más pequeño de pred que considera la norma EN 14491:2006 es 0,1 bar (10 kN/m2), que coincide con el valor de pstat más habitual en los paneles de venteo comerciales. Dicho valor resulta ser más de ocho veces superior a la carga de nieve máxima4. Por otro lado, es difícil encontrar en el mercado paneles de venteo que abran a una sobrepresión más baja que 0,05 bar (5 kN/m2), es decir, un valor cuatro veces superior a la carga de nieve anteriormente mencionada. En consecuencia se puede deducir que muchas de las cubiertas ligeras convencionales que se disponen en los silos metálicos cilíndricos no serían capaces de soportar las presiones de explosión reducidas (pred) habitualmente consideradas. Sin embargo, disminuir en exceso la presión reducida pred para evitar este problema no siempre es posible, ya que al hacerlo aumenta en gran medida el área de venteo requerida. Este problema, asociado a los techos de silos metálicos que se pretende proteger mediante venteos, todavía no está resuelto. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 233-242, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.025 Aplicación de la norma EN 14491:2006 a los silos de acero cilíndricos para la protección frente a explosiones de polvo Application of standard EN 14491:2006 to cylindrical steel silos for dust explosion protection A juicio de los autores existen dos posibles soluciones a priori. La primera sería diseñar el techo para que funcione como un sistema de venteo. Esta solución implica el desarrollo de una nueva tipología de cubierta, con los correspondientes ensayos y cálculos que permitan asegurar su correcto funcionamiento. Además hay que añadir la dificultad de que todo sistema de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas debe estar certificado y llevar el correspondiente marcado ATEX, según la Directiva 94/9/CE. La segunda solución pasaría por reforzar la cubierta y la parte superior del silo lo necesario para que pueda resistir la sobrepresión de explosión pred seleccionada e instalar los correspondientes paneles de venteo comerciales, buscando un compromiso entre resistencia del silo y dimensiones del venteo. Respecto al dimensionamiento de áreas de venteo hay que recalcar que la norma europea EN 14491:2006 no es una norma de obligado cumplimiento, aunque su prestigio y amplia difusión aconsejan que sea tenida en cuenta. Existen otros métodos de dimensionamiento (24). Entre ellos, resulta especialmente conveniente para el caso de silos las fórmulas del Anexo A de la norma alemana VDI 3673 del año 2002 (14), que conducen a áreas significativamente menores para grandes volúmenes (19). Aunque la norma VDI 3673 ha sido la base para la actual norma europea, dichas fórmulas alternativas para silos no fueron incluidas. No obstante, la norma está siendo revisada y mejorada en la actualidad por el panel de expertos del CEN TC 305 WG 3, siendo posible que estas fórmulas alternativas pasen a formar parte de futuras versiones de la norma con el objeto de reducir las dificultades actuales en la protección de silos. Para el dimensionamiento de venteos con inercia en silos se puede recurrir al informe técnico DIN-Fachbericht 140 (25). Las dimensiones del área de venteo no son el único parámetro a considerar a la hora de implementar este sistema de protección. Aquellos silos protegidos mediante venteos deben de calcularse teniendo en cuenta las fuerzas de reacción que provocaría la expulsión violenta de los gases de combustión a través de los venteos en caso de explosión. Además, cuando se utilicen puertas de explosión - que cierran el área de venteo inmediatamente después de la explosión - hay que considerar la conveniencia de instalar rompedores de vacío para evitar subpresiones provocadas por el brusco enfriamiento de los gases de combustión. La norma EN 14491:2006 incluye ecuaciones para poder estimar ambos fenómenos. Por otro lado, es fundamental que los venteos se dirijan hacia una zona exterior segura, ya que en el exterior del silo venteado se producirá un incremento de presión y una llamarada. Ambos efectos pueden estimarse cuantitativamente mediante las ecuaciones incluidas en EN 14491:2006 a tal efecto. Finalmente, es conveniente resaltar el importante papel que pueden desempeñar las simulaciones mediante técnicas CFD (Computational Fluid Dynamics) en el futuro próximo para estimar los efectos de una posible explosión y determinar las mejores configuraciones de los sistemas de prevención y protección. Algunos trabajos basados en estas técnicas ya han sido presentados (16, 26-29) y abren un nuevo camino para mejorar la seguridad frente a explosiones. Sin embargo, la confianza en cualquier modelo numérico debe basarse en la validación de los resultados obtenidos mediante ensayos experimentales de explosión. 6. CONCLUSIONES Como resumen del trabajo desarrollado pueden presentarse las siguientes conclusiones: • El coste que supone la protección mediante venteos es relevante y debe tenerse en consideración desde las primeras fases de diseño de los silos. • El diseño que minimiza el coste asociado a la instalación de venteos es: silos poco esbeltos (L/D =1) y de gran volumen. • Las acciones ejercidas por una posible explosión, es decir, la presión de explosión reducida pred, resultarán determinantes en el cálculo del techo y la parte superior de la pared del silo. • En muchos casos el área de venteo exigida por la norma EN 14491:2006 plantea problemas técnicos y un importante coste. • Existen importantes discrepancias entre los diversos métodos de cálculo de venteos. El Anexo A de la norma alemana VDI 3673, del año 2002, proporcionaba un método de cálculo alternativo específico para silos que puede resultar de utilidad en muchas situaciones. • Ni el cálculo de los silos ni la protección contra explosiones pueden considerarse aisladamente. Ambos problemas están inevitablemente relacionados en aquellas instalaciones con riesgo de explosión. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a la Consejería de Educación de la Comunidad de Castilla y Léon y al Fondo Social Europeo su apoyo económico a estos trabajos, mediante un proyecto (LE010B05) y una beca de investigación. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 233-242, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.025 241 A. Tascón, P. J. Aguado BIBLIOGRAFÍA (1)Eckhoff, R. K.: Dust Explosions in the Process Industries, Gulf Professional Publishing/Elsevier, Boston, 2003. (2)Cardillo, P.: “Some historical accidental explosions”. 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Parte 2: Determinación de la velocidad máxima de aumento de presión (dp/dt)máx de nubes de polvo. AENOR, Madrid, 2006. (14) VDI 3673: Pressure venting of dust explosions. Verein Deutscher Ingenieure. VDI-Verlag GmBH, Düsseldorf, 2002. (15) NFPA 68: Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting. National Fire Protection Association, Quincy, M. A., EE.UU., 2007. (16) Tascón, A.; Ruiz, Á.; Aguado, P. J.: “Dust explosions in vented silos: Simulations and comparisons with current standards”. Powder Technology, Vol. 208, n.º 3 (2011), pp. 714-724. doi:10.1016/j. powtec.2011.01.015. (17) Ramírez, A.; García-Torrent, J.; Aguado, P. J.: “Determination of parameters used to prevent ignition of stored materials and to protect against explosions in food industries”. Journal of Hazardous Materials, Vol. 168, n.º 1 (2009), pp. 115-120. doi:10.1016/j.jhazmat.2009.02.013. (18) Ramírez, A.; Tascón, A.; García-Torrent, J.: "Experimental determination of self-heating and selfignition risks associated with the dusts of agricultural materials commonly stored in silos". Journal of Hazardous Materials, Vol. 175, n.º 1-3 (2010), pp. 920-927. doi:10.1016/j.jhazmat.2009.10.096. (19) Tascón, A.; Aguado, P. J.; Ramírez, A.: “Dust explosion venting in silos: A comparison of standards NFPA 68 and EN 14491”. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 22, n.º 2 (2009), pp. 204-209. doi:10.1016/j.jlp.2008.12.006. (20) UNE-EN 14373: Sistemas de supresión de explosiones. AENOR, Madrid, 2006. (21) UNE-EN 14460: Equipos resistentes a las explosiones. AENOR, Madrid, 2006. (22) Aguado, P. J.: Métodos avanzados de cálculo de presiones en silos agrícolas mediante la técnica de elementos finitos. El vaciado de silos y las paredes de chapa ondulada. Tesis Doctoral. Departamento de Construcción y Vías Rurales, Universidad Politécnica de Madrid, 1996. 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Las mejoras en el aislamiento, en la regulación de las condiciones ambientales, en su resistencia al fuego y el incremento en sus propiedades físico-mecánicas, aumentan la diversificación de sus usos. El empleo de nuevas materias en los tableros y/o en los materiales compuestos, denominados composites (1), posibilita la mejora en estas propiedades. Esta publicación analiza diversas propiedades físicas y mecánicas de varios tipos de tableros monocapa, elaborados, por un lado, a base de partículas minerales de vermiculita expandida aglutinadas con silicatos de vidrios solubles (2), y por otro lado, a base de partículas lignocelulósicas de corteza de Pinus pinaster Ait., aglutinadas con cementos derivados del magnesio (3), incluidos ya estos últimos en la clasificación de la norma (4). Como material de referencia se emplean tableros comerciales de virutas de madera (5). The search for new applications to use boards requires innovation of their properties. The improvement of insulation properties, the possibility to regulate the environmental conditions, the improvement of fire resistance and the increase of physical and mechanical properties allow a more diverse use of boards. Using new components in the production of boards and/or component materials also called composites (1), enables the improvement of these properties. This publication analyses different physical and mechanical properties of various types of single-layer boards produced either based on expanded vermiculite particles bonded with soluble silicate glasses (2) or based on lignocelluloses particles bark of "Pinus pinaster" Ait., agglutinated with cement derivatives of magnesium (3), the latter included in the classification of the norm (4). Commercial wood wool boards (5) are used as reference material. 850-14 Palabras clave: tablero; corteza; vermiculita expandida; cemento de periclasa; vidrios solubles; propiedades físicas y mecánicas. Keywords: board; bark; expanded vermiculite; periclasa cement; soluble glass; mechanical and physical properties. (*) CIS-Madeira. San Cibrao das Viñas, Ourense (España) (**) Industrias González, S.L. Lalín, Pontevedra (España) Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (O. González-Prieto) Recibido/Received: 15 oct 2010 Aceptado/Accepted: 17 nov 2011 Publicado online/ Published online: 14 mar 2012 O. González Prieto, M. C. Touza Vázquez, G. Pereiro López 1. Morfología de los materiales de partida. 1. INTRODUCCIÓN que pueden ser regulados durante el proceso de fabricación. La demanda de soluciones más eficaces en el campo de la acústica arquitectónica y del aislamiento térmico está propiciando el empleo de materiales ligeros y de elevada permeabilidad. Al mismo tiempo, estos materiales deben optimizar la relación entre su densidad y su porosidad para poder potenciar las prestaciones térmicas y acústicas, sin penalizar en exceso su comportamiento mecánico. Los materiales empleados en el presente estudio confieren a los tableros elaborados una elevada porosidad, lo que permite mejorar sus prestaciones finales de aislamiento térmico, absorción acústica y regulación de la humedad ambiental, dotándolos de propiedades interesantes para diversas aplicaciones (por ejemplo para el uso de placas de los falsos techos, como elementos de relleno en las cámaras aislantes, etc.). Como referencia, paneles obtenidos a partir de materiales de biomasa aglomerados con magnesitas obtienen valores de conductividad térmica de 0,070 a 0,095 W/mK, mientras que paneles elaborados con vermiculita expandida alcanzan unos valores de conductividad térmica de 0,15 W/mK (6, 7, 8). Por otro lado, las resinas tradicionalmente empleadas como aglomerantes en los tableros derivados de la madera, están siendo limitadas principalmente por las legislaciones en emisión de formaldehído (9) y tienden a ser sustituidas progresivamente por resinas naturales y/o compuestos inorgánicos como, por ejemplo, los cementos de magnesita y/o sus derivados (10). En este contexto, el primer objetivo de este trabajo es analizar diversas propiedades físicas (densidad, humedad de equilibrio higroscópico e hinchazón en espesor tras 24 h de inmersión en agua) y mecánicas (flexión y resistencia a tracción perpendicular a las caras), en tableros elaborados con materiales porosos y con aglomerantes de compuestos inorgánicos, para comprobar si presentan un comportamiento adecuado en su empleo como materiales de construcción. Un segundo objetivo es analizar la influencia de la densidad en la variación de las propiedades estudiadas ya que este parámetro es uno de los principales factores 1 244 Partículas de corteza Virutas de madera Se comparan dos tipos de tableros elaborados según un proceso de prensado plano en caliente. Por un lado, tableros de corteza de pino marítimo (Pinus pinaster Ait.) elaborados con partículas de entre 2 y 8 mm, y aglomeradas con cementos de magnesita. Por otro lado, dos tipos de tableros minerales elaborados con partículas de vermiculita expandida, aglomeradas con vidrios solubles. La vermiculita expandida se obtuvo mediante un tratamiento térmico que modifica la textura inicial de las partículas como consecuencia, principalmente, de la generación de vapor interlaminar, a través de su progresiva exfoliación entre planos internos (11 y 12). Las partículas adquieren de esta forma una geometría esencialmente laminar y un tamaño de entre 1 y 4 mm, en el caso de los tableros denominados “Vagalume”, y una geometría de tipo granular con un tamaño de entre 0,2 y 1 mm, en el caso de los tableros denominados “Corrubedo”, estos últimos con un 10 % más de aglomerante. Como referencia se usaron tableros comerciales elaborados con virutas de madera de coníferas, de geometría esencialmente longitudinal, con anchos de entre 2 y 3 mm y largos superiores a 80 mm, entrelazadas paralelamente a la superficie del tablero y recubiertas con un acabado superficial. En la Figura 1 se muestran los materiales de partida que, una vez aglomerados, permiten obtener los tableros empleados en este trabajo. La búsqueda de la eficiencia energética en la edificación predispone el empleo de productos elaborados con materiales absorbentes porosos que incrementan sus propiedades aislantes (8) y permiten aportar soluciones importantes en el ámbito de la acústica arquitectónica (13). Una posible clasificación de los aislantes convencionales por su origen distinguiría, por un lado, los de naturaleza mineral –lanas de vidrio o de roca, vidrio celular, placas de yeso, perlita expandida, vermiculita, etc. – por otro lado, los de origen sintético –espumas de poliuretanos, poliestirenos expandidos o extruídos, etc.– y finalmente los de origen vegetal, básicamente corcho y fibras vegetales (14 y 15). Vermiculita de “Corrubedo” Vermiculita de “Vagalume” Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 243-251, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.071 Caracterización de algunas propiedades en tableros de corteza de Pinus pinaster Ait. y tableros de vermiculita expandida Characterization of some properties on boards produced with bark of “Pinus pinaster” Ait. and produced with expanded vermiculite De esta forma, los tableros de vermiculita expandida caracterizados en el presente trabajo se posicionan como tableros aislantes e ignífugos con numerosas aplicaciones, entre las que cabe destacar soluciones técnicas de aislamiento térmico y acústico en materiales de construcción (8, 16 y 17). Con el fin de prever el comportamiento de los tableros en sus aplicaciones finales, donde cobran especial importancia aspectos como la regulación de la humedad relativa de los locales o la resistencia frente a los esfuerzos en su colocación y empleo (el peso propio del tablero, el peso de la luminarias o apliques, etc.) se han seleccionado como propiedades a ensayar la densidad, la hinchazón en espesor tras 24 horas de inmersión, la resistencia a flexión y la tracción perpendicular a la superficie de las caras. La comparación de las diversas propiedades estudiadas entre ambos tipos de tableros minerales por un lado, y entre el tablero de corteza y el tablero de virutas de madera por otro lado, evidencian un incremento de las propiedades mecánicas al aumentar la densidad, además de mostrar cómo la geometría de las partículas de partida influye en las distintas propiedades estudiadas. 2. PARTE EXPERIMENTAL Se han determinado cinco propiedades; densidad, humedad de equilibrio higroscópico (en condiciones de 20 ± 2ºC y 65 ± 5% Hr), hinchazón tras 24 horas de inmersión en agua, resistencia a la flexión y a la tracción perpendicular a las caras. Cada una de las propiedades se obtuvo ensayando 10 probetas, muestreadas de 4 tableros diferentes, obtenidos al azar de un lote de 500 tableros. Previamente a su ensayo, todas las probetas fueron estabilizadas en una cámara climática en a condiciones ambientales de 20 ± 2ºC de temperatura (T) y 65 ± 5% de humedad relativa del aire (Hr), de esta forma la condición higrotérmica de partida a efectos comparativos es la misma para todos los tableros. La densidad ρ (en Kg/m3) se determinó conforme a la norma UNE EN 323:1994 (18), según la ecuación [1], donde m es la masa de la probeta (en g), b1 y b2 son las medidas de sección y t la medida de espesor (en m). [1] ρ= m b1 x b2 x t x 106 Para determinar la humedad de equilibrio higroscópico en las condiciones ambientales antes descritas, se emplearon probetas de dimensiones nominales 50 x 50 x 20 mm (excepto para los tableros de virutas de madera cuyo espesor nominal era de 15 mm). La humedad H, en % sobre su peso anhidro, se determinó mediante la ecuación [2], donde Ph es el peso de la probeta estabilizada en las condiciones antes descritas (en g) y P0 es el peso (en g) tras permanecer en estufa a 103 ± 2 ºC hasta que dos pesadas consecutivas no difieran en más de un 0,1 %. [2] H(%)= Ph - P0 x 100 P0 Para determinar la hinchazón tras 24 horas de inmersión en agua, se emplearon probetas con unas dimensiones nominales de 50 x 50 x 20 mm (excepto para los tableros de virutas con 15 mm de espesor) y se siguió el procedimiento descrito en la norma UNE EN 317:1994 (19). La hinchazón de cada probeta Gt , en % sobre su espesor inicial, se determina según la ecuación [3], donde t1 es el espesor antes de la inmersión (en mm) y t2 es el espesor después de inmersión (en mm). [3] Gt = t2 - t1 t1 x 100 La resistencia a flexión se determinó conforme a la norma UNE EN 310:1994 (20), mediante una máquina universal de ensayos y calculando la resistencia (en N/mm2) según la ecuación [4], donde Fmáx es la carga máxima (en N), L1 es la distancia entre apoyos (20 veces t, en mm), b es la anchura de la probeta (50 mm) y t es el espesor de la probeta (en mm). [4] fm = 3Fmáx L1 2bt2 Para determinar la tracción perpendicular a las caras se emplearon probetas con unas dimensiones nominales de 50 x 50 x 20 mm (excepto para las tableros de virutas, con 15 mm de espesor) y se han seguido las indicaciones de la norma UNE EN 319:1994 (21). Las probetas se someten a un esfuerzo de tracción perpendicular a sus caras hasta la rotura. El valor de resistencia (en N/mm2) se determina por la carga máxima aplicada en relación con la superficie de la probeta, según la ecuación [5] donde Fmáx es la carga de rotura (en N), a y b son las dimensiones de la sección de la probeta (en mm). [5] ft = Fmáx axb Los perfiles de densidad bruta se obtuvieron mediante un perfilómetro de rayos X (GRECOM Density Analyzer DA-X) sobre probetas de 50 x 50 mm. El perfil de densidad obtenido, que depende de la densidad del material inicial y del proceso de fabricación de los tableros, permite comprobar el grado de compactación interno de las partículas. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 243-251, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.071 245 O. González Prieto, M. C. Touza Vázquez, G. Pereiro López 2. Humedad de equilibrio higroscópico (%). [Condiciones 20 ± 2º C/65 ± 5%]. 3. Hinchazón en espesor (%) 24h inmersión. 4. Resistencia a flexión (N/mm2). Se comparan, por un lado, las propiedades obtenidas al ensayar los tableros elaborados con partículas minerales de vermiculita expandida, y por otro lado, las obtenidas al ensayar los tableros elaborados con partículas de corteza y de virutas de madera. En esta comparativa, los valores medios obtenidos para la humedad de equilibrio higroscópico (Figura 2), en adelante HEH, en unas condiciones ambientales de 20 ± 2ºC de temperatura y 65 ± 5% de humedad relativa del aire, son de 18,74% (CV = 0,04) para el tablero de corteza y de 12,05% (CV = 0,04) para el tablero de virutas de madera. En el caso de los tableros minerales, el valor medio de HEH ha sido de 8,66% (CV = 0,02) para el tablero Corrubedo y de 7,32% (CV = 0,02) para el Vagalume. El valor de HEH al que se estabilizan los tableros de virutas coincide con los valores de referencia de otros tableros derivados de la madera como son los de virutas orientadas, conocidos por su denominación inglesa Oriented Strand Boards (OSB) (22). Por otro lado, las partículas de vermiculita han sufrido una expansión durante su proceso de fabricación, de unas 8 a 30 veces su tamaño original, teniendo mayor tamaño cuanto mayor ha sido su exfoliación. La mayor facilidad de captar moléculas de vapor de agua en sus partículas menos exfoliadas y de geometría más granular (23), justificaría los valores superiores en el tablero Corrubedo frente al Vagalume. 22 6 19 5 Hinchazón (% Gt 24h) HEH (% ) 5. Tracción perpendicular (N/ mm2). 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 16 13 10 7 2 Corteza Virutas de madera Corrubedo Vagalume 3 2 1 3 2 1 246 Corteza Virutas de madera Corrubedo Vagalume Corteza Virutas de madera Corrubedo Vagalume Corteza Virutas de madera Corrubedo Vagalume 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 4 En el caso de la resistencia a flexión [Figura 4] el valor medio obtenido en los tableros de virutas, de 2,32 N/mm2 (CV = 0,25), es más del triple del obtenido por los tableros de corteza, de 0,73 N/mm2 (CV = 0,29). Sobre la base de estudios previos realizados en otros tipos de tableros (26 y 27), la geometría de las partículas granulares empleadas en el tablero de corteza, mucho menos esbeltas que las virutas de madera con geometría claramente longitudinal, justificaría este comportamiento. Asimismo, el recubrimiento superficial aplicado en el tablero 4 0 3 Tracción perpendicular (N/mm2) Resistencia a Flexión (N/mm2) 4 El valor medio de hinchazón de 3,35% (CV = 0,39) para el tablero de corteza, es inferior al del tablero de virutas, 4,96% (CV = 0,11), siendo además su variabilidad mayor (Figura 3). Las propiedades hidrófobas de las partículas de corteza como consecuencia de su alto contenido en suberina y otros extractos (24) limitarían su afinidad frente al agua líquida (25), en contraposición a las fibras de madera. En el tablero mineral Corrubedo el valor medio de hinchazón es de 2,09% (CV = 0,27), inferior al valor medio de los tableros Vagalume de 3,88% (CV = 0,19). En este resultado podría influir la mayor cantidad de aglomerante de vidrios solubles aplicada, un 10% en peso superior al aplicado en el tablero Vagalume. Los valores medios obtenidos muestran que los comportamientos frente al vapor de agua son contrapuestos a los obtenidos frente al agua líquida (Figura 2 y 3). 5 0 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 243-251, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.071 Caracterización de algunas propiedades en tableros de corteza de Pinus pinaster Ait. y tableros de vermiculita expandida Characterization of some properties on boards produced with bark of “Pinus pinaster” Ait. and produced with expanded vermiculite de virutas puede favorecer el incremento de esta propiedad. Un aumento en el aglutinante, favorecería el incremento de la resistencia a flexión (28). Esto podría justificar que los tableros minerales Corrubedo, con un 10% más de aglomerante y con una mayor densidad, tienen un valor de resistencia a flexión un 73% superior al tablero Vagalume, 1,59 N/mm2 (CV = 0,16) frente a 0,92 N/mm2 (CV = 0,13). matriz resistente del cemento tiende a ser más continua y resistente con partículas menos esbeltas. En los tableros minerales el valor medio de tracción prácticamente se equipara, con 0,18 N/mm2 (CV = 0,12) para el tablero Vagalume y 0,17 N/mm2 (CV = 0,33) para el tablero Corrubedo. La resistencia a tracción perpendicular a las caras (Figura 5) es aproximadamente un 18% menor para el tablero de virutas que para el de corteza. Al igual que sucede con los tableros de partículas de madera (29), este resultado podría justificarse considerando que al reducir sustancialmente el grado de esbeltez de las partículas se mejora la cohesión en la parte central del tablero. Al mismo tiempo, a diferencia de los aglutinantes tradicionales a base de resinas derivadas del petróleo, los cementos no producen uniones químicas con las partículas lignocelulósicas (30), por lo que la La HEH media, en condiciones de 20 ± 2ºC de temperatura y 65 ± 5% de humedad relativa del aire, es superior en todos los valores obtenidos en el tablero de corteza frente al tablero de virutas (Figura 6 y Tabla 1). En relación al valor medio de hinchazón, en el tablero de virutas de madera se reduce al aumentar la densidad, mientras que los valores obtenidos para las probetas del tablero de corteza tienen una variabilidad mayor (Figura 7 y Tabla 2). La resistencia a flexión (Figura 8 y Tabla 3) y la resistencia a tracción (Figura 9 y Tabla 4) se incrementan al aumentar la densidad en ambos tipos de tableros. 7,0 HEH (%) Hinchazón ( % Gt 24h) Corteza 2 R = 0,07 16,0 14,0 12,0 Virutas de madera 2 R = 0,50 10,0 8,0 400 450 500 450 600 Densidad (Kg/m ) 6 Tabla 1. Valores HEH de los tableros de corteza y de virutas de madera. Media σ CV Virutas de madera HEH (%) Densidad (kg/m3) HEH (%) Densidad (kg/m3) 18,74 0,69 0,04 533,69 59,06 0,11 12,05 0,47 0,04 478,79 40,68 0,08 1,8 Corteza R 2 = 0,46 1,3 0,8 500 550 600 650 3,0 Corteza R 2 = 0,01 2,0 450 500 450 600 650 7 Hinchazón (%) Densidad (kg/m3) Hinchazón (%) Densidad (kg/m3) 3,35 1,30 0,39 612,18 33,55 0,05 4,96 0,57 0,11 477,83 21,01 0,04 Media σ CV 700 750 Tabla 3. Valores de resistencia a flexión obtenidos para el tablero de corteza y el tablero de virutas de madera Corteza Virutas de madera R.flexión (N/mm2) 0,73 0,21 0,29 Densidad (kg/m3) 634,75 33,21 0,05 0,5 Corteza R 2 = 0,15 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 400 Virutas de madera R 2 = 0,67 450 8 Densidad (Kg/m3) CV 4,0 Tabla 2. Valores de Hinchazón tras 24 horas de inmersión de los tableros de corteza y de virutas de madera Corteza Virutas de madera Tracción perpendicular (N/mm2) Resistencia a Flexión (N/mm2) Virutas de madera R 2 = 0,65 2,3 σ 5,0 0,6 2,8 Media 9. Tracción perpendicular (N/mm2). Densidad (Kg/m3) 3,3 0,3 450 8. Resistencia a flexión (N/mm2). Virutas de madera R 2 = 0,33 6,0 1,0 400 650 3 Corteza 7. Hinchazón en espesor (%) 24h inmersión. Comparativa entre tableros de corteza y de virutas 20,0 18,0 6. HEH (%). [Condiciones 20 ± 2ºC/65 ± 5%]. R.flexión (N/mm2) 2,32 0,58 0,25 550 600 650 700 750 Densidad (Kg/m3) 9 Tabla 4. Valores de tracción perpendicular a las caras para los tableros de corteza y de virutas de madera Corteza Virutas de madera Tracción (N/mm2) Densidad (kg/m3) 501,61 20,01 0,04 500 Media σ CV 0,32 0,12 0,36 Densidad (kg/m3) Tracción (N/mm2) 653,70 43,05 0,07 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 243-251, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.071 0,06 0,02 0,28 Densidad (kg/m3) 479,42 30,68 0,06 247 O. González Prieto, M. C. Touza Vázquez, G. Pereiro López 10. HEH (%). [Condiciones 20 ± 2ºC/65 ± 5%]. Comparativa entre tableros minerales 11. Hinchazón en espesor (%) 24 h inmersión. La HEH media, en condiciones de 20 ± 2ºC de temperatura y 65 ± 5% de humedad relativa del aire, es un 38% superior en los tableros Corrubedo frente a los Vagalume (Figura 10 y Tabla 5) y en ambos no se observa una relación clara con el incremento de densidad. 12. Resistencia a flexión (N/mm2). 13. Tracción perpendicular (N/mm2). 7,0 9,0 6,0 HEH (%) 8,5 Hinchazón ( % Gt 24h) 9,5 Corrubedo R2 = 0,04 8,0 7,5 7,0 Vagalume R2 = 0,01 6,5 6,0 550 650 700 HEH (%) Densidad (kg/m3) HEH (%) Densidad (kg/m3) 7,32 0,14 0,02 593,81 23,87 0,04 8,66 0,14 0,02 657,14 42,79 0,07 570 2,3 Corrubedo R 2 = 0,68 1,8 1,3 Vagalume R 2 = 0,56 0,8 0,3 530 580 12 630 680 670 720 Hinchazón (%) Densidad (kg/m3) Hinchazón (%) Densidad (kg/m3) 3,88 0,73 0,19 569,59 24,78 0,04 2,09 0,56 0,27 638,54 33,00 0,05 Densidad (Kg/m3) R.flexión (N/mm2) 0,92 0,12 0,13 Densidad (kg/m3) 580,15 11,57 0,02 R.flexión (N/mm2) 1,59 0,26 0,16 0,3 Vagalume R 2 = 0,42 0,2 0,2 Corrubedo 2 R = 0,48 0,1 0,1 0,0 500 730 550 650 700 750 800 Tabla 8. Valores de tracción perpendicular a las caras para los tableros de Vagalume y de Corrubedo Vagalume Corrubedo Tracción (N/mm2) Densidad (kg/m3) 626,51 59,84 0,10 600 Densidad (Kg/m3) 13 Tabla 7. Valores de resistencia a flexión obtenidos para el tablero de Vagalume y el tablero de Corrubedo Vagalume Corrubedo Media σ CV Trabajos previos han obtenido resultados constantes de humedad de equilibrio en tableros de vermiculita expandida aglomerados con silicatos, en un intervalo de variación de humedad relativa del aire del 10% al 80% (7). Tanto la hinchazón tras inmersión en agua durante 24 horas (Figura 11 y Tabla 6), como las dos propiedades de resistencia a flexión y a tracción (Figuras 12, 13 y Tabla 7, 8), se incrementan al aumentar la densidad de los tableros estudiados. Consi248 620 Densidad (Kg/m3) 0,3 Tracción perpendicular (N/mm2) Resistencia a Flexión (N/mm2) R2 = 0,12 Media σ CV 2,8 CV Corrubedo 3,0 Tabla 6. Valores de Hinchazón tras 24 horas de inmersión de los tableros de Vagalume y de Corrubedo Vagalume Corrubedo 3,3 σ 4,0 11 Tabla 5. Valores HEH de los tableros de Vagalume y de Corrubedo Vagalume Corrubedo Media R2 = 0,60 1,0 520 750 Densidad (Kg/m3) Media σ CV Vagalume 5,0 2,0 600 10 derando la premisa de a mayor exfoliación, mayor tamaño de partículas, los espacios porosos disponibles para las moléculas de agua son mayores en las partículas de los tableros Vagalume frente a los Corrubedo. Trabajos previos empleando selladores porosos han concluido que al reducir o limitar la porosidad disponible, la vermiculita reduce su capacidad de captación de agua líquida (10). Densidad (kg/m3) 0,18 0,02 0,12 Tracción (N/mm2) 575,57 23,25 0,04 0,17 0,06 0,33 Densidad (kg/m3) 662,39 60,67 0,09 Perfiles de densidad Al examinar cuatro probetas individuales de cada material con el perfilómetro, se obtienen unos perfiles que no muestran la forma típica de “valle y pico” característica de algunos tableros derivados de la madera, como es el caso de los tableros convencionales de partículas (25). La probeta analizada del tablero de corteza muestra una densidad media de 594,60 kg/m3, con un Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 243-251, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.071 Caracterización de algunas propiedades en tableros de corteza de Pinus pinaster Ait. y tableros de vermiculita expandida 900,0 1000 1000 812,5 812,5 900 900 725,0 725,0 800 800 700 700 637,5 637,5 594,6 550,0 550,0 85% 600 600 549,26 500 500 462,5 462,5 375,0 375,0 400 400 287,5 287,5 300 300 200,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Espesor (en mm) Densidad (en kg/m Densidad (en kg/m3) 900,0 18 19 200,0 20 85% 200 0,0 1,0 1,9 2,9 3,9 4,8 5,8 6,8 7,8 8,7 9,7 Espesor (en mm) 14 200 10,7 11,6 12,6 13,6 14,5 15,5 15 900,0 900,0 900,0 900,0 812,5 812,5 812,5 812,5 725,0 725,0 725,0 725,0 637,5 637,5 585,87 550,0 550,0 85% 375,0 375,0 287,5 287,5 287,5 200,0 15 16 17 18 19 20 21 200,0 287,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 550,0 85% 375,0 375,0 1 550,0 637,5 462,5 462,5 0 641,03 637,5 462,5 462,5 200,0 Densidad (en kg/m Densidad (en kg/m3) Characterization of some properties on boards produced with bark of “Pinus pinaster” Ait. and produced with expanded vermiculite Espesor (en mm) valor máximo de 675,01 kg/m3 (Figura 14). En la probeta analizada del tablero de virutas, el valor medio obtenido en el perfil es de 549,26 kg/m3, con un pico máximo de 950,30 kg/m3 como consecuencia del recubrimiento superficial que posee en la cara vista (Figura 15). En los tableros minerales, la probeta analizada de Vagalume posee una densidad media en el perfil de 585,87 kg/m3, con un máximo de 617,90 kg/m3 (Figura 16). En la probeta analizada del tablero de Corrubedo se obtuvo un valor medio de 641,03 kg/m3, no siendo posible distinguir valores máximos como consecuencia del menor tamaño de partículas de la vermiculita expandida empleada en su fabricación (Figura 17). Estos valores se aproximan al valor medio de densidad calculado a partir de los valores individuales de peso y volumen de cada una de las probetas ensayadas, un total de 40 por cada tipo de tablero (Tabla 9 y 10). Sin embargo, para el tablero de virutas, el valor medio obtenido para todas las probetas ha sido de 484,41 kg/m3 (CV = 0,06), inferior al valor obtenido con el perfilómetro que incluye en su cálculo el valor máximo obtenido por el recubrimiento superficial (Figura 15). La densidad de los tableros de Corrubedo es mayor que en los tableros de Vagalume, coincidiendo con trabajos previos en los 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 16 cuales la densidad de la vermiculita expandida aumenta al decrecer el tamaño de las partículas (17). Los valores medios obtenidos para todas las densidades medidas se resumen en las tablas 9 y 10. Tabla 9. Media de todos los valores de densidad del tablero de corteza y del tablero de virutas de madera Corteza Densidad (kg/m3) σ CV 200,0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Espesor (en mm) 17 14. Perfil de densidad de los tableros de partículas de corteza. 15. Perfil de densidad de los tableros de virutas de madera. 16. Perfil de densidad de los tableros de vermiculita expandida de Vagalume. 17. Perfil de densidad de los tableros de vermiculita expandida de Corrubedo. Virutas 608,58 484,41 62,34 29,91 0,10 0,06 Tabla 10. Media de todos los valores de densidad del tablero de corrubedo y vagalume Corrubedo Densidad (kg/m3) σ CV Vagalume 643,10 575,70 52,82 20,41 0,08 0,04 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 243-251, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.071 249 O. González Prieto, M. C. Touza Vázquez, G. Pereiro López 4. CONCLUSIONES Dentro de cada uno de los cuatro tipos de tableros analizados, se incrementan las propiedades mecánicas al aumentar el valor de densidad. Esta tendencia no es tan clara en cuanto a las propiedades físicas estudiadas, donde intervienen otras variables como la geometría y el tamaño de las partículas empleadas. En todo caso, los tableros con mayor densidad alcanzan un mayor valor medio de HEH pero un menor valor medio de hinchazón tras 24 horas de inmersión. El tablero comercial de virutas de madera empleado como referencia, está elaborado con partículas muy esbeltas y orientadas según un patrón longitudinal. Esto incrementa su resistencia media a la flexión un 317% respecto a la obtenida en los tableros de corteza de pino, reduciéndose además su variabilidad. Sin embargo, al ser sometidos a esfuerzos de tracción perpendicular a sus caras, la mayor compactación interna de los tableros de corteza, evidenciada por su perfil de densidad y unos valores medios superiores, incrementa su resistencia media un 533% respecto al obtenido en los tableros de virutas. El grado de variabilidad, determinado como coeficiente de variación de los datos obtenidos en los ensayos, es reducido en propiedades físicas como la HEH y la densidad, mientras que aumenta considerablemente en la propiedad de hinchazón en espesor, especialmente en el tablero de corteza (CV = 0,39) en el cual la geometría de las partículas puede influir en los valores obtenidos. En cuanto a las propiedades mecánicas, se observa como el grado de variabilidad obtenido en la resistencia a la flexión es similar para todos los grupos de materiales ensayados, CV = 0,25 y CV = 0,29 para los tableros orgánicos, CV = 0,13 y CV = 0,16 para los tableros minerales, mientras que la dispersión obtenida en los valores de tracción perpendicular es superior en aquellos tableros con mayor densidad media y geometría más granular, de CV = 0,36 para el tablero de corteza frente a CV = 0,28 para el tablero de virutas, y de CV = 0,33 para el tablero Corrubedo frente a CV = 0,12 del tablero Vagalume. En todos los casos, el grado de variabilidad de los datos obtenidos se incrementa al aumentar la densidad media. Los tableros minerales de partículas de vermiculita expandida presentan una gran homogeneidad en todo su espesor especialmente el tablero Corrubedo, cuyo perfil de densidad no es capaz de detectar variaciones. Un aumento del 8% de la densidad media en el tablero Corrubedo frente al Vagalume, debido principalmente a su mayor compactación y a un incremento del 10% en el aglutinante, permite mejorar su resistencia a flexión en un 73%, a pesar de la geometría más granular de sus partículas. Sin embargo, el valor medio de tracción perpendicular a las caras en ambos tableros es prácticamente el mismo, 0,17 N/mm2 y 0,18 N/mm2, respectivamente. La mayor densidad media de los tableros Corrubedo (643 kg/m3) y de Corteza (609 kg/m3), frente a los tableros Vagalume (576 kg/m3) y de Virutas (484 kg/m3), hace incrementar sus valores medios de HEH al mismo tiempo que disminuyen los de hinchazón. De esta forma, la HEH media para el tablero de Corteza es un 55% superior a la del tablero de Virutas, mientras que su valor medio de hinchazón tras inmersión ha sido un 32% inferior. La misma tendencia se ha encontrado para los tableros minerales, donde el tablero Corrubedo alcanza un valor de HEH un 18% superior al del tablero Vagalume, mientras que su valor medio de hinchazón tras inmersión desciende un 46%. A la vista de los resultados obtenidos, los nuevos tableros analizados constituyen una alternativa eficiente para su empleo en aplicaciones como falsos techos reticulados, revestimientos de paredes, trasdosados, etc., ya que además de aportar las prestaciones térmicas y acústicas reseñadas en la literatura (2, 6, 7 y 8), presentan un buen comportamiento en ambientes húmedos, así como una hinchazón y unas propiedades mecánicas asumibles para su manejo y colocación en obra. Los resultados obtenidos muestran la posibilidad de intervenir en el proceso de elaboración de estos tableros, modificando la geometría y el tamaño de las partículas empleadas, su posible elaboración en diferentes estratos, la aplicación de acabados decorativos, etc., lo que permitirá desarrollar productos optimizados para aplicaciones específicas. Este trabajo de investigación ha sido parcialmente financiado por la Xunta de Galicia, en el marco del proyecto PGIDIT06TMT029E. BIBLIOGRAFÍA (1) Olivares Santiago, M.; Galán Marín, C.; Roa Femández, J.; “Los composites: características y aplicaciones en la edificación”, lnformes de la Construcción, Vol. 54, n.° 484, marzo-abril (2003), doi:10.3989/ic.2003.v54.i483. 250 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 243-251, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.071 Caracterización de algunas propiedades en tableros de corteza de Pinus pinaster Ait. y tableros de vermiculita expandida Characterization of some properties on boards produced with bark of “Pinus pinaster” Ait. and produced with expanded vermiculite (2)Pereiro López, G.: Obtención de nuevos materiales para construcción, Ph. D. Tesis, Universidad de Santiago de Compostela (2004), ISBN: 84-9750-426-7. (3)Pereiro López, G., Guitián R. F.: Procedimiento de obtención de materiales porosos aglomerados con cementos de periclasa, Pat. PCT Nº: WO 2006/035091A1 (2006). (4)AENOR: UNE EN 633:1995 Tableros de partículas aglomeradas con cementos. Deficición y clasificación, Madrid (1995), ICS 79.060.20. (5)Doppelreiter, M., Neuherz, W., Moser, G.: Wood wool construction element and method for its manufacture, Pat. USA, n.º: US2001/00143861 (2001). (6)Lorenzana, T. y Machimbarrena, M.: “Acoustical research about ecological materials”, Procceding of Euronoise 06, Finland (2006). (7)Akao, M.; Fukuda, Y.; Yamazaki, A.; Inoue, M.; Setsu, K.; Takagi, T.; Rui, K.; Okauchi, M. y Tamamura, R.: “Preparation and characterization of Calcium Silicate/Vermiculite composite”, Journal Hard Tissue Biology, 15 [3] (2006), pp. 101-104, doi:10.2485/jhtb.15.101. (8)Pereiro López, G.: “Fomento de la eficiencia a través del empleo de materiales de nueva generación. Un Standard para la Eficiencia Energética”. Programa de Promoción Científica. KNX International Forum 10, Madrid (2010), pp. 6-15. (9)EUWID: EPF planning to draw up its own formaldehyde emissions standard, Europäischer Wirtschaftsdienst WPP, text n.º 001 (2008). (10)Moslemi, A. A.: “Emerging technologies in mineral-bonded wood and fiber composites”, Advanced Perfor. Materials, vol. 6 (1999), pp. 161-179, doi: 10.1023/A:1008777812842. (11)Yu, I. A.; Restuccia, G.; Tokarev M. M.; Buerger H. D. y Freni A.: Selective Water Sorbents for Multiple Applications. 11. CaCl2 Confined to Expanded Vermiculite. React. Kinet. Catal. Lett., vol. 71, n.º 2 (2000), pp. 377-384, doi 10.1023/A:1010351815698. (12)Mladenovic, A.; Suput, J. S., Ducman, V. y Skapin, A. S.: “Alkali–silica reactivity of some frequently used lightweight aggregates”. Cement and Concrete Research, vol. 34 (2004), pp. 1809-1816, doi: 10.1016/j.cemconres.2004.01.017. (13)Juliá Sanchis, E.: Modelización, simulación y caracterización acústica de materiales para su uso en acústica arquitectónica, Ph. D. Tesis, Universidad Politécnica de Valencia (2008), identificador universal: http://hdl.handle.net/10251/2932 . (14)Asensio Cerver, F. y Mas, A. M.: ATRIUM I: Materiales para la construcción y sus aplicaciones, vol. 1, pp. 121-129 (1989), ISBN: 84-7741-085-2. (15)Margarida, M.: “Aislamiento Térmico: Aplicaciones en la Edificación y la Industria. Economía de Energía”, Editores Técnicos Asociados (1984), pp. 259-260, ISBN 8471462435. (16)Akao, M.; Yamazaki, A. y Fukuda, Y.: “Vermiculite board for novel building material”. Journal of Materials Science, vol. 22 [21] (2003), pp. 1483-1485(3), doi: 10.1023/ A:1026138828315. (17)Suvorov, S. A. y Skurikhin, V. V.: “Vermiculite- A promising material for high-temperature heat insulators”, Refractories and Industrial Ceramics, vol. 44 [3] (2003), pp. 44-52, doi: 10.1023/ A:1026312619843. (18)AENOR: UNE EN 323:1994. Tableros derivados de la madera. Determinación de la densidad, Madrid (1994), ICS 79.060.01. (19)AENOR: UNE EN 317:1994 Tableros de partículas y tableros de fibras. Determinación de la hinchazón en espesor después de inmersión en agua, Madrid (1994), ICS 79.060.20. (20)AENOR: UNE EN 310:1994 Tableros derivados de la madera. Determinación del módulo de elasticidad en flexión y de la resistencia en flexión, Madrid (1994), ICS 70.060.01. (21)AENOR: UNE EN 319:1994 Tableros de partículas y tableros de fibras. Determinación de la resistencia a la tracción perpendicular a las caras del tablero, Madrid (1994), ICS 79.060.20. (22)Zapata, N. C.: “Efecto de la mezcla de Pinus radiata y especies nativas sobre la expansión lineal en tableros OSB”. M.Sc., Universidad de Valdivia (2004). (23)T.V.A.: “The Vermiculite Association”, Web site: http://www.vermiculite.org/properties. htm, (2009). (24)Sjöström, E.: Wood chemistry. Fundamentals and Applications, 2.ª Ed., Academic Press, (1993), pp. 109-113, ISBN 0126474818. (25)Poblete, H.; Loncomilla, E. y Inzunza, L.: “Densidad del tablero de partículas y estabilidad dimensional”, El Bosque, vol. 21[2] (2000), pp. 69-83, ISSN 0717-9200. (26)Moslemi, A.: Particleboard Vol. 1: Materials, vol. 1 (1974), p. 239, ISBN: 0809306557. (27)Shuler, C. y Kelly, R.: “Effect of flake geometry on mechanical properties of eastern spruce flake type particleboard”, Forest Products Journal, vol. 26 [6] (1976), pp. 24-28, ISSN 00157473. (28)Zhou, Y. y Kamdem, P. D.: “Effect of cement/wood ratio on the properties of cementbonded particleboard using CCA-trated wood removed from service”, Forest Products Journal, vol. 52 [3] (2002), pp. 77-81, ISSN 00157473. (29)Brumbauch, J.: “Effect of flake dimension on properties of particleboards”. Forest Product Journal, vol. 10[5] (1960), pp. 243-246, ISSN 00157473. (30)Frybort, S.; Mauritz, R.; Teischinger, A. y Müllera, U.: “Cement bonded composites review”, BioResources, vol. 3 [2] (2008), pp. 602-626, ISSN: 1930-2126. *** Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 243-251, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.10.071 251 Informes de la Construcción Noticias IN MEMORIAM DE JOSÉ MARÍA AGUIRRE GONZÁLEZ (1934-2011) José María, hijo de uno de los fundadores del Instituto Técnico de la Construcción en 1934 junto a otros insignes ingenieros y arquitectos, siempre tuvo entre sus prioridades ser consecuente con una responsabilidad moral de apoyo al Instituto y a todo lo que fuera coherente con el espíritu de modernidad que su fundación representó. Me pareció igualmente un ingeniero de caminos convencido del papel social de su profesión, siempre me transmitió el gusto por su carrera. Ahora en su fallecimiento el pasado 27 de Noviembre debido a una enfermedad que llevó con gran optimismo, quisiera rendirle homenaje compartiendo algunos breves retazos de su incondicional disposición hacia todo lo que fuera ayudar y apoyar en mantener el espíritu fundacional del Instituto en lo que respecta a multidisciplinariedad, rigor científico, calidad y apoyo a la industria. Para ello me remonto algo en la historia con el fin de enmarcar mejor su figura. Aunque yo le conocía de antes, no le traté hasta la puesta en marcha en 1996 de la Asociación de Miembros del IETcc, AMIET. En1993 la Presidencia del CSIC, me solicitó que aceptara volver a la dirección del IETcc, dado que encontraban al Instituto muy falto de orientación estratégica y con mucha convulsión interior. Aquella Presidencia de José María Mato y Salvador de Aza no deseaban un director más, sino alguien que iniciara un verdadero Plan de acción que le diera al Instituto un futuro consecuente con su historia. El dilema que me plantearon en aquel momento era cerrarlo o relanzarlo. Me comprometí a plantear una serie de acciones hacia el exterior, así como a dar vehículo a tendencias interiores que divergían en sus objetivos, pero que había que tratar de hacerlas converger. Para ello era necesario sumergirse en el pasado del Instituto y extraer de ahí su esencia, su Technicae Plures Opera Unica. Con la colaboración leal de Aurelio Alaman como Vicedirector y de otros muchos, iniciamos un camino lento hacia la recuperación de la esencia del instituto. Entre las varias iniciativas propuestas, que creo fueron determinantes para dar un salto cuantitativo en rendimiento y optimismo interior, se puso en marcha AMIET como una forma de conexión con aquellas Asociaciones que habían tenido relación con el centro a lo largo de su historia. Para constituir esta Asociación es cuando entré profesionalmente en contacto con José María Aguirre, que se mostró entusiasmado con la iniciativa desde el primer momento y que no solo aceptó pertenecer a su Junta Directiva, sino también ser su Vicepresidente, puesto en el que se mantenía en la actualidad. Sus contribuciones e ideas siempre fueron destacadas y no solo en nombre del recuerdo de su padre y del propio Eduardo Torroja, sino que emergió para mi una figura siempre 252 muy cercana y dando ideas, que empujaba para llevarnos hacia adelante, muy diferente de la imagen distante que yo tenia de él. Posteriormente en 1999, ya jubilado Aurelio, con Antonio Ruiz Duerto como Vicedirector del Instituto, diseñamos la celebración del centenario del nacimiento de Eduardo Torroja y le pedimos a José María que presidiera la Comisión Organizadora del evento, ya que propusimos a AMIET que la Comisión fuera de ámbito nacional y no solo del Instituto con el fin de que fuera integradora de todos los posibles actos que se pudieran celebrar. José María ejerció esa Presidencia (a uno de los actos responde la figura que acompaña esta necrología) con entusiasmo y dedicación a la vez que fue muy discreto y siempre encontrando disculpas cuando se organizaron actos, de los muchos que se celebraron en el año 2000 y 2001, a los que no se le invitaba. También tengo que mencionar que junto a otro miembros de AMIET, entendió perfectamente la propuesta de creación de CISDEM, de tal manera que también aceptó, sin dudar, formar parte de su Consejo Industrial constituido en 2007 y asistió prácticamente a todas sus reuniones, si bien no pude convencerle de que aceptara presidirlo, tal vez porque iniciaba su retiro o ya sentía su enfermedad. Mi experiencia con su trato podría resumirlo en discreción, elegancia humana y disponibilidad para cualquier ayuda o gestión. Discreción derrochó hacia nosotros cuando la enfermedad le hizo retirarse unos meses de la vida activa y cuando se recuperó, nada nos hizo dudar de que había logrado vencerla. Un mensaje suyo de este pasado mes de Julio me deja su ultimo recuerdo directo. El IETcc está en deuda con él (también con otros, pero mucho con él) ya que solo saber de su incondicional apoyo a iniciativas que tomamos desde la dirección del Instituto desde 1996 hasta 2003 nos permitió acometerlas sabiendo de su aliento y comprensión. Su presencia en las Juntas Directivas de AMIET, a pesar de su múltiples compromisos1 con la CNC, su Banco o las empresas con las que colaboraba, siempre suponía un respaldo y confirmación de que nuestra gestión iba en la dirección apropiada de recuperación de la esencia fundacional del Instituto. A nivel personal, lo recordaré por su concepto de la amistad, y he sentido que debía compartir estos breves trazos de su aportación a la historia del Instituto y de la creación de CISDEM, como una mínima justicia hacia su recuerdo. Su discreción y modestia no sería justo que dejara desdibujada su figura y su influencia tan positiva en la historia reciente del Instituto. Mª Carmen Andrade Perdrix 1 de Diciembre de 2011 Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 252-253, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234 Noticias 1er Premio de la UE al Patrimonio Cultural 2011 - www.europanostra.org/projects/49/ 1er Premio Domus Restauro e Conservazione 2011 - www.premiorestauro.it Los arquitectos Camilla Mileto y Fernando Vegas López-Manzanares, pertenecientes al Instituto de Restauración del Patrimonio de la Universitat Politècnica de València, han recibido el 1er Premio de la Unión Europea al Patrimonio Cultural Europa Nostra 2011 en la Categoría 1ª (obras) por la restauración de un conjunto de edificios preindustriales en la comarca del Rincón de Ademuz (Valencia), y el 1er Premio Internacional Domus Restauro e Conservazione 2011 por la restauración de la Torre Bofilla en Bétera (Valencia). 1er Premio de la Unión Europea al Patrimonio Cultural (Europa Nostra 2011) La restauración de un conjunto de edificios preindustriales en la aldea de Sesga y el pueblo de Ademuz fue realizada por encargo de la Mancomunidad de Municipios del Rincón de Ademuz con financiación del Plan de Dinamización Turística del Rincón de Ademuz. Tras una década de investigación sobre la arquitectura preindustrial en la zona, que ha incluido la publicación de un libro sobre la arquitectura preindustrial de la comarca del Rincón de Ademuz, el objetivo de este proyecto fue la restauración, puesta en valor y difusión de la existencia de doce edificios preindustriales vernáculos, que se encontraban olvidados y abandonados, como signo de identidad de estos pueblos. Es un conjunto formado por una escuela (Figura 1), una barbería, un horno de pan, un lagar de vino (Figura 2), una fuente, un abrevadero, un lavadero, un batán, dos tejerías y dos hornos para cocer yeso. El dictamen del premio reza así: “El jurado admira enormemente la restauración de este grupo de edificios preindustriales en la aldea de Sesga del municipio de Ademuz. Las construcciones vernáculas conservadas junto con su contenido son extraordinarias porque remiten graciosamente a las antiguas formas de vida locales, y reflejan las memorias y actividades colectivas de esta zona rural en su contexto y paisaje verdadero. La restauración y puesta en valor cuidadosa merece ser una inspiración para zonas rurales similares en el resto de Europa”. 1er Premio Internacional Domus Restauro e Conservazione 2011 El dictamen del jurado reza así: “Se trata de un monumento de especial interés para la localidad, la Comunidad Valenciana y la historia de la España musulmana, y una restauración que ha debido superar la gran dificultad que supone trabajar con un edificio construido en tapia de tierra. La intervención se ha basado en la aceptación consciente del desgaste del tiempo en la materia que constituye la torre, al contrario de las tendencias más difundidas y habituales de reconstrucción. La erosión de la tapia se convierte en un elemento de reivindicación del significado histórico y artístico de la torre. El estudio del proceso constructivo y de los acabados históricos todavía presentes se ha conducido con un rigor metodológico ejemplar. El jurado aprecia especialmente la delicadeza con la que se ha intervenido para paliar el desgaste de la materia así como para introducir las estructuras necesarias para el acceso y la manutención de la torre”. 1 2 La restauración de la arquitectura de tapia La restauración de la Torre Bofilla fue publicada apenas terminada en el número 523 de la revista Informes de la Construcción, con un conjunto de reflexiones en torno a la dificultades técnicas, criterios e impacto estético en la restauración de edificios de tapia, que actualmente están desarrollando los autores de la restauración de la torre en el proyecto de investigación “La restauración de la arquitectura de tapia en la Península Ibérica. Criterios, técnicas, resultados y perspectivas” (ref. 2010-1160), que ha sido concedido por el Ministerio de Ciencia e Innovación en la convocatoria del Plan Nacional de Investigación del año 2010. La investigación planteada pretende analizar las obras de restauración realizadas desde los años 80 hasta nuestros días para poder evaluar los criterios y las técnicas empleadas y los resultados obtenidos a lo largo del tiempo, además de la evolución que han tenido en el tiempo los mismos criterios y las mismas técnicas empleadas. Dentro de este proyecto de investigación está prevista la celebración de ResTapia 2012 (Figura 6), 1er Congreso Internacional sobre Restauración de Arquitectura de Tapia, que se celebrará en Valencia el 21, 22 y 23 de junio de 2012 (www.restapia2012.es). Esta edición de los premios se ha caracterizado por una amplia participación internacional, con 139 inscripciones provenientes de múltiples países, no sólo europeos. El 1er premio ha sido concedido por la restauración de la torre islámica construida en tapia, la Torre Bofilla en Bétera (Valencia) (Figuras 3, 4 y 5), cuyo promotor ha sido el Excmo. Ayuntamiento de Bétera y cuya empresa constructora ha sido la UTE Freyssinet-Blauverd. Informes de la Construcción, Vol. 64, 526, 252-253, abril-junio 2012. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234 3 4 5 6 253 informes de la construcción 1. Envío y aceptación.- Los trabajos para publicar en Informes de la Construcción tendrán que ceñirse a las normas contenidas en los siguientes apartados. Se devolverán los que no cumplan los requisitos especificados. siempre a la terminación del trabajo, numeradas correlativamente. Cuando la referencia disponga de DOI (Digital Object Identifier) deberá indicarse al final de la misma. En cada cita se consignarán los datos de la manera siguiente: 2. Admisión de originales.- Todos los originales serán analizados como mínimo por dos evaluadores externos, cuyas sugerencias se enviarán a los autores para que realicen las modificaciones pertinentes, de acuerdo con los criterios de calidad científica. Será el Consejo de Redacción el que emita la decisión final a la vista de los informes de los evaluadores. El método de evaluación empleado es “doble ciego”, manteniendo el anonimato tanto del autor como de los evaluadores. Sólo se aceptaran trabajos originales que no hayan sido publicados anteriormente en otras revistas. La extensión de los originales no podrá ser superior a 8.000 palabras. Para revistas. (1) Peña, J. A.: “Espacios culturales no comunitarios en Venezuela”. Informes de la Construcción, vol. 56, nº 491 (2004), pp. 53-60. doi: 10.1006/g cen. 1994.1172. 3. Título.- El título de los trabajos deberá ser explícito y preciso, reflejando claramente su contenido, en español e inglés. Seguidamente se indicará nombre y apellido del autor o autores, organismo o centro de trabajo y una dirección de correo electrónico de la persona de contacto. 4. Resumen.- Los artículos deberán ir acompañados de un resumen en español e inglés (150 palabras, cada uno, como máximo) que con toda claridad señale los objetivos, el planteamiento y conclusiones del trabajo. 5. Palabras clave.- Se incluirán al menos 4 palabras clave en español y en inglés. 6. Redacción del texto y presentación.- Se procurará que la redacción sea lo más clara y concisa posible. Los trabajos deberán enviarse a la dirección de correo electrónico siguiente: [email protected] y en caso necesario se enviará un CD. Dichos trabajos se admitirán en español o inglés. El autor de contacto deberá enviar el trabajo en formato electrónico al e-mail de la revista, el texto en un archivo en formato Word u open office y en PDF completo (incluidas las imágenes en el lugar deseable). 7. Bibliografía.- La bibliografía deberá reducirse a la indispensable que tenga relación directa con el trabajo enviado, evitándose los comentarios extensos sobre las referencias mencionadas. Las citas en el texto se harán mediante números entre paréntesis. Las referencias citadas se incluirán Para libros. (2) Taylor, H. F. W.: Cement Chemistry, p. 301, Academia Press, Inc. New York, 1990. 8. Tablas, figuras y fotografías.- El número de tablas y figuras deberá limitarse en lo posible. Estarán numeradas correlativamente según la cita en el texto, cada figura tendrá su pie explicativo. Se indicará el lugar aproximado de colocación de cada figura. En cuanto a las fotografías se procurará enviar sólo las que realmente sean útiles, claras y representativas. Las tablas, figuras y fotografías se mandarán en archivos aparte. Las fotografías deben enviarse en formato JPEG, TIFF, EPS. Las figuras se pueden enviar además de los formatos anteriores en PDF. Las fotografías deben tener una resolución mínima de 300 pixel por pulgada (ppp), en el tamaño que el autor pretenda que aparezcan publicadas. 9. Fórmulas y expresiones matemáticas.- Debe perseguirse la máxima claridad de escritura, procurando emplear las formas más reducidas o que ocupen menos espacio. En el texto se numerarán entre corchetes. 10. Pruebas.- Se enviarán a los autores las pruebas de imprenta en formato electrónico y deberá revisarlas en un plazo máximo de una semana. En la corrección de pruebas no se admitirán modificaciones del texto original. 11. Entrega de ejemplares.- De cada trabajo se entregará al autor principal un archivo PDF y 1 ejemplar de la Revista por autor, hasta un máximo de 4 ejemplares. “Los originales de la Revista Informes de la Construcción, publicados en papel y en versión electrónica, son propiedad del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, siendo necesario citar la procedencia de cualquier reproducción parcial o total”. Todos los artículos originales que se publican en INFORMES DE LA CONSTRUCCIÓN, quedan sometidos a discusión y al comentario de nuestros lectores. Las opiniones deben enviarse, por duplicado, dentro del plazo de tres meses, contados a partir de la fecha de distribución de la Revista. informes de la construcción 1. Submission and acceptance.- Papers submitted for publication in Informes de la Construcción must meet the requirements set out below. Noncompliant manuscripts will be returned. 2. Acceptance of manuscripts for publication.All manuscripts will be reviewed by two scientific peers unrelated to the publisher, whose suggestions will be sent to the authors for any relevant amendments, pursuant to the criteria of scientific quality. The Editorial Board will adopt a final decision on the grounds of the reviewers’ comments. The journal’s “double blind” reviewing process ensures the anonymity of both authors and reviewers. Only original manuscripts not previously published in other journals will be accepted. Originals may not be over 8.000 words long. 3. Title.- Papers must be titled in Spanish and English, in explicit and precise terms clearly reflecting their content. The title is to be followed by the author or authors’ names, institution or place of work and the corresponding author’s e-mail address. 4. Abstract.- Articles are to be preceded by an abstract in Spanish and English (maximum 150 words in each language), clearly indicating objectives, approach and conclusions. 5. Keywords.- A list of at least four keywords is to be furnished, in Spanish and English. 6. Text and format.- The wording must be as clear and concise as possible. Manuscripts will be accepted in Spanish or English. They are to be sent to the following e-mail address: informes@ietcc. csic.es in Word or Open Office format, together with the full paper in PDF format (including any illustrations positioned as desired). Submissions may be mailed on CDs to the journal’s postal address only where necessary 7. References.- References should be limited to works directly relating to the paper submitted. Lengthy comments on the publications cited should be avoided. References are to be cited in the text by number, in parentheses, and listed at the end of the paper in consecutive order. Where a DOI (digital object identifier) is available for the reference, it must be included at the end of the listing. Entries should use the following format: For journals: (1) Peña, J. A.: ‘’Espacios culturales no comunitarios en Venezuela’’. Informes de la Construcción, vol. 56, nº 491 (2004), pp. 53-60. doi: 10.1006/g cen. 1994.1172. For books: (2) Taylor, H. F.: W Cement Chemistry, p. 301, Academia Press, Inc. New York, 1990. 8. Tables, figures and photographs.- Tables and figures should be included with restraint. They are to be numbered consecutively as they appear in the text. All figures must have an explanatory legend and their approximate position in the text must be specified. Only photographs that are genuinely useful, reproductively clear and representative should be submitted. Tables, figures and photographs are to be submitted in separate files. Photographs must be furnished in JPEG, TIFF or EPS format. Figures maybe furnished in any of the aforementioned formats, or in PDF files. The minimum resolution acceptable for photographs is 300 pixels per inch (ppi) in the size that the author intends them to be published. 9. Mathematical expressions and formulas.- Maximum clarity and legibility should be pursued, using the notation that occupies the least possible space. In the text they must be numbered, with the number in brackets. 10. Proofs.- Proofs will be sent to authors in electronic format for review and return within one week. No material corrections will be allowed on proofs. 11. Copies.- The main author will receive a PDF file of the paper and one copy of the journal per author, up to a total of four. “The content published in the hard copy and online versions of Informes de la Construcción is the exclusive property of the Spanish National Research Council (Consejo Superior de Investigaciones Científicas). Such content may be reproduced in whole or in part providing the source is cited.” All the original articles published in INFORMES DE LA CONSTRUCCIÓN are subject to readership comment and discussion. Opinions must be sent in duplicate within three months of the date of circulation of the journal informes de la construcción SUSCRIPCIÓN Y PEDIDOS SUBSCRIPTIONS AND ORDERS DATOS DEL PETICIONARIO / CUSTOMER DETAILS: Nombre y Apellidos / Name, Surname: Razón Social / Company, Institution name: NIF-CIF / VAT number: Dirección / Street address: CP / Postal Code: Localidad / Town, City: Provincia / Province: País - Estado / Country - State: Tel. / Tel.: e-mail: Fecha de la solicitud / Order date: Fax / Fax: / / SUSCRIPCIÓN / SUSCRIPTION: Precios suscripción año 2012 / Prices year 2012 (4 issues per year) Año completo / Full year: España / Spain: 90,39 euros Extranjero / International: 150,00 euros NÚMEROS SUELTOS / SEPARATE ISSUES CANT. / Quantity REVISTA / Journal AÑO / Year VOL. / Vol FASC. / Number Precios números sueltos año 2012 / Separate issues. 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Only Spain and UE countries FORMA DE PAGO: FACTURA PRO FORMA / PAYMENT: BILL INVOICE Transferencia bancaria a la Cuenta Número / Bank transfer to Account nº: C/c 0049 5117 26 211010 5188 SWIFT/BIC CODE: BSCHESMM - IBAN NUMBER / SWIFT/BIC CODE: BSCHESMM - IBAN NUMBER: ES83 0049 5117 2621 1010 5188 Cheque Nominal al Departamento de Publicaciones del CSIC / Nominal check on Departament of Publications - CSIC Tarjeta de Crédito / Credit Card: Visa / Master Card / Eurocard / 4B Número / Number: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Fecha de caducidad / Expiration date: _ _ / _ _ Reembolso (solamente para números sueltos) / Cash on delivery (for separate issues only) DISTRIBUCIÓN Y VENTA / DISTRIBUTION AND SALE Departamento de Publicaciones del CSIC C/ Vitruvio, 8 28006- Madrid Tels.: +34 915 612 833, 915 681 619/620/640 Fax: +34 915 629 634 e-mail: [email protected] www. publicaciones.csic.es Firma informes de la construcción Volumen 64 Nº 526 abril-junio 2012 128 págs. ISSN: 0020-0883 Sumario La estructura de las formas libres The structure of free-forms D. Azagra, A. Bernabeu El poder de la estructura: Edificio BBK paraninfo (Bilbao) The power of the structure: The “BBK” auditorium (Bilbao) R. Losada, E. Egia, E. Rojí, J. Cuadrado Un prototipo experimental de vivienda unifamiliar. Aplicación práctica de la última patente del arquitecto Miguel Fisac Gz/10. An experimental prototype of single-family housing. Practical application of architect Miguel Fisac’s last patent F. González Blanco Tecnología, materia y lugar: Procesos de modernización en la obra española de la posguerra. Instituto de enseñanza media, Málaga. Arquitecto: Miguel Fisac Technology, materials and space: Processes of modernization of spanish post-civil war architecture. High School, Málaga. Architect: Miguel Fisac M. Loren Empleo de paneles compuestos por subproductos de centrales térmicas en fachadas trasdosadas Facade solutions using panels made of power plant byproducts M. D. Alba, M. Marrero, C. Leiva, M. V. Montes, L. Vilches Análisis de las fisuras del Celler Cooperativo de Rocafort de Queralt Cracking study of the “Celler Cooperativo” in Rocafort de Queralt L. Calderón, J. Maristany Análisis de métodos para evaluar el refuerzo a esfuerzo cortante con CFRP en vigas de hormigón armado Method of analysis to evaluate the CFRP Shear-Strengthened in Reinforced Concrete C. Parra, E. Martínez-Conesa, M. Valcuende, A. Garrido Diferentes técnicas de integración paisajística en carreteras. Análisis de eficacia a través de la percepción de observadores Different landscaping integration techniques in roads. Analysis of efficacy through public perception B. Martín, M. Loro, R. M. Arce, I. Otero Prototipo para la creación de un Sistema de Información Geográfica WEB para la gestión de elementos universitarios localizados espacialmente Prototype for the creation of a WEB Geographic Information System for university element management spatially localized C. M. Gascueña, R. Guadalupe Aplicación de la norma EN 14491:2006 a los silos de acero cilíndricos para la protección frente a explosiones de polvo Application of standard EN 14491:2006 to cylindrical steel silos for dust explosion protection A. Tascón, P. J. Aguado Caracterización de algunas propiedades en tableros de corteza de Pinus pinaster Ait. y tableros de vermiculita expandida Characterization of some properties on boards produced with bark of “Pinus pinaster” Ait. and produced with expanded vermiculite O. González-Prieto, M. C. Touza, G. Pereiro GOBIERNO DE ESPAÑA MINISTERIO DE ECONOMÍA Y COMPETITIVIDAD http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es www.publicaciones.csic.es
