AIDIMA desarrolla uniones mecánicas versátiles e innovadoras

En el marco de un proyecto de I+D, AIDIMA
desarrolla sistemas de anclaje mecánico para
estructuras temporales y ligeras de madera,
diseñados específicamente para trabajar en
conjunción con la madera y aprovechar sus
propiedades mecánicas.
■ Miguel Ángel Abián
Dpto. de Tecnología y Biotecnología de la Madera
AIDIMA está desarrollando el proyecto IDANMAD
(Investigación y desarrollo de anclajes innovadores
para construcciones temporales de madera). Este
proyecto, que se encuentra en su segunda y última
anualidad, está financiado por el IVACE (Instituto
Valenciano de Competitividad Empresarial). También
está cofinanciado por fondos FEDER de la Unión
Europea.
El objetivo general de IDANMAD consiste en
desarrollar sistemas de anclaje mecánico para
estructuras temporales y ligeras de madera, con
diseños concebidos para que trabajen conjuntamente
con la madera y aprovechen sus propiedades
mecánicas: resistencia a la flexión y módulo de
elasticidad muy elevados en comparación con su baja
densidad, elevada resistencia a compresión en la
dirección paralela a la fibra, etc.
El desarrollo de estas uniones constituye una completa
novedad respecto al estado del conocimiento de la
madera como material de ingeniería y arquitectura, así
como respecto al estado de conocimiento en teoría de
estructuras. Las tecnologías existentes de anclajes,
diseñados para estructuras metálicas, tienen
problemas de resistencia en la zona de unión maderametal, porque conseguir una cohesión correcta entre
ambos materiales resulta muy difícil y apenas existen
desarrollos científico-técnicos al respecto. O bien
requieren tanto acero para asegurar la resistencia de
la unión que la madera pierde su finalidad estructural y
se convierte en un mero elemento decorativo, lo cual
conlleva desaprovechar sus excelentes propiedades
estructurales para construcciones temporales y ligeras.
Las soluciones metálicas para estructuras temporales
presentan muchos inconvenientes: coste elevado, alto
peso, dificultad de transporte, montaje y construcción,
escasa resistencia al fuego, corrosión por aire salino y
por muchas sustancias químicas habituales y
generación de residuos tóxicos al final de su vida útil
(el 11% del acero inoxidable se compone de metales
tóxicos como cromo y níquel).
La relevancia técnica e industrial de los sistemas de
anclaje en desarrollo resulta elevada porque son de
montaje sencillo, económicos, se fabrican a partir de
materiales estandarizados existentes en el mercado,
constan de pocas partes especiales y se integrarán en
un sistema completo de montaje e instalación de
construcciones temporales de madera. De esta
manera, resultará sencillo el transporte y logística de
los componentes de estas construcciones, a diferencia
de lo que ocurre en las estructuras metálicas.
Diseño de las uniones
Hasta el momento, en la segunda anualidad del
proyecto, se han realizado diseños para las uniones
teniendo en cuenta que deben ser válidas tanto para
formas rígidas y rectas como para formas orgánicas y
libres. Los diseños obtenidos corresponden, por tanto,
a uniones flexibles y que pueden adaptarse a distintos
ángulos entrantes en la intersección de las barras de
una cercha 2D o 3D.
Los dos cilindros de una de las uniones diseñadas en el
proyecto.
Ejemplo de estructura temporal en la que podrían usarse las
uniones del proyecto. Fuente: www.fourthdoor.org
Edición: Diciembre, 2014
AIDIMA desarrolla
uniones mecánicas
versátiles e
innovadoras para
construcciones
temporales de
madera
A partir de los resultados obtenidos de las
simulaciones informáticas se analizaron los diseños y
con sus características más satisfactorias se
generaron nuevas versiones optimizadas de los
diseños de anclaje.
Construcción de los prototipos de sistemas de
anclaje
Se realizaron los planos de los anteriores diseños
optimizados, de acuerdo con los criterios habituales de
la industria, y a partir de ellos se están construyendo
ahora varios prototipos de los sistemas de anclaje.
Conexión de una de las uniones del proyecto con 9 barras de
madera.
Además, se está trabajando en especificar cómo
deben integrarse los anteriores prototipos en un
sistema completo de montaje e instalación de
construcciones temporales de madera, para lo que se
están teniendo en cuenta aspectos como montaje,
instalación, resistencia a impactos, durabilidad y
robustez de las estructuras.
Otra vista de la conexión de la unión con 9 barras de madera.
Análisis de los sistemas de anclaje mediante
simulaciones por ordenador
Los diseños de las uniones se modelaron
matemáticamente para ser posteriormente analizados
mediante técnicas de cálculo y simulación por
elementos finitos. En estos análisis se estudió la
viabilidad estructural de la unión y la rigidez de ésta,
así como su deformación ante tensiones de distinto
tipo.
Los procesos de determinación de cargas y de
coeficientes parciales de seguridad, de combinaciones
de cargas y de cálculo resistente de los diferentes
elementos y estructuras objeto del proyecto se
adecuaron a la normativa vigente y en particular a los
Eurocódigos de ámbito general y recogidos
parcialmente en el Código Técnico de la Edificación
(CTE).
Plano parcial de una de las uniones desarrolladas.
El proyecto cuenta con la colaboración de un equipo
de expertos que incluye ingenieros y arquitectos de
experiencia internacional. Dos de ellos son Manuel
García
Barbero,
arquitecto
especialista
en
construcción con madera, y Kiyanshid Hedjri,
arquitecto especialista en parametrización geométrica
de estructuras.
Más información a través del correo electrónico
[email protected]
• Proyecto financiado por el Instituto Valenciano de
Competitividad Empresarial (IVACE)
• Proyecto financiado por los Fondos Estructurales, a
través del Programa Operativo FEDER de la Comunidad
Valenciana 2007-2013
Organismos colaboradores: Instituto Valenciano de
Competitividad Empresarial | Instituto Tecnológico del
Mueble, Madera, Embalaje y Afines AIDIMA | Red de
Institutos Tecnológicos REDIT
Análisis de una de las uniones en una cercha de madera.
Estudio de la unión frente a cargas axiales en las barras de
madera. Tensiones en dirección horizontal S11. (N/mm²).