Embed Size (px)
Citation preview
StrainE
engineering
En las páginas que siguen les quiero mostrar el alcance de nuestros servicios de ingeniería.
Verán como pasamos del más pequeño detalle al concepto más global en un vaivén interactivo que nos permite transformar la necesidad de nuestro cliente en una realidad funcional y eficiente.
Nuestras bases son las de la física, a las que sumamos la perspectiva que nos da una experiencia de más de 30 años en el diseño arquitectónico y mecánico colabo-rando con los más destacados arquitectos e ingenieros del planeta.
Nuestros recursos técnicos son los más avanzados en el campo del análisis y la experimentación.
Las referencias que presentamos a continuación demuestran Innovación y Rigor, Singularidad y Eficiencia, Ligereza y Resistencia, Creatividad y Garantía…porque el éxito es una cuestión de equilibrio.
Francesc Arbós Bellapart
Eng. Ind. Col. 06977
Una cuestión de equilibrio
22 de marzo de 2010Parc Científic i Tecnològic de la Universitat de Girona
Fluidos
Materiales
Fachadas y Cubiertas
Prototipos y Ensayos
Arquitectura Industrial
Geometría
Estructura
Energía
Ingeniería Forense
ÍNDICE Páginas
9 - 22
23 - 32
33 - 46
47 - 50
51 - 62
63 - 72
73 - 82
83 - 92
93 - 104
Geometría
“ El libro de la naturaleza está escrito con los caracteres de la geometría”.
Galileo Galilei
9
El Árbol de la Vida
Construcción de la rampa helicoide de acceso al nuevo Museo de la Ciencia de Barcelona
Francesc Arbós Bellapart, Ingeniero Industrial
En este texto se explica el proceso seguido para desarrollar constructivamente la idea arquitectóni-ca de la rampa de acceso al nuevo Museo de la Ciencia de Barcelona y el cerramiento exterior de vidrio. A partir de la obtención de la ecuación matemática que define la geometría de la curva tridimensional se reconoce el lenguaje matemático como aquel que minimiza la diferencia entre la concepción arquitectónica y la construcción final. También se explica cómo la geometría de la piel que envuelve la rampa condiciona la elección del vidrio para su cerramiento.
1. Antecedentes matemáticos
1.1 Espirales en el plano
La espiral es una curva que se enrosca alrededor de un centro fijo y que gradualmente se aparta de él. La forma matemática más sencilla corresponde a la espiral descubierta por Arquímedes, cuya ecuación es:
r = a· Θ
siendo a una constante de proporcionalidad y r el radio vector que crece con el ángulo polar Θ.
Fig 1. Espiral de ecuación r=3*Θ [1].
Una ecuación polar escrita en forma logarítmica,
ln r = a· Θ
representa la curva conocida como espiral logarítmica.
Fig 2. Espiral logarítmica de ecuación r=5e
La telaraña y el nautilus son dos ejemplos notables de la naturaleza. Ambos crecen siguiendo aproximadamente una espiral logarítmica también llamada “espiral equiangular”, ya que tiene la propiedad de intersec-tar sus radios por todas partes en el mismo ángulo.
El primero en cuestionar esta curva fue Descartes, en 1638; pero no fue hasta el 1698 cuando el famoso matemático suizo Jakob Bernouilli estudió sus propiedades. En particular la que más le intrigaba era la de la autosimilitud: Si alguna porción de la espiral es amplificada o reducida, resulta idéntica a cualquier otra porción de la curva.
1.2 Ecuaciones paramétricas
En el apartado anterior, con el fin de obtener ecuaciones muy simples, se ha especificado la posición de los puntos de las curvas en función del radio vector y el ángulo girado (coordenadas polares), en vez de localizar los puntos en coorde-nadas ortogonales (x, y).
También por conveniencia, y para facilitar la repre-sentación de una ecuación de dos variables x y y, podemos definirla mediante dos ecuaciones, cada una de ellas da las coordenadas x y y en función de una tercera variable t llamada parámetro. Así, la ecuación de una circunferencia de radio r en coordenadas ortogonales es,
x + y = r
Si elegimos un parámetro t tal que,
cos t =x/r y sin t =y/r
las ecuaciones paramétricas del círculo serán,
x= r·cos ty= r·sin t
10
22 2
0,3*θ
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
6
4
2
0
6.283
0θ
r θ( )
0
30
6090
120
150
180
210
240270
300
330
3
2
1
0
3.14
0θ
r θ( )
Haciendo variar t de 0 a 2 π se obtiene fácilmente el gráfico de la circunferencia de radio r.
No hay un método genérico para transformar una ecuación en coordenadas ortogonales o polares en una ecuación paramétrica.
Como dice Jan Gullberg [2] esta transformación requiere a menudo una persistencia y un ingenio considerables. Sin embargo, una vez obtenida, nos facilita enormemente la representación gráfica.
1.3 Espirales tridimensionales: hélices
1.3.1 La hélice cilíndrica
La conocida hélice – la hélice cilíndrica- es una curva tridimensional que se apoya sobre la superfi-cie de un cilindro recto de base circular y corta las líneas generadoras de la superficie con un ángulo constante β. Parece que esta curva ya la concía Apolonio ( 255-170 a.C. ) el autor de Cónicas.
Estructuras familiares que se basan en esta curva son las roscas del los tornillos y las bombillas, el cordón umbilical humano y la famosa doble hélice del ADN [3]. Su representación paramétrica es:
x =r·cos(n t)y = r·sin(n t)
z=c·(nt)
donde r es el radio del cilindro, c es el paso, n el número de vueltas y t el parámetro.
Si t va de 0 a 2 π, la altura z se incrementa desde 0 a 2 π*c completando una vuelta entera de la hélice alrededor del cilindro.
Fig 3. Hélice cilíndrica.
1.3.2 La hélice cónica
Si la curva tridimensional se apoya sobre la superfi-cie de un cono cortando las líneas generadoras de la superficie en un ángulo constante β, tenemos una hélice cónica.
La representación paramétrica de la hélice cónica tiene la forma,
x =r·t·cos(n t)y = r·t·sin(n t)
z=c·(nt)
Fig 4. Hélice cónica.
1.3.3 La hélice cónica de la base elíptica
Si cambiamos el radio r por los semiejes mayor y menor de una elipse, la ecuación paramétrica resultante será:
x =a·t·cos(n t)y = b·t·sin(n t)
z=c·(nt)
en donde a es el semieje mayor y b el semieje menor.
Fig 5. Hélice cónica de base elíptica.
11
2. La rampa del árbol de la vida
Los antecedentes matemáticos del apartado anterior nos dan las bases para poder “traducir” el concepto arquitectónico de la rampa que envuelve el árbol de la vida en un lenguaje que facilite su construcción: el lenguaje matemático.
En nuestro caso, la rampa rodea la superficie de un cono de base elíptica en posición inclinada respecto del suelo del edificio.
El requerimiento principal para la hélice de la rampa es que tenga una pendiente constante, a fin de que lleve confortablemente al visitante hasta el interior del museo.
Tanto la hélice cilíndrica como la cónica cortan las líneas generadoras de sus superficies con un ángulo constante β. En la primera tendremos pendiente constante, pues recorreremos las mismas distancias de curva según una variación de la altura dada; mientras que para la segunda, el hecho de mantener el ángulo constante implica que la pendiente no lo será. Por lo tanto, es necesario para la curva que nos interesa variar el paso, de manera que se consiga la pendiente constante.
Así, cada incremento constante de longitud de curva recorrida, el incremento de altura tiene que ser el mismo.
Si los incrementos de longitud considerados son muy pequeños, el trozo de curva recorrida y la recta que une los puntos inicial y final serán prácti-camente iguales, obteniendo de un modo sencillo la nube de puntos de la hélice buscada.
Fig 6. Esquema para determinar el pendiente de la hélice.
Las distancias entre los dos puntos de la curva se-rán:
∆x=x -x ∆y=y -y∆z=z -z
Y la distancia recorrida:
Entonces la variación de la altura para cada avance angular será:
∆z=S*tgβ
Si tomamos avances angulares muy pequeños, el error entre la longitud de la curva y la de la recta que une los dos puntos será despreciable, quedán-donos una expresión fácilmente programable en una hoja de cálculo. Exportando la nube de puntos a un programa de dibujo tridimensional – en este caso concreto se utilizó el Pro-Engineer [4] – se obtiene la curva espacial y estableciéndola como recorrido se puede extrudir la sección estructural.
No obstante, antes de esto, hay que hacer tres correcciones más a las ecuaciones: la primera sirve para fijar el origen de la curva en x y y, y lo regula el parámetro d, la segunda sólo afecta a la coordenada x y la obliga a trasladarse sobre este eje, girando la hélice de tal manera que se adapte a la inclinación estipulada en el proyecto arquitec-tónico, que se regula por medio del parámetro e. Y la última es un factor regulador del crecimiento que llamamos f y que permite ajustarse al edificio.
Los datos numéricos empleados en la construcción son los siguientes:
Semiejes de la elipsea=5.303 milímetrosb=5.200 milímetros
La constante de traslación que girará la hélice siguiendo el eje x es:
e= -2.909 milímetros
El valor origen del trazado se fija mediante el parámetro d=1, llevando el inicio al punto (5.303,0,0).
Necesitamos añadir también un factor de crecimiento, ya que si no al llegar a la cota del forjado superior saldríamos fuera de los límites constructivos; así definimos el factor f=0,58.
El número final de vueltas es n=4,5 y el recorrido total de la rampa es de 206 metros.
La pendiente elegida finalmente fue un 9,52%, que corresponde a un ángulo β=5,4365º.
∆R
z0
z1
x0 y0
x1 y1
S β
12
S ∆x 2 ∆y 2+:=
ººº
1
1
1
Fig 6. Geometría final de la hélice que determina la rampa del árbol de la vida.
Éstas son, pues, las ecuaciones paramétricas de la rampa del árbol de la vida.
3. Planos de construcción [5]
En los apartados anteriores se describe el procedi-miento seguido para definir de manera unívoca la geometría que traduce el diseño arquitectónico a un lenguaje construible. Una vez halladas las ecuaciones paramétricas que se ajustan a las cotas de la gran obra del edificio, se traslada esta geometría a los consultores de estructuras, los cuales dimensionarán la sección necesaria. Cono-cida esta sección, la podremos extruir a lo largo del camino de la curva para obtener los planos ejecuti-vos tal y como se aprecia en la figura 8, 9 y 10.
Fig 8. Perspectivas de la rampa con la estructura dimensionada y la piel de vidrio que la envuelve.
Fig 9. Sección vertical de la rampa con la estructura dimensiona-da y la piel de vidrio que la envuelve.
x t ( ) t f⋅ d+( ) a⋅ cos n θ t( )⋅ ( )⋅ e t⋅+:=y t( ) t f⋅ d+( ) b⋅ sin n θ t( )⋅( )⋅:=z t( ) z t 1−( ) S tan β( )⋅+:=
13
Fig 10. Sección horizontal de la rampa con la estructura dimensio-nada y la piel de cristal que la envuelve.
4. La fachada de vidrio.
La expresión arquitectónica demanda minimalismo en el diseño de la fachada, y precisamente la geometría elegida para el diseño lo proporciona de manera natural. Efectivamente, podemos prescin-dir de montantes verticales en la sujeción de las placas de vidrio, a condición que éstas sean curvas y así poder aprovechar la rigidez geométri-ca, concepto que en la figura 11 ayuda a captar inmediatamente. En la figura 12 [6] se pueden ver los resultados comparativos entre un vidrio curvo y otro plano, en situación inclinada, sometidos únicamente a su propio peso. La deformada del vidrio plano es 45 veces superior a la del vidrio cuvado.
Fig 11. Ejemplo ilustrativo de rigidez vinculada a la geometría.
Fig 12. Deformada por el propio peso de un vidrio de la superficie cónica. Arriba, el plano y el curvo abajo, ambos tienen del mismo espesor. Se obtienen 26,34 mm con el vidrio plano y 0,58mm con el curvado.
Existe en el mercado una larga experiencia en el curvado de vidrios laminados con unos resultados excelentes, por lo que, técnicamente, construir los 868 metros cuadrados de superficie del tronco de cono con vidrio curvo se considera desde el princi-pio la solución en la que intervienen menos compo-nentes y la complejidad de la instalación es menor.
Aún así, una placa curva de vidrio de grandes dimensiones fijada por los lados cortos al techo y al suelo no es capaz, por si sola, de resistir la carga máxima de viento normativa, al menos si es de un espesor comercial razonable y al mismo tiempo idóneo para curvarlo. Para la fachada del árbol de la vida elegimos dos vidrios de 8 milímetros unidos con 0,76 milímetros de Butiral de polivinilo.
La idea para conseguir la resistencia necesaria es construir un caparazón, uniendo las diferentes placas de vidrio entre si en dos puntos equidistan-tes en altura.
Para que no sean visibles, se insertan en las juntas entre vidrios unas piezas de poliacetado y se sella con silicona neutra de módulo elástico elevado, con el fin de que también contribuya a la transmisión de esfuerzos de la membrana.
De esta manera los vidrios no se comportan como piezas aisladas, sino que conforman un caparazón de geometría cónica. En la figura 13 se puede ver la distribución de tensiones de una porción de caparazón, apreciándose los efectos de la transmi-sión de fuerzas entre vidrios para los muros de conexión.
14
Fig 13. Esfuerzos máximos principales en la cara interior de los vidrios (MPa). Succión de viento.
El perfil de fijación superior e inferior de los vidrios se construye con un tubo cuadrado fijado al suelo y al techo puntualmente, y en el que dos platinas de acero cortén, fácilmente adaptables a la geometría helicoide, se solidarizan. Entre platinas y apoyado sobre el tubo cuadrado se instala el vidrio laminado y se sella con el marco tal y como se ve en la esquema de la figura 14.
Fig 14. Esquema del sistema de fijación de los vidrios laminados al suelo y al techo de la rampa helicoide.
5. Conclusiones
Las construcciones de geometrías complejas son fácilmente abordables si existe una traducción matemática del diseño arquitectónico.
Con esta base y las nuevas herramientas informá-ticas es fácil optimizar los recursos técnicos tanto para proyectarlas como para construirlas.
El vidrio, una vez más, demuestra su versatilidad al adaptarse a requerimientos arquitectónicos especiales.
Fig 15. Vista general de la rampa y el cerramiento de vidrio curvado.
Referencias
[1] Mathcad 12 de Mathsoft Engineering &Education.
[2]. Jan Gullberg, Mathematics-From the Birth of Numbers. Norton
[3] Claudi Alsina, Geometria Cotidiana.Rubes.
[4] Pro-Engineer de Parametric Technology Corporation.
[5] Bellapart,SAU, Proyecto Técnico del Árbol de la Vida.12-03-2001. Cliente: SUMASA
[6] Mechanical Event Simulation de Algor, Inc.
15
1. Diseño conceptual de sistema de fijación de cables pensado para adaptarse a las distintas geometrías existentes en el proyecto. Casino Costa Brava. Lloret de Mar. B720 Arquitectos. 2010
2. Diseño conceptual de la planta de producción para la empresa Metalúrgica Ros. Proyecto en el que con un trabajo exhaustivo en la fase de diseño conceptual, se ha conseguido combinar una elevada singulari- dad con un coste, plazos de fabricación y montaje totalmente competitivos.
3. Diseño conceptual de los módulos de fachada para la Fundación Rafael del Pino. Principio de funcionamiento térmico de la doble piel.
4. Fundación Rafael del Pino. Madrid. Rafael de la Hoz. Madrid. 2008
16
1
2
34
Diseño conceptualLa intervención de Strain Engineering en la fase de diseño conceptual se centra en la búsqueda de una solución que, garanti-zando el cumplimiento de las especifica-ciones arquitectónicas, asegure tanto la funcionalidad como la viabilidad estructu-ral y optimice el coste, la fabricabilidad, el transporte, el montaje y el mantenimiento.
1. Form finding para el sistema de izado de la cúpula del restaurante EVO. Hotel Hesperia Tower. Hospitalet de Llobregat (Barcelona). Rogers Stirk Harbour & Partners y Alonso Balaguer Arquitectos Asociados. 2005
2. Evolución de la cubierta de la ampliación del Spa Caldea (Andorra) encargada por la empresa Bellapart. El estudio concluye con una cubierta con una reducción del consumo de acero de un 30% respecto a la versión original.
17
1
2
Form findingEn los proyectos en los que exista margen de libertad en la definición geométrica, Strain Engineering se pone al servicio del equipo de diseño para, aprovechando su experiencia en inge-niería estructural y el uso de avanzadas herramientas informáticas de optimiza-ción geométrica, obtener la geometría óptima para las condiciones de contorno del proyecto.
Mallado de superficiesLos mallados triangulares presentan una gran adaptabilidad sobre cualquier tipo de superficie, proporcionando estructuras con una gran rigidez en el plano. Los mallados trapezoidales, con una menor rigidez en el plano y una peor capacidad de adaptación a superficies libres, reducen considerablemen-te el desperdicio de los materiales de cerra-miento, simplifican los nudos entre barras y proporcionan estructuras más transparentes. Ciertas geometrías complejas requieren de la combinación de las dos tipologías.
Strain Engineering amplía constantemente sus capacidades en este campo dedicando parte de su actividad en I+D+i al desarrollo de nuevos recursos para el mallado de superficies.
1. Mallado de superficies libres. Estudio para House of Music. Dinamarca. 2009
2. Mallado trapezoidal para restaurante en L’Escala. L’Escala (Girona). Àlex Fradera. 2008
3. Mallado triangular para el Museo de la Ciencia CosmoCaixa Madrid. Alcobendas (Madrid). Esteve y Robert Terradas. 1999
18
1
2
3
Diseño de detalle 3DStrain Engineering cuenta con un equipo de ingenieros especializados en el uso de las herramientas CAD 3D más avanzadas.
En base a esta tecnología nuestra empresa aporta:
• Incremento de la satisfacción del cliente gracias a la reducción de las diferencias entre el producto esperado y el desarrollado.
• Detección de errores conceptuales y dimensionales antes de la fabricación con la consiguiente posibilidad de introducir modificaciones en el diseño y evitar incurrir en importantes sobrecostes.
• Mediciones exactas incluso para las geometrías más complejas.
• Disminución del coste de elaboración de planos de fabricación y montaje.
• Minimización de los errores de fabricación y montaje debidos a la mala interpretación de planos.
1. Diseño 3D de los módulos de fachada de la Fundación Rafael del Pino. Madrid. Rafael de la Hoz. 20082. Diseño 3D de la estructura metálica y revestimiento del Hall de entrada de la Torre Iberdrola. Bilbao. Cesar Pelli. 2010
19
1
2
Mediante el modelado 3D de detalle solucionamos las geometrías más complejas, definiendo totalmente cada uno de los componentes, asegurando al mismo tiempo la viabilidad de mon-taje del conjunto.
La comunicación CAD-CAE permite una validación estructural ágil y eficaz.
1. Vista explosionada del sistema de fijación de paneles de vidrio para la fachada exterior del hall de entrada a la sede de la empresa Tekniker en Eibar. Gracias a este sistema de fijación diseñado a medida para el proyecto ha sido posible eliminar las fijaciones puntuales situadas en el centro del vidrio. Estudio de arquitectura de Joaquín Montero.
2. Nudo estructural diseñado a medida para el atrio del hotel Hesperia Tower para resolver el encuentro de 12 barras y 3 tirantes pretensados.
3. Vista interior del atrio del hotel Hesperia Tower . Estructura en la que el diseño de detalle mediante herramientas CAD 3D ha sido imprescindible. Hospitalet de Llobregat (Barcelona). Rogers Stirk Harbour & Partners y Alonso Balaguer Arquitectos Asociados. 2005
20
1 2
3
Diseño de detalle 2DCerrando la fase de diseño se desarrollan planos arquitectónicos, planos de montaje y pliegos de especificaciones técnicas.
1. Plano arquitectónico. Detalle de encuentro entre módulos de ventanas de plantas 1 y 2. Fachada Hotel Silken. Londres. Foster & Partners. 2008
2. Plano de fabricación para sistema de accionado de ventanas en base a pistón eléctrico.
3. Detalle de un plano de fabricación de extrusión en aluminio elaborado por Strain Engineering.
4. Fachadas del edificio D-38. Barcelona. Arata Isozaki. 2009
21
1
2
4 3
Soporte CAMCompletando la lista de servicios se ofrece soporte en herramientas CAM.
Strain Engineering dispone de herramientas CAM para la fabrica-ción de piezas en centro de meca-nizado de cinco ejes y torno de control numérico.
1.Proyecto en el que el uso de herramientas CAM ha sido imprescindible.Estudio Diane Von Furstenberg. Nueva York. Work Architecture Company. 2007.
2.Mecanizado de uno de los nudos estructurales del estudio Diane Von Furstenberg.
3.Generación de un programa de mecanizado mediante software CAM.
4.Imagen de uno de los nudos estructurales diseñados a medida para la fabricación del lucernario del estudio Diane Von Furstenberg.
22
1
2 3
4
Estructura
Daniel L. Schodek
23
" Designing a structure is the act of positioning constituent elements and formu-lating interrelations with the objective of imparting a desired character to the resultant structural entity .”
Summary
The new Hotel Hesperia Tower has recently been inaugurated in Barcelona (Spain). This paper describes the design and construction of its glazed atrium, focusing on the prestressed bracing system which guarantees its stability. Several details are also described, emphasizing the possibilities of modern steel milling technologies to fabricate complex steel parts.
Introduction
The new Hesperia hotel in L'Hospitalet de Llobre-gat (Barcelona) is composed of two separate buildings: A tower measuring 112m in height containing the guest rooms and all the services connected with the hotel, and a convention centre (Fig. 1).
The atrium is a 24m high glazed volume covering an area of 30,5x20m which connects the two buildings. This diaphanous space formed without a single column is used as a hall providing access to the conference rooms and the auditorium. The atrium is composed of two façades and a tilted roof which spans from the 6th floor of the tower to the roof of the convention centre.
Fig 1. Global view of the hotel during construction.
Fig 2. Steel structure. Tension rods and central shaft in red.
Tubular struts in blue.
Structure
The structure of the two façades and the roof of the atrium is a steel grid made of thin-walled rectangu-lar hollow sections ranging from 60x60x3mm to 250x150x8mm. As no internal columns exist, the stability of both the roof and the façades relies on an internal bracing system (Fig. 2).
The bracing system consists of several tension-compression members connecting the façades and the roof to three rigid points (steel nodes) floating in space 12m above the ground. A 139,7x10mm CHS (circular hollow section) shaft of steel grade S355 (i.e. having a yield stress of 355 N/mm2) is used to join the three nodes. The tension-compression members are also circular hollow sections of steel grade S355 ranging from 139,7x6mm to 219,3x7mm. Four sets made up of three Ø39mm tension rods of steel grade S460 prestressed between 82kN and 242kN are used to keep the floating nodes in position. The lateral nodes fix one set each, while the other two sets are connected to the central node.
The design of the two lateral floating nodes was a challenge as they connect a number of members which must meet in the same spatial point without any eccentricity. The Architect also advised that the nodes should be as small as possible.
Atrium of the Hotel Hesperia Tower, Barcelona, Spain
24
Carles Teixidor Begudan, Industrial Engineer
These conditions resulted in a design consisting of a front shield milled from a solid block of steel grade S355, on which nine façade bracing members are connected. The body of the node, which is built from a short piece of 273x12,5mm CHS, is welded to the back of the shield. Three roof bracing members are connected to the upper surface of the body, while the shaft between the nodes is connected to the end cap of the body. Finally, the three tension rods used to hold and stiffen the node are connected to the body through fork terminals and steel plates (Fig. 3).
The nodes at both ends of the ridge also presented a considerable challenge. These two nodes connect a number of thin-walled rectangular tubes to two tension rods which might bear forces between 400kN and 500kN each under the most severe wind conditions. They were also milled from 450 Kg. solid blocks of steel grade S355, and their design guarantees both a smooth transmission of forces from the tension rods to the façade and roof grids and a discreet appearance (Fig.4).
Fig 3. Lateral floating node.
Construction
The façade and the roof steel grids were divided into several modules which were built in the factory and then transported to the site. The typical façade module measured 6x2,5m while the biggest module for the roof measured 7,9x3,8m.
Fig 4. Ridge node.
The modules were then assembled and welded on site while supported by a three-dimensional scaffol-ding which covered the whole area of the atrium and provided both temporary support to the structu-re and access for the assembly team. The steel grid was connected to the scaffolding in exactly the same points which would later be connected to the internal bracing system. The steel grid was connec-ted to the scaffolding in exactly the same points which would later be connected to the internal bracing system. The roof grid was assembled with a slight upward curvature in order to keep the roof as flat as possible for the time the glass cladding is installed.
The next step was to create the three rigid points which would support the façade and the roof grids. To do this, the floating nodes were placed in their prescribed positions and bolted to the 139,7x10mm CHS shaft. The twelve tension rods were then installed and prestressed.
All tension rods had an in-line turnbuckle situated in their mid point to permit prestressing by means of hydraulic jacks. They were also instrumented with strain gages to control axial forces with the required accuracy.
An instrumented section situated at a distance of 1300mm from the fork terminal fixing the rod to the floating nodes was chosen for its relatively easy access for both the installation of the electric wiring and inspection during the prestressing operation.
Two 90º double grid strain gages were installed on each instrumented section in order to form a 6 wire full Wheatstone bridge. This configuration makes the strain measure independent from the length of the electric wiring, temperature and any small flexure of the rod. An instrumented piece of rod 850mm long was calibrated on a universal testing machine to determine the actual correlation between axial forces and measured strains.
25
Fig 5. The atrium just before being released from its connections to the scaffolding.
The prestressing operation was carried out in 6 steps (Figs. 5 & 6):
Preparation:Assembly of the floating nodes and the tubular shaft between the nodes. The nodes were placed approximately in the position required in step 1.
Step 1:Assembly of the 6 tension rods fixed to the lateral floating nodes. Progressive prestressing of these rods using a dynamometric wrench until (a) the desired ratio of prestresses between the 3 tension rods of each set was reached, (b) the prestresses of the two sets of tension rods were symmetrical, (c) the most stressed rod of each set had reached a tension of approx. 40 kN and (d) the nodes were in the required position P1.
Step 2:Prestressing of the two tension rods connecting the lateral floating nodes to the ridge by means of hydraulic jacks. Geometrically, the 6 tension rods achieved the desired prestresses and the floating nodes moved upwards until reaching position P2. The central floating node was lifted manually so that the shaft between nodes remained straight during the operation.
Step 3:Assembly of the 6 tension rods fixed to the central floating node. Progressive prestressing of these rods using a dynamometric wrench until (a) the desired ratio of prestresses between the 3 tension
rods of each set was reached, (b) the prestresses of the two sets of tension rods were symmetrical, (c) the most stressed rod of each set had reached a tension of approx. 40 kN, (d) the axial forces in the rods prestressed in steps 1 & 2 had not been altered and (e) the central node was in the required position P3. No significant displacement of the lateral nodes was detected.
Fig 6. The prestressing operation.
Step 4:Prestressing of the two tension rods connecting the central floating node to the ridge by means of hydraulic jacks. Geometrically, the 6 tension rods achieved the desired prestresses and the central node moved upwards until reaching position P4.
Step 5:Assembly of the traction-compression members which connect the floating nodes to the façade and roof grids. The structure was then released from its connections to the scaffolding and it became self-supporting. The weight of the steel structure changed the distribution of forces in the tension rods and the floating nodes moved downwards to position P5.
Step 6:Installation of the glass cladding. The weight of the cladding together with the weight of the steel structure compensated the initial deformation of the roof grid which became reasonably flat. The floating nodes moved downwards to their final position (Fig. 7).
26
The key stages of the prestressing process (steps 1 to 4) were carried out on two consecutive days. The team started working early in the morning so that steps 2 and 4 were finished by about 5 p.m, when the ambient temperature was close to 25ºC (as considered in the calculation model) and the structure had been protected from the direct radiation of the sun for more than 3 hours thanks to the shadow cast by the tower.
Cladding
The cladding of the atrium roof consists of 698m2 of insulating glass panels measuring 3,2x2m and composed of an external 10mm toughened glass component with Heat Soak Test and a magnetronic coating on the inside face, a 12mm air chamber and an internal 44.2 laminated glass component. The performance of the panels is defined by a solar factor of 37,7%, a visible light transmittance of 64,9% and a U-value of 1,466 W/m2K.
Fig 7. Internal view of the atrium.
The cladding of the two façades consists of 640m2 of insulating glass panels measuring 2,5x2m with a similar composition to the roof panels except for the external glass component which is 6mm thick.
Both the roof and the façade glass panels are supported by a system of small aluminium profiles bolted to the steel structure at between 500 and 600mm centres through 5mm thick plastic spacers.
A set of textile sails is to be installed in the atrium in the near future. The position and orientation of the sails was carefully studied during the design stage to provide solar control and therefore the required comfort conditions.
Conclusions
This article has presented a detailed description of the structural criteria applied in the atrium, and its construction procedure. Careful consideration of the construction procedure during design was crucial in order to successfully finish the work.
Special care was taken during the project to design and fabricate all supports and connections accor-ding to the calculation models. The floating nodes are good examples of this aim.
To conclude, we would like to make special mention of the possibilities of modern steel milling machi-nery combined with CAD/CAM/CAE tools, which offered both accuracy and flexibility when milling the complex three-dimensional forms of both the floating and ridge nodes.
Acknowledgements
Mr. Francesc Arbós and Mr. Joan Colom are gratefully acknowledged for their constant help during the project.
SEI Data Block
Owner:Hoteles Hesperia
Architect:Richard Rogers PartnershipAlonso, Balaguer y Arq. Asociados
Conceptual design:Buro HappoldBrufau, Obiol, Moya y Asociados
Engineering and construction:Bellapart, S.A.U.
Atrium steel (t): 40Atrium glass (m2): 1338Estimated cost(EUR millions): 1,12Service date: February 2006
27
1. Metalúrgica Ros. Sant Jaume de Llierca (Girona). Strain Engineering. 2004
2. Imagen correspondiente al modelo de cálculo de la estructura metálica de la zona de oficinas de la planta de fabricación de Metalúrgica Ros.
3. Imágenes de cálculo de anclajes mediante software FEM.
4. Imagen del modelo de cálculo generado, para la verificación de la estructura de la terminal Satellite Building del Aeropuerto Internacional de Kuwait. Grupo Folcrà Edificaciones.
28
1
2
4
3
Estructuras ligerasDisponer de herramientas infor-máticas específicas para cada elemento y tipo de cálculo permi-te ofrecer proyectos del máximo nivel técnico ajustados a los plazos disponibles.
Dentro del campo de las estructu-ras ligeras contamos con software CFD para la determina-ción de cargas en geometrías complejas, software FEM con módulo de verificación de acuer-do a Eurocódigo, CTE y British Standard, software para verifica-ción de fijaciones a hormigón, software FEM para verificación de uniones y anclajes además de software FEM para cálculos no lineales tanto geométricos como materiales.
EstructurasmonocapaLas estructuras tipo cáscara han sido ampliamente utiliza-das desde la antigüedad para cubrir grandes espacios diáfa-nos, sin necesidad de emplear columnas interme-dias. La experiencia acumulada por Strain Engineering en esta tipología estructural, permite diseñar y dimensionar las envolventes más complejas.1. Esfera de 32 m de diámetro, truncada a 7m de la base.Centro comercial recreativo Màgic Badalona. Badalona (Barcelona). Ponsirenas-Puig i Associats. 2008
2. Imagen de uno de los modelos de cálculo utilizados para la verificación estructural de la monocapa del Centro comercial Boulevard Vitoria-Gasteiz. Raimundo Argüeso.
3. Apoyo elástico con rigidez controlada en los tres ejes.
4. Estructura de 7 m de altura y planta aproximadamente elíptica inscrita en un rectángulo de 18 x 23 m y resuelta mediante mallado trapezoidal y diagonales en cable. Restaurante en L’ Escala. L’Escala (Girona). Àlex Fradera. 2008
29
1
2
3
4
EstructurastensadasDentro de las estructuras ligeras las estruc-turas tensadas son una variante especial-mente apreciada por su esbeltez y transpa-rencia.
Para dar servicio en este campo es vital tanto la experiencia teórica y práctica, como el dominio de herramientas de simulación capaces de asistir de forma fiable y eficaz en el estudio de la estabilidad ante pandeos y vuelcos tanto locales como globales.
1. Fachada tensada para estación de esquí en el Atlas, Marruecos.2. Esqueleto correspondiente a la estructura del atrio del hotel Hesperia Tower. Hospitalet de Llobregat (Barcelona). En rojo los elementos pretensados. 3. Sistema de control de tensiones para bigas de cable diseñado por Strain Engineering. 4. Fachada de la sede Social de Endesa. Madrid. Kohn Pedersen Fox associates. Rafael de la Hoz. 2003.5. Verificación mediante cálculo por elementos finitos no lineal de la fachada de la sede Social de Endesa.
30
2
1
3
45
Vidrio estructuralDentro de los conocimientos de Strain Engineering se encuentra el uso del vidrio como material estructural.
Gracias a nuestra experiencia en este campo y al uso de avanzadas herramien-tas de simulación capaces de modelar materiales viscoelásticos, conseguimos diseñar estructuras robustas en vidrio.
1. Viga de vidrio utilizada en la cubierta del monolito en homenaje a las víctimas del 11 M. Madrid. FAM estudio de arquitectura. Shlaich Bergermann und Partner. 2007
2. Detalle de la verificación de un panel de vidrio mediante cálculo por elementos finitos. Análisis de la concentración de tensiones alrededor del taladro para fijación. 3. Cartela mixta acero-vidrio desarrollada por Strain Engineering para el hall del edificio Torre Iberdrola. Bilbao. Cesar Pelli. 2010
1
2
3
31
Dinámica estructuralNuestros servicios en dinámica estructural incluyen, entre otros:
• Diseño de cerramientos y estructuras a prueba de explosiones e impactos.
• Estudio de vibraciones en estructuras ligeras.
• Ingeniería sísmica.
• Verificación de elementos a fatiga.
1. Análisis sísmico de la cubierta en vidrio estructural del Ayuntamiento de Cazorla. Cazorla (Jaen). Isicio Ruiz. 2003
2. Escalera de vidrio del hall de entrada del edificio Mutua Madrileña. Madrid. Cesar Pelli. 2009
3. Fachada a prueba de explosiones diseñada por Strain Engineering. Sede central BASF Española. Tarragona. Carles Cugat. 2000
1
2
3
32
Energía
“The heating, cooling and lighting of buildings is accomplished not just by mechanical equipment, but mostly by the design of the building itself. “
Norbert Lechner
33
Resumen
El nuevo hotel Silken construido en el centro económico y financiero de Londres ha introducido un nuevo reto en el uso arquitectónico de vidrio. El diseño y la fabricación de unidades de vidrio aislante en esquina de 2.5 m de alto y 2 m de desarrollo. Las unidades, consistentes en dos hojas a 90º, cuentan con una unión totalmente transparente.
Este artículo describe el diseño y la ingeniería de este producto innovador poniendo énfasis en las etapas decisivas desde el punto de vista de la fiabilidad.
La integridad a largo plazo ante la penetración de vapor de agua, factor clave debido a la falta de separador en la junta vertical, ha sido solucionada gracias a un diseño conceptual intenso y creativo.
La fabricación y la instalación, etapas totalmente superadas en vidrio aislante convencional, han sido críticas en el desarrollo de este producto. Las soluciones y medidas adoptadas se describen en este artículo.
Introducción
Fabricar una esquina totalmente transparente utilizando paneles de vidrio monolíticos o lamina-dos no es un gran logro. Fabricar una esquina con aislamiento térmico mediante dos unidades de vidrio aislante (en adelante UVA) a 90º tampoco. Combinar las dos cosas, aislamiento y transparen-cia, es posible desde hace tiempo gracias a la tecnología de curvado de vidrio.
Las dificultades aparecen cuando el aislamiento y la transparencia deben combinarse con una arista afilada en la esquina.
Este es el punto de partida de un largo proceso de diseño e ingeniería que ha combinado estas especificaciones inusuales con las siguientes:
• Dimensiones generales de la UVA: 2525 mm de altura, 950 mm de ancho (cada hoja), esquina a 90º.
• Acción del viento de acuerdo a BS 6399-2:1997 [1].Obteniendo una succión de viento máxima de
-1566 N/m2 y una presión de viento máxima de 1347 N/m2 (Las dos cargas en servicio).
• Acciones internas (cargas climáticas y de altitud) de acuerdo a prEN 13474-1:1999 [2]. Consideran- do que la instalación tiene lugar lejos de la planta de producción ubicada en Logroño (España), el transporte tiene que ser cuidadosamente estudia- do para verificar que durante el itinerario la carga de altitud queda dentro de los límites admisibles.
• Transmitáncia térmica de la UVA inferior o igual a 1.9 W/m2K.
• Serigrafía oscura a lo largo de todo el perímetro para esconder el marco de la ventana.
• Dos franjas de serigrafía verticales imitando el aspecto del mateado al ácido para esconder las luminarias de cátodo frio ubicadas junto al vidrio al lado de las dos aristas verticales laterales.
Este artículo describe el desarrollo de este produc-to el cual culmina en una unidad de vidrio aislante en esquina sin separador en la juta vertical con la siguiente composición y características:
6 mm extraclaro termoendurecido + 1.5 mm PU AG8451 + 6 mm termoendurecidoFranja de serigrafía RAL 9005 de ancho variable en cara #2 escondiendo el marco de la UVA. Sunergy claro en cara #4. Franjas verticales de serigrafía imitando el mateado al ácido en cara #4Cámara de aire de 16 mm6 mm extraclaro termoendurecido + 1.5 mm PU AG8451 + 6 mm extraclaro termoendurecidoTransmitáncia térmica: 1.9 W/m2K (BS EN 673:1998 [3])Transmisión luminosa: 62% (BS EN 410:1998 [4])Transmisión energética: 43% (BS EN 410:1998 [4])Factor solar: 48% (BS EN 410:1998 [4])
Fig 1. Vista interior de la esquina.
34
Albert Vidal Majoral, Ingeniero Industrial
Desarrollo de una unidad de vidrio aislante en esquina
Diseño conceptual
Eliminar el separador en la esquina proporciona una gran transparencia pero al mismo tiempo pone en grave peligro la integridad de la unidad de vidrio aislante ante la penetración de humedad.
El principal objetivo de la fase de diseño concep-tual fue asegurar la integridad ante la penetración de humedad incluso ante escenarios no previstos. Antes de obtener una solución satisfactoria se analizaron multitud de diseños.
Fig 2. Varios conceptos de esquina incluyendo el finalmente adoptado.
La alternativa mostrada en la figura 2a fue descar-tada debido a su poca fiabilidad. Aunque el material escogido como intercalario fuera el adecuado (resistencia a los rayos ultravioleta, rigidez, tensiones y deformaciones admisibles, etc.) este diseño proporciona una débil barrera ante la penetración de humedad. Cualquier peque-ño poro en el material generado antes o después de la instalación acabaría en condensación dentro de la cámara de aire.
Las alternativas mostradas en las figuras 2b, 2c y 2d proporcionan una barrera de vapor mejor pero fueron descartadas debido a su falta de transpa-rencia.
El diseño finalmente seleccionado (mostrado en la figura 2e) proporciona una doble barrera al vapor. En caso que ante unas condiciones de trabajo no previstas las cargas sobre la franja vertical de intercalario (N1 en la figura 2e) fueran superiores a las admisibles y esta tira se despegara total o puntualmente, el intercalario continuo (N2 en la figura 2e) se mantendría en su posición preservan-do la estanqueidad de la cámara de aire.
El fenómeno óptico conocido como Reflexión Total mejora la transparencia de la esquina haciendo literalmente invisible el canto de los distintos paneles de vidrio que componen la unión.
La ley de Snell describe la relación entre los ángulos de incidencia y refracción cuando la luz cruza la interficie de separación entre dos medios isotrópicos distintos. n1 • seno θ1 = n2 • seno θ2.
Cuando la luz pasa de un medio denso a otro de menos denso existe un ángulo de incidencia crítico tal que el ángulo de refracción es de 90º. Cuando esto se da el 100% de la luz es reflejada hacia el medio incidente. Para vidrio sodocálcico y aire (ambos a 20ºC) el ángulo crítico es θcrit = 41.1 º.
En la unidad de vidrio aislante diseñada, con un ángulo de apertura de 90º y los paneles de vidrio cortados a 45º todos los rayos de luz procedentes del canto del vidrio tienen un ángulo de incidencia superior al ángulo crítico, el canto del vidrio es siempre reflejado y, como consecuencia, cualquier objeto situado dentro del vidrio en la zona del canto cortado a 45º no puede ser visto desde el interior.
Por otro lado, objetos situados dentro de la cámara de aire o fuera de la UVA, al no encontrarse en un medio más denso, son perfectamente visibles.
Fig 3. Reflexión total.
Selección del material
Después de una prospección exhaustiva tanto en el campo de los intercalarios para vidrio como en el de las cintas acrílicas, se preseleccionaron cinco productos: 3M VHB, PVB, EVA, SGP, PU AG8451 (Polyether Aliphatic Polyurethane).
35
De entre estas opciones los productos SGP y PU AG8451 fueron seleccionados para pasar a la fase de ensayo. Características que motivaron esta elección fueron sus propiedades mecánicas, su buen comportamiento ante la radiación ultravioleta y su baja permeabilidad al vapor de agua.
Si bien las propiedades generales de estos materiales fueron facilitadas por los fabricantes, la resistencia a tensión centrada y excéntrica tuvo que ser determinada experimentalmente (ver figura 4). Los resultados obtenidos mostraron que la aplicación de imprimaciones no incrementa significativamente la resistencia pero si reduce de forma muy notable la dispersión de resultados.
A modo de ejemplo, los valores obtenidos para el SGP bajo tensión excéntrica se encuentran en el rango de 19.1 MPa a 20.5 MPa aplicando la imprimación correspondiente y de 14.9 MPa a 21.7 Mpa sin aplicarla. (Carga aumentando a una velocidad de 5 mm/min hasta el final del ensayo)
Tanto el SGP como el PU AG8451 fueron acepta-dos para la fabricación de prototipos.
Fig 4. Determinación experimental de la resistencia del material.
Verificación numérica
Mientras que el dimensionado de los paneles de vidrio no ofrecía una dificultad especial, la verifica-ción numérica de la junta en esquina si presentó una complejidad importante. Se construyeron modelos de cálculo por elementos finitos bi y tridimensionales mediante los cuales se obtuvie-ron, tal como se esperaba, grandes diferencias en las tensiones sobre la junta en función de la rigidez del intercalario. Para rigideces elevadas (SGP, 1 minuto, 20ºC, E=280 MPa) la tensión principal máxima generada en el intercalario es de 30 MPa. Para rigideces intermedias (SGP, 1 minuto, 50ºC, E=12 MPa) la tensión disminuye a 22 MPa.
36
Los mejores resultados se obtienen para bajas rigideces (alrededor de 0.5 MPa. Las hojas técnicas para el PU AG8451 dan un módulo de Young de 0.06 MPa para deformaciones inferiores al 10%) que reducen la tensión principal máxima a 4 MPa.
Fig 5. Modelos de cálculo por elementos finitos.
Proceso de fabricación a medida
Las singularidades de esta unidad de vidrio aislan-te hicieron necesario el diseño de un proceso de fabricación a media. La característica más desta-cable de este proceso es el uso de dos ciclos de autoclave.
Durante el primer ciclo de autoclave las hojas de ambas manos son laminadas por separado vigilan-do que el intercalario rebase la arista cortada a 45º. La figura 6a muestra la limpieza e inspección de las hojas pre procesadas (canto achaflanado, capa y serigrafía aplicadas, termoendurecido) antes de pasar a laminación. La figura 6b muestra el corte del intercalario después de laminar. El exceso de intercalario es cortado sin ningún reque-rimiento especial excepto en el canto con la arista achaflanada a 45º donde el excedente es plegado sobre la superficie del canto. Los mejores resulta-dos se obtienen con un exceso de 8.5 mm (8.5 = 6 / seno 45º = canto del vidrio de 6 mm de espesor cortado a 45º).
Durante el segundo ciclo de autoclave se laminan dos hojas de distinta mano formando una única unidad (ver figura 6c). La geometría y el espesor de la junta son controlados mediante molde a 90º. El exceso de 8.5 mm de intercalario que en ambas hojas ha sido plegado sobre la superficie del vidrio, se distribuye uniformemente sobre la superficie de 19 mm de ancho del canto del laminado (19 = 6 + 1.5 + 6 / seno 45º).Se utilizan materiales antiadhe-
rentes en el molde para evitar desperfectos en la esquina.
Siguiendo estos pasos por duplicado se obtienen los laminados interior y exterior mediante los cuales podrá formarse la unidad de vidrio aislante.
Debido a su forma en esquina las líneas de lavado automático no pueden utilizarse después del segundo ciclo de autoclave. Se diseñaron procedi-mientos de limpieza manual utilizando retroilumina-ción (ver figura 6d). Una vez fabricadas las prime-ras unidades se identificó esta fase de la produc-ción como una de las más críticas.
Igual que para las líneas de lavado, después del segundo ciclo de autoclave los utillajes convencio-nales dejan de ser utilizables y deben utilizarse accesorios fabricados a medida (ver figuras 6e a 6h).
Fabricados los paneles interior y exterior puede iniciarse la fase de ensamblaje. Las figuras 6e y 6f muestran esta operación en la que los dispositivos de manutención juegan un papel clave.
Finalmente la figura 6g muestra algunas unidades en fase de curado del sellado perimetral antes de ser giradas en posición vertical para embalaje y transporte (ver figura 6h). El transporte horizontal fue descartado para evitar la introducción de tensiones en la junta debidas a la combinación del peso propio de la UVA con las vibraciones vertica-les y horizontales propias del transporte.
37
Fig 6. Proceso de fabricación personalizado. Cortesía de Glass XXI.
Ensayos preliminares
Diseñado el proceso de fabricación y disponibles todos los utillajes, accesorios y equipos necesarios se procedió a la fabricación de los primeros prototi-pos a escala real. Se utilizó tanto SGP como PU obteniendo en los dos casos juntas en esquina de excelente calidad.
Las unidades de vidrio aislante fueron pegadas a su marco de aluminio que a su turno fue atornillado sobre un marco de acero. En los dos casos se utilizaron manipuladores a medida y se controló exhaustivamente todas las operaciones para asegurar que la esquina no sufría ningún daño. El conjunto UVA-marco fue instalado en un banco de pruebas exterior simulando las condiciones de obra.
Mediante inspección visual sobre los prototipos instalados se detectaron pequeñas deslaminacio-nes en la junta del prototipo en SGP que no existían cuando la UVA estaba almacenada sin marco en posición vertical. El prototipo en PU, en cambio, no experimentó ningún cambio.
Fig 7. Deslaminaciones en la esquina del prototipo en SGP.
Esta observación originó una investigación cuyas conclusiones fueron:
• El marco de acero presentaba un cierto error dimensional que tenía el origen en las tolerancias de fabricación. Las medidas mostraron que las desviaciones en el ángulo de la esquina seencon- traban dentro de un rango de ±0.3º. Si bien estas tolerancias pueden ser minimizadas nunca podrán eliminarse.• Las tolerancias conseguidas con la fabricación de la propia UVA eran similares. Las medidas mostraron que las desviaciones en el ángulo de la esquina se encontraban dentro de un rango de ±0.2º.• La combinación de las dos tolerancias de fabrica- ción daban una diferencia máxima en ángulo de 0.5º.• Aunque pequeña, esta diferencia combinada con la elevada rigidez del SGP genera tensiones importantes sobre la junta en esquina. Mientras el intercalario continuo se mantiene en su posición sin daño alguno (N2 figura 2e) la tira transversal de intercalario (N1 figura 2e) no puede resistir las tensiones y se deslamina.• Se constata que la unidad de vidrio aislante sigue siendo estanca aún y presentando defectos en la primera barrera de vapor.• Por otro lado, la esquina fabricada en poliuretano, gracias a su menor módulo elástico, trabaja como una articulación capaz de alojar las pequeñas tolerancias angulares.Las conclusiones obtenidas de estos ensayos preliminares coincidían con los resultados de los cálculos que mostraban tensiones hasta 7.5 veces superiores para el SGP. En consecuencia se eligió el poliuretano AG 8451 como intercalario para la producción.
Ensayos
Para anticipar la validez del SGP y el poliuretano para esta aplicación durante el diseño conceptual se realizaron ensayos de penetración de humedad con un ciclo de envejecimiento acelerado de 3 semanas [5]. Los resultados fueron positivos para ambos materiales y en consecuencia los dos quedaron validados para la fabricación de prototi-pos a escala real.
Cuando a raíz de los ensayos preliminares el poliuretano fue seleccionado para la producción, se iniciaron ensayos de penetración de humedad de ciclo largo de acuerdo a EN 1279-2:2003 [6] sobre muestras laminadas con PU AG8451. Después de 4 semanas dentro de la cámara climática de enve-
38
jecimiento sufriendo 56 ciclos de temperatura de 12h pasando de -18±2 ºC a +53±1 ºC y otras 7 semanas dentro de la misma cámara a +58±0.5 ºC y una humedad relativa superior al 95%, los resultados mostraros que el índice de infiltración de humedad medio se encontraba para todas las muestras dentro del rango admisible. La figura 8 muestra una unidad dentro de la cámara de envejecimiento.
Si bien los resultados fueron positivos se constató que el contenido inicial de humedad en el desecante era considerablemente alto. Analizando el proceso de fabricación y comparándolo con el de unidades de vidrio aislante convencionales, se puede afirmar que este alto contenido de humedad es debido al largo tiempo que requiere la opera-ción de ensamblado. A la luz de esta observación se prestó una atención especial a esta fase de la fabricación para reducir en lo posible el ratio de saturación del desecante y permitir una capacidad de absorción de humedad razonablemente alta.
Simultáneamente a estos ensayos la esquina fue verificada a impacto de acuerdo a EN 12600:2003 [7].
Fig 8. Muestra dentro de la cámara de envejecimiento. Cortesía de APPLUS.
Fig 9. Test de impacto.
Conclusiones
Este artículo ha descrito las etapas clave del desarrollo de una unidad de vidrio aislante en esquina formada por dos hojas unidas a 90º utilizando una unión totalmente transparente.
Este proyecto corrobora que para desarrollar con éxito un nuevo producto todas las etapas sin excepción deben ser cuidadosamente analizadas. Operaciones como la manipulación o la limpieza, triviales en productos convencionales pueden convertirse en críticas si no son analizadas adecuadamente.
Fig 10. Unidades de vidrio aislante instaladas.
Tabla 1 Participantes
Propiedad Urvasco Ltd. Pablo Couto
ArquitectoFoster & PartnersGiles Robinson, Nick Ling, Petra Hartmann
Consultor ingeniería fachadas Arup Façade Eng. Steve Bossi, Darren Anderson
Project managerIDOM José Angel Fernández, Giuseppe Campaniello, Sergio Llamosas
Diseño y construcción Bellapart, S.A.U. Francesc Arbós, Albert Vidal, David Linares
Fabricante UVA Glass XXI-Rioglass Félix Ainz
39
Agradecimientos
A todos los participantes detallados en la tabla 1.
Referencias
[1] BS 6399-2:1997. Loading for Buildings. Part 2: Code of practice for wind loads
[2] prEN 13474-1:1999. Glass in building. Design of glass panes - Part 1: General basis of design.
[3] BS EN 673:1998. Glass in building. Determina-tion of thermal transmittance (U value). Calculation method.
[4] BS EN 410:1998. Glass in building. Determina-tion of luminous and solar characteristics of glazing.
[5] UNE-EN 1279-6:2002. Glass in building - Insulating glass units - Part 6: Factory production control and periodic tests.
[6] UNE-EN 1279-2:2003. Glass in building - Insulating glass units - Part 2: Long term test method and requirements for moisture penetra-tion.
[7] UNE-EN 12600:2003. Glass in building - Pendulum test - Impact test method and classifica-tion for flat glass.
40
1. Edificio con fachada resuelta mediante sistema de muro cortina modular en base a perfilería de aluminio diseñada por Strain Engineering. Edificio Clapé. Sant Cugat del Vallès. Barcelona. Tec Engineering. 2009
2. Simulación por elementos finitos de perfilería para muro cortina modular diseñada por Strain Engineering.
3. Diseño conceptual de montante estructural con rotura térmica para la ampliación de la Estació de Sants en Barcelona y análisis térmico del mismo montante. RCR Arquitectes. 2008
1
23
41
Análisis térmico de sistemas constructivosLa mejora de la eficiencia energética de los edificios es un aspecto clave en la legislación reciente.
Ayudando a obtener soluciones sostenibles y adaptadas a normativa, ofrecemos los siguientes servicios tanto a arquitectos como a fabrican-tes de sistemas e industriales:
• Simulación térmica por elementos finitos.
• Diseño de sistemas orientado a la optimización energética.
• Determinación de la transmitancia térmica lineal de perfilerías.
• Evaluación de la transmitancia térmica global de cerramientos.
1. Estudio de condensaciones en soluciones a medida. Isotermas sobre la sección y mallado utilizado en la simulación. Hotel Silken. Londres. Foster and Partners. 2008.
2. Análisis de condensaciones intersticiales para una ubicación y un régimen de producción de vapor concretos.
42
1
2
Análisis de condensaciones en sistemas constructivosUn punto de especial interés dentro del análisis térmico de cerramientos es el estudio de condensaciones.
Tanto las condensaciones intersticia-les como las condensaciones super-ficiales, se encuentran dentro de las patologías más comunes en edifica-ción.
Nuestro equipo cuenta con una amplia experiencia en el diseño de soluciones y medidas correctoras para evitar la presencia de los dos fenómenos.
Selección de vidrios para la edificaciónLa correcta selección de vidrios en edificación no debe limitarse a la prescripción de unos pocos parámetros de catálogo. La selección adecuada requiere de un conocimiento multi-disciplinar profundo.
1. Distintas tipologías de propiedades espectrales correspondientes a distintas capas selectivas.
2. La selección del vidrio fue un punto clave para garantizar la correcta iluminación natural de las Bodegas Protos ubicadas en Peñafiel (Valladolid). Rogers Stirk Harbour & Partners. 2008
• Capas selectivas.• Propiedades espectrofotométricas.• Combinaciones de productos.• Tratamientos térmicos y químicos.• Compatibilidad de materiales.• Sistemas de producción.• Sistemas de transporte y colocación.
43
1
2
Sistemas pasivos de ahorro energéticoAportamos valor al proyecto analizando y optimi-zando diseños que permitan conseguir un apro-vechamiento máximo de los sistemas pasivos de ahorro energético.
1. Los sistemas de ventilación natural diseñados para la factoría de Metalúrgica Ros, consiguen un flujo natural de aire que genera entre 2 y 3 renovaciones/hora, proporcionando un elevado confort aún en los días más calurosos de verano.
2. Estudio de sombras realizado para la construcción del Museo Würth de Arte Contemporáneo. Agoncillo (La Rioja). Enric Henry. 2007
44
1
2
3
3. Sistema de sombra pasivo para la fachada Oeste del edificio Giroemprèn. Parc Científic i Tecnológic de la UdG. Bosch i Tarrús arquitectes. 2008
Producción. Energías renovablesStrain Engineering pone a disposi-ción de la industria de las renovables sus capacidades técnicas, humanas y materiales.
1. Análisis de espejos para captadores solares térmicos cilindro-parabólicos. Se destaca dentro de este proyecto la complejidad en la determinación de las cargas de diseño, dada la alteración del flujo de aire provocada por los mismos colectores combinada con el giro de la estructura alrededor de su eje longitudinal.
2. Diseño de estructura monoposte para el soporte de paneles fotovoltaicos, optimizando el coste de fabricación y montaje en base a las siguientes premisas: estandari- zación, minimización del número de referencias y unidades, optimización de secciones y capacidad de regulación suficiente localizada en un único eslabón del conjunto. 1
2
45
Fluidos
“Soave sia il vento tranquilla sia l’onda
ed ogni elementobenigno risponda
ai nostri desir!”
Così Fan Tutte
47
1. Cúpula del restaurante EVO. Situada a 95 m de altura sobre el hotel Hesperia Tower. Hospitalet de Llobregat (Barcelona). Rogers Stirk Harbour & Partners y Alonso Balaguer Arquitectos Asociados. 2005. Determinación de las cargas de diseño en base a aproximación normativa combinada con simulación CFD.
2. Imágen correspondiente al ensayo en túnel de viento de la Torre Gas Natural (Barcelona) prescrito y supervisado por Strain Engineering.
1
2
48
Determinación de la carga de viento sobre edificiosNuestra larga experiencia utilizando normativa para la determinación de cargas sobre estructuras (CTE, Eurocó-digo, British Standard, etc), un profundo conocimiento de la bibliografía acerca de cargas inducidas por el viento, el domi-nio de varias herramientas informáticas para la simulación de fluidos (CFD) y nuestro conocimiento de las instalacio-nes y técnicas de ensayo en túnel de viento disponibles a nivel nacional e internacional, nos permite seleccionar para nuestros clientes los métodos y recursos más apropiados a cada fase del proyecto.
Estudios de confort ambientalEntre nuestros servicios relacionados con la ingeniería del viento, destacamos el asesoramiento acerca del impacto ambiental causado por el viento sobre las personas. Mediante el uso de software de última generación específico para modela-do y visualización de flujo de viento pode-mos predecir complejos flujos en entornos tanto urbanos como suburbanos y rurales.
Estudio de confort realizado para el Hotel Catalonia (Hospitalet de Llobregat) con el objetivo de verificar la compatibilidad entre el flujo de aire y el tipo de actividad planificada en cada zona del edificio.
De los resultados obtenidos se desprenden medidas correctoras que en fase de diseño tienen un coste muchísimo inferior al que tendrían en caso de ejecutarse una vez entrado el edifico en servicio.
1. Flujo y velocidad del aire en el entrono próximo al edificio.2. Dirección del aire en el entorno inmediato al edificio.3. Entorno modelado.
1
2
3
49
Materiales
J.E. Gordon.
" It is clear that the strength of even largest engineering structure depends in part upon chemical and physical events happening upon a molecular scale and so we shall not only have to let our ideas range freely up and down the scale of physical dimensions from the very big to the very small, but we shall also have to jump backwards and forwards from the ideas of chemistry to those of engi-neering. In the moment phrase, material science is interdisciplinary ".
51
Carles Teixidor Begudan, Industrial Engineer
Abstract
The Berkeley hotel in Knightsbridge, London, is scheduled to be under refurbishment in the near future. As part of the works, it is planned to build a new entrance canopy / glass pavillion designed by Rogers Stirk Harbour and Partners.
This paper describes the design, testing and construction of the pavillion, focusing on its carbon fibre composite structural members and its innova-tive glass-honeycomb sandwich panels that were specially developed for this project.
Keywords: Carbon fibre, composite, glass, honeycomb, stainless steel.
1. Introduction
The Berkeley hotel in Knightsbridge, London, will undertake some refurbishment works in the near future. The main part of these works is the demoli-tion of the current entrance area and its adjacent rooms, and the construction of a new glass pavillion designed by Rogers Stirk Harbour and Partners.
As shown in Figure 1, the pavillion consists of a 28.5 m x 10.0 m glazed roof and canopy covering the entrance area and the extensions of the Blue Bar and Caramel Room, both cladded with glass walls.
Fig 1. Sketch of the pavillion (courtesy of RSH+P).
All roof and lateral wall cladding is composed of glass-honeycomb sandwich panels specially developed for this project, whereas front walls are cladded with conventional insulating glass units.
The glass-honeycomb sandwich panels consist of two thin glass skins structurally bonded to an aluminium honeycomb core, obtaining a stiff and relatively light panel with a peculiar translucent look. Triple glazing is used in both wall and roof cladding enclosing internal spaces in order to neutralise the thermal bridge caused by the honey cob.
Triple glazing is used in both wall and roof cladding enclosing internal spaces in order to neutralise the thermal bridge caused by the honeycomb.
All glass panels are supported by a simple isostatic structure made up of beams and columns. Howe-ver, it must be pointed out that some of the main structural members were designed in carbon fibre reinforced polymer (CFRP) with a high quality surface finish.
2. Structure
The pavillion structure consists of sixteen free-form CFRP beams, measuring 10 metres in length, that are connected to the building at one end and to a stainless steel (SS) column at their mid point, creating a 5 metres cantilever over the car stop. In the entrance area, the SS columns are replaced by a 9.5 metres long truss formed by two stainless steel chords and a set of CFRP V-shaped brackets acting as diagonal members (see Figure 2).
Fig 2. Structure of the pavillion.
The CFRP beams are spaced 1.9 m centres and cover both the canopy area and the internal spaces. Therefore, all front wall glass panels are cut in a special shape that allows the CFRP beams to cross the front walls through glass joints. This shape also permits the front wall panels to tilt inwards without any collision to any structural member, which is essential for future glass replace-ments.
The bottom of the columns is supported by a number of stainless steel fins welded to a continuous stainless steel channel which extends along the perimeter of the two rooms.
This channel is in turn supported by an internal carbon steel structure which also supports the floor of the Blue and Caramel rooms, at an approximate height of 1 m above the street level.
The Berkeley glass pavilion52
Bracing is entirely provided by the front wall and roof glazing. In fact, four front wall glass panels are structurally connected to the roof glazing and to the bottom channel and columns, acting as shear walls which impede the pavillion to swing in longitudinal direction. Swing in transversal direction is not possible as the CFRP beams are directly connec-ted to the concrete structure of the building. Finally, bracing in the plane of the roof is provided by the roof and canopy glass panels.
The accidental situation in which one corner column and its adjacent shear wall panel are lost (i.e. due to a car accident) was analysed in order to determine its impact in the lateral stability of the structure and in the behaviour of the central door truss.
3. Carbon fibre composite beams and brackets
The CFRP beams (see Figure 3) were designed to carry significant permanent and imposed loads according to BS 6399 [2,3,4] with relatively small deflections. Therefore, the top and bottom areas of the beams were designed as 17.6 mm thick chords composed of unidirectional carbon fibres oriented in longitudinal direction (0º) whereas lateral areas are 7.6 mm thick laminates with fibres oriented in four different directions (0º, -+45º and 90º). An epoxy matrix was used in all areas. In order to provide the required high quality surface finish, the complete beam was covered with a carbon fibre weave.
The connection to the stainless steel structure was solved by using threaded stainless steel inserts bonded to the beam with a specific epoxy adhesi-ve. The total weight of the 10 m long beam is 162 Kg (128 Kg without SS inserts).
Fig 3. Sketch of a carbon fibre composite beam.
The beams were fabricated by means of a manual lay-out of the carbon fibre prepregs on two 10 m long carbon fibre moulds, each corresponding to one half of the beam plus overlap flaps. Then, the two moulds were joined together and a plastic bag was inserted in the empty space inside the beam. Vacuum was created between the bag and the moulds and the whole assembly was cured in an oven for 18 h at 70 ºC and an additional 6 h at 95 ºC. Temperature in the thicker areas of the lamina-te was monitored and used as an input signal by the computerised control of the oven.
After that, the beam was removed from the mould, the SS inserts were bonded on it and a final post-curing thermal cycle in the oven was carried out in order to reach the desired mechanical properties and glass transition temperature of the laminate. Finally, the beams were polished and coated with a satin-finished transparent varnish.
The fabrication of the CFRP V-brackets was similar, although these elements were cured in an autocla-ve at 95 ºC and 2.5 atm for 10 hours, approximate-ly.
The design of the CFRP elements was performed in accordance to Cripps [5]. The resistance of the beams in ultimate limit state was verified using a combination of the Tsai-Wu, maximum stress and maximum strain criteria, while maximum deflec-tions in service conditions were agreed with the client's consultants using BS 5950 [1] as a referen-ce. In addition, 10% of the layers in the beam unidirectional top and bottom chords were oriented in -+45º and 90º directions in order to guarantee that no creep would occur according to MIL-HDBK 17 [7].
53
The structural performance of the CFRP beam was assessed by carrying out three different loading tests on the full-size prototype beam. This prototy-pe was instrumented with strain gages and beam deflections were measured using computerised depth gages, as shown in Figure 4. Test results were compared to predicted values obtained from the finite element models used for design and showed a reasonably good agreement. In addition, loading tests were also carried out for the CFRP V-brackets.
Fig 4. Full-size prototype beam during testing.
4. Glass-honeycomb composite panels
The required thickness of façade and roof glass panels is defined by their maximum stresses and deflections which in turn are function of their stiffness. This is specially important in roofs, where self-weight deflections might be determinant for the thickness. Therefore, it is always interesting to find a way to increase the stiffness of a glass panel without increasing its weight.
On the other hand, for privacy or design reasons it is sometimes interesting to use translucent glass panels which allow light to enter in a building while not showing what is happening in it.
The glass-honeycomb composite panels are intended to solve these two problems. They are composed of two sheets of glass structurally bonded to a microperforated aluminium honeycomb core by means of a continuous layer of UV-curing transparent acrylic adhesive, creating a true structural composite panel with a peculiar translucent look, as shown in Figure 5.
Fig 5. Glass-honeycomb composite panel.
Fig 6. Maximum transparency is obtained by looking through the panel perpendicularly.
In fact, during fabrication the liquid adhesive climbs on the honeycomb by capillarity creating a concave meniscus in each honeycomb cell that is solidified during curing. Therefore, the cured panel is composed of an array of acrylate lenses, two per cell, that distort the images transmitted through the panel (see Figure 6). The structural advantages of the glass-honeycomb composite panels are remarkable. The bending stiffness of the panel increases significantly due to the fact that the two glass skins are 25 mm apart, with an intermediate aluminium honeycomb allowing an effective shear transfer.Therefore, both deflections in the centre of the panel and stresses around point fixings decrease compared to a conventional insulating glass unit.
These lower stresses permit heat strengthened glass (for point-fixed panels) or annealed glass (for perimetrally supported units) to be used. After breakage, the relatively large glass fragments remain attached to the honeycomb thanks to the acrylate adhesive, which allows designers to use monolithic glass components in many situations which would require the use of laminated glass if a conventional IGU was to be installed. Despite this good post-breakage behaviour, laminated glass was used in all internal glass components of the Berkeley pavillion in order to skip the tests required if monolithic glass panes were used.
The light and solar transmission of the glass-honeycomb panels is high (reliable test-based values are not yet available) as the crossed reflec-tions between the honeycomb, adhesive and glass cause that most incident radiation is transmitted through the panel as diffuse light, thus avoiding glare. Therefore, coatings are required for an effective solar protection.
54
On the other hand, the thermal performance of these units is lower than a similar conventional IGU due to the thermal bridge caused by the aluminium honeycomb. Therefore, in the Berkeley pavillion an argon-filled air chamber and an additional laminated glass component with a Low/E coating was added to all panels enclosing internal spaces (see Figure 7).
Fig 7. Cross section of typical glass-honeycomb panel.
The fabrication of the glass-honeycomb panels is a manual process that requires skilled personnel and a clean environment (pressurised room) to avoid dust being trapped in the adhesive layer. At the moment, glass panels measuring 4.60 x 1.90 m have been successfully fabricated, as shown in Figure 8, while the Berkeley pavillion requires panels up to 4.85 x 2.30 m.
Fig 8. Large glass-honeycomb panel during fabrication.
Another important point for fabrication is to use the right adhesive. Apart from the adhesive structural and visual properties, viscosity and vapour emissions during curing are important factors that must be taken into account when choosing an adhesive. The more viscous an adhesive is, the
more difficult it is to remove the air bubbles that are formed when spreading it. However, low viscosity adhesives tend to emit higher quantities of vapour during curing which might create condensations that cause undesired permanent textures and tears in the adhesive layer.
In addition to all calculations, the structural proper-ties and durability of the panels for the Berkeley pavillion was assessed by testing. A number of tests are being performed at the time of writing this paper, which are intended to check the following points:
• Yellowing of adhesive specimens after a 2000 h irradiation in a sunlight simulator.
• Chemical compatibility of the acrylate adhesive with all perimetral sealing materials.
• Fogging of units under sudden temperature changes.
• Moisture ingress through the perimetral seal
and/or pneumatic conduits.
• Effect of cyclic temperature variations on the glass-honeycomb bond.
• Tensile resistance of aged glass-honeycomb specimens.
• Compression resistance of glass-honeycomb specimens.
• Bending resistance of aged glass-honeycomb specimens.
• Cyclic bending resistance of glass-honeycomb specimens.
• Long-time bending behaviour of the glass-honeycomb sandwich (creep).
• Post-breakage behaviour according to CWCT technical note no. 42 [6].
Depending on the results of the tests, it is possible that the glass-honeycomb bond cannot be considered strong enough to bear the internal pressure load caused by the expansion of air in the air chamber under temperature variations.
Should this happen, a system of pneumatic conduits connecting all glass panels to a battery of six breathers was designed in order to allow the
8 mm fully tempered
25 mm honeycomb
6+6 mm with solar protec on coa ng
8+10 mm Low/E
16 mm Argon
Typical panel
( )
Added to wall and roof
55
release of any significant pressure variation within the honeycomb cells. These breathers are equipped with adequate filters to avoid dust entering in the panels and sufficient quantity of self-indicating silica gel dessicant to allow a minimum replacement period of 1.5 years.
5. Conclusions
The paper has shown how the use of carbon fibre composites permitted to design and fabricate 10 m long beams with the free-form shape desired by the Architect and a high structural efficiency. In fact, the weight of these beams is approximately half the weight of an equivalent variable-depth carbon steel I-beam with the same bending stiffness.
On the other hand, glass-honeycomb sandwich panels are able to meet the structural and privacy requirements of the project and to provide a unique visual appearance to the cladding of the pavillion.The use of innovative materials in construction can provide creative solutions to specific problems, although they must be carefully analysed and tested to guarantee their durability and suitability for the intended application.
Acknowledgements
To all project participants, detailed in Table 1.
Table 1: Project participants
Owner: The Berkeley Norman Mc.Kibben
Architect:Rogers, Stirk, Harbour + Partners Amo Kalsi, Paul Thompson, Davide Costa
Structural engineering consultant:ExpeditionSimon Pierce
Façade engineering consultant:Arup Façade Eng. Graham Dodd, Felix Weber
Project manager:Rainey & Best Mark Allen
Design and construction:Bellapart, S.A.U.Francesc Arbós, Carles Teixidor, David Linares
CFRP manufacturer:Nexus ProjectesBernat Calpé
CFRP engineering:Mira TecnologiaAdrià Roca, Eduard Ferreró, Lluís Raurich
CFRP engineering:Mira TecnologiaAdrià Roca, Eduard Ferreró, Lluís Raurich
CFRP consultant:University of Girona Joan Andreu Mayugo,Albert Turon, Daniel Trias,Sergi Ortiz
References
[1]BS 5950-1:2000, Structural use of steelwork in building. Code of practice for design. Part 1: Rolled and welded sections.
[2]BS 6399-1:1996, Loading for buildings. Part 1: Code of practice for dead and imposed loads.
[3]BS 6399-2:1997, Loading for buildings. Part 2: Code of practice for wind loads.
[4]BS 6399-3:1988, Loading for buildings. Part 3: Code of practice for imposed roof loads.
[5]Cripps A., Fibre-reinforced polymer composites in construction. CIRIA, 2002.
[6]CWCT Technical Note No 42, Safety and fragility of glazed roofing. Guidance on specification and testing. Centre for Window and Cladding Technolo-gy, 2004.
[7]MIL-HDBK-17-3F, Composite materials handbo-ok. Volume 3: Polymer matrix composites. Materials usage, design and analysis. US Department of Defense, 2002.
56
Uniones adhesivas estructuralesNuestro conocimiento de las distintas tipolo-gías de adhesivo disponibles en el mercado, combinado con una importante inversión en I+D+i realizada por nuestra empresa en los últimos años y un exhaustivo programa de validación mediante ensayos físicos, nos permite ofrecer sistemas de fijación en base a adhesivos estructurales adaptados a las necesidades de cada aplicación y cliente.
1. Fijación puntual en base a adhesivo estructural PUNTpart Gluepart. Diseñada y desarrollada por Strain Engineering para la fijación puntual de vidrio en aplicaciones con poca inclinación. Entre sus ventajas destaca: mejora de la estanqueidad, eliminación del coste de taladros y posibilidad de termoendurecido gracias a la reducción de la concentración de tensiones con la consiguiente mejora de la estabilidad pos-rotura y la eliminación del coste del control de calidad Heat Soak Test.
2. Paneles de vidrio de 1.575 m x 1.655 m resueltos con una composición 66.2 gracias al uso de fijaciones puntuales Puntpart Gluepart. Marquesinas de acceso a la Ciudad Grupo Santander, BSCH. Boadilla del Monte. Madrid. Kevin Roche. 2004.
57
1
2
Diseño de nuevosproductosStrain Engineering trabaja constantemen-te en el diseño y desarrollo de nuevos productos.
Dentro de nuestros campos de actuación habituales, el vidrio es claramente una constante:
• Sistemas de fijación para vidrio.
• Paneles de vidrio de altas prestacio- nes.
• Elementos estructurales en vidrio.1. Francesc Arbós, gerente de Strain Engineering verificando la estabilidad pos-rotura de un laminado templado 88.4 roto soportado por 4 rótulas POG.
2. Fijación puntual PUNTpart Overhead Glazing diseñada, desarrollada y patentada por Strain Engineering para garantizar la estabilidad pos-rotura en aplicaciones de vidrio laminado templado en posición horizontal.
3. Dado de vidrio utilizado en las lentes de la biblioteca del Museo Nacional Centro de Arte Reina Sofía. Madrid. Jean Nouvel y B720 arquitectos. 2005
58
1
2 3
1. Paneles composite vidrio-nido de abeja desarrollados por Strain Engineering para aplicaciones en las que sea necesaria una gran rigidez y sea aceptable un aspecto translúcido. Debe destacarse de este producto su buena estabilidad pos-rotura incluso utilizando vidrio monolítico y la elevada luminosidad sin deslumbramientos gracias a una transmisión predominantemente difusa.
2. Ladrillo de vidrio utilizado en el monolito en homenaje a las víctimas del 11M. Madrid. FAM estudio de arquitectura. 2007
3. Sistema de fabricación de paneles composite desarrollado por Strain Engineering.
1 2
3
59
1. Vidrio aislante en esquina desarrollado por Strain Engineering. Esquina en ángulo totalmente transparente. Utilizado por primera vez en las fachadas del Hotel Silken. Londres. Foster & Partners. 2008
2. Cartelas mixtas acero-vidrio diseñadas y desarrolladas por Strain Engineering.
60
1
2
CompositesEl conocimiento de las propiedades mecánicas y las técnicas de fabricación de los polímeros reforzados permite diseñar elementos estructurales únicos por sus prestaciones.
Varias de las piezas en CFRP (Polímero reforzado con fibras de carbono) diseñadas por Strain Engineering para el hall de entrada del hotel Berkeley. Londres. Rogers Stirk Harbour and Partners. 2009
1. Diagonales en fibra de carbono T700. Espesor variable entre 7.8 y 12.7 mm. Peso de 22.6 kg incluyendo insertos en acero inoxidable. Curadas en autoclave a 95ºC y 2.5 atm. durante 10 horas.
2. Insertos metálicos fijados a las vigas mediante adhesivo epoxy.
3. Vigas free-form de 10 m de longitud y un peso de 128 kg. Fibra de carbono T700. Cordones superior e inferior de 17.6 mm de espesor en base a fibras orientadas longitudinalmente y laterales de 7.6 mm de espesor con fibras orientadas en 4 direcciones. 0º, ± 45º y 90º. Curadas en horno en dos ciclos; un primer ciclo de 18 horas a 70ºC y un segundo ciclo a 95ºC durante 6 horas.
61
1
2
3
Prescripción de materialesLa implicación de nuestra empresa en todas las fases del proyecto y la estrecha colabora-ción con fabricantes e instalado-res, nos permite aportar a nues-tros clientes un asesoramiento de alto valor añadido en la pres-cripción de materiales.
• Aleaciones metálicas.
• Elastómeros y materiales plásticos.
• Propiedades mecánicas, com-patibilidades químicas, enve-jecimiento, ambientes agresi-vos, etc.
1. Aerogel de silicio. Material translúcido con una conductividad térmica extremadamente baja.
2. Verificación de las tensiones entre fibras en composites.
3. Relación Módulo de Young - Densidad para distintas familias de materiales.
4. Rotura a tracción de un sandwich vidrio-aluminio.
62
1
2
3 4
Ingeniería Forense
Arthur Conan Doyle
“ Como ve, Watson, nuestras pequeñas deducciones han adquirido de pronto un aspecto mucho más importante y menos inocente ”.
63
Sherlock Holmes
0
50
100
150
200
250
300
350
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Deformación
Tens
ión
Acero
Vidrio
Jordi Vilà Alsina, Ingeniero Industrial
1. Introducción
Criterios estéticos han llevado a la introducción de elementos de vidrio en aplicaciones anteriormente reservadas a otros materiales. Esto significa que los paneles de vidrio deben soportar cargas de gran magnitud. La rotura de un panel de vidrio conlleva un riesgo para la seguridad de las perso-nas, tanto por la precipitación de partículas de vidrio como por el comportamiento de la estructura sin el panel de vidrio que ha sufrido la rotura. Cuando un vidrio se rompe debe estudiarse el motivo de la rotura con el fin de determinar si el resto de paneles de vidrio que integran la estructu-ra suponen también un riesgo para la integridad de la construcción.
2. Resistencia mecánica del vidrio
A diferencia de la mayoría de materiales, la estruc-tura molecular del vidrio no consiste en una red geométricamente regular sino en una red irregular de átomos de silicio y oxígeno con alcalinos. Su estructura molecular, al no presentar imperfeccio-nes tales como planos de corrimiento o dislocacio-nes, no permite la deformación plástica antes de la rotura [1]. Consecuentemente el vidrio es, a temperatura ambiente, perfectamente elástico y presenta rotura frágil: el vidrio rompe sin avisar.
Fig 1. Diagrama teórico tensión. Deformación del acero y del vidrio.
El vidrio se comporta de forma diferente a materia-les como el acero o el aluminio. En el proceso de diseño de estructuras de acero los ingenieros se concentran en limitar la tensión en los puntos de mayor momento flector o esfuerzo cortante. Gene-ralmente, las concentraciones de tensión en elementos de acero no son un problema ya que se trata de un material con capacidad plástica. El vidrio es un caso diametralmente opuesto, donde no se pueden ignorar las concentraciones de tensiones debido a la naturaleza frágil de este material [2].
La resistencia teórica del vidrio viene determinada por las fuerzas de unión interatómicas. De acuerdo con esta teoría, la resistencia mecánica de un vidrio estructural típico debería ser de aproximada-mente 32 GPa [3]. Sin embargo, en realidad el valor de la resistencia no es una constante del material sino que depende de varios aspectos como: las condiciones de la superficie del panel, la duración de la carga, las condiciones ambientales, etc.
En la práctica la resistencia del vidrio es muy inferior a los 32 GPa teóricos. Sirva de ejemplo que The Institution of Structural Engineers proponen una tensión límite de 8 MPa para el diseño de vidrios recocidos expuestos a cargas de larga duración [2].
La gran diferencia entre los valores de resistencia teóricos y los prácticos fueron explicados por Griffith y posteriormente por Irwin, quienes basan su teoría en aspectos geométricos y energéticos: la rotura del vidrio empieza en una superficie que contiene imperfecciones iniciales y se desarrolla cuando el nivel de tensión supera un valor crítico. La incapacidad del vidrio a deformarse plástica-mente hace que éste sea muy sensible a las concentraciones de tensión que se producen en las imperfecciones de la superficie por el denominado efecto entalla.
Estas imperfecciones en la superficie pueden ser inherentes del vidrio o bien resultado del proceso de corte y/o taladrado del vidrio y de las condicio-nes ambientales a las que está expuesto.
En presencia de humedad aparece lo que se conoce como crecimiento subcrítico de la grieta (fatiga estática). Se trata de un ataque químico que produce que las grietas crezcan lentamente cuando la zona donde se encuentran está sujeta a un vesfuerzo que favorece su apertura. La figura 2 muestra la reacción química que produce la corrosión química del vidrio.
La rotura del Vidrio64
Mediante estos procesos térmicos se solidifica primero la superficie del vidrio. Conforme el interior del vidrio se enfría, éste trata de encogerse. De esta forma la parte interior del vidrio se tracciona mientras que la superficie queda comprimida.
El vidrio tratado térmicamente presenta una muy clara analogía con el hormigón pretensado. El hormigón trabaja muy bien a compresión mientras que su capacidad resistente a tracción es muy menor debido a problemas de fisuración. Al introdu-cir una compresión inicial se consigue cerrar las grietas, de forma que para abrirse necesitan un esfuerzo adicional. Este concepto se muestra en la figura 4.
Fig 2. Reacción química en el extremo de la grieta.
La forma más común de aumentar el límite resistente del vidrio es reduciendo los efectos perjudiciales de las imperfecciones de la superficie del vidrio mediante la aplicación de tratamientos térmicos consistentes en calentar el vidrio hasta una temperatura de entre 620 y 675ºC (aproximadamente 100ºC por encima de la tempe-ratura de transición del vidrio) y después enfriarlo rápidamente. Mediante este proceso se induce a la sección de vidrio el perfil de tensiones residuales mostrado en la figura 3 [1].
Fig 3. Perfil de tensiones residuales obtenido por tratamiento térmico.
Fig 4. Principios de los tratamientos térmicos.
65
gación, de forma que siguiendo las bifurcaciones a la inversa se llega al origen de la fractura.
•Patrón de rotura: indica el nivel de tensión y la causa de la rotura. El grado de fragmentación está relacionado con el tipo de vidrio, la tensión en el instante de rotura y la energía transmitida al vidrio por la acción causante de la rotura. Las siguientes tablas describen e ilustran los modelos de rotura más interesantes [5].
•Características de la superficie: ayudan a confirmar o desmentir conclusiones realizadas a partir del análisis de los puntos anteriores. Por ejemplo, la presencia de una hendidura próxima al origen de la rotura indica que la rotura del vidrio se debe al impacto de un cuerpo duro.
A) ROTURA TÉRMICA NORMAL
Causas: Tensión térmica uniforme de intensidad leve-mediana en vidrio recocido. Puede deberse a que el vidrio se encuentra parcialmente cubierto contra la radiación solar. Diferencias térmicas en el vidrio.
Proceso: Se inicia con una grieta ortogonal en el canto del vidrio. Aparece un cambio de dirección en la transición de la zona fría a la caliente. Acostum-bra a terminar en forma de "V".
3. Diagnóstico de la causa de la rotura del vidrio
La rotura de un vidrio estructural puede afectar tanto a la seguridad de la propia edificación como la de sus ocupantes. Por esta razón es importante llevar a cabo un diagnóstico que determine la causa de la rotura y permita juzgar la estabilidad y capacidad del resto de elementos de vidrio y del conjunto de la estructura.
Las roturas de vidrio pueden deberse a problemas de inestabilidad (pandeo, vuelco lateral, etc.) o a sobretensiones en el vidrio (cargas excesivas, tensiones térmicas, sistemas de soporte no apropiados, etc).
Las grietas a nivel macroscópico, así como las inclusiones en el vidrio, pueden causar el fallo prematuro del vidrio con valores de tensión signifi-cativamente menores a los esperados. Este debili-tamiento del vidrio puede deberse a [1]:
•Defectos superficiales: grietas superficiales a nivel macroscópico originadas durante la produc-ción del vidrio o bien por daños ocasionas en servicio.
•Defectos en las aristas del vidrio: causados por una incorrecta manipulación o por un mal procedi-miento de corte del vidrio.
•Inclusiones en el vidrio: las inclusiones de sulfuro de níquel son las responsables de la rotura espon-tánea de vidrios templados; sin embargo, cabe decir que las burbujas de aire y otras inclusiones pueden causar también patrones de rotura similares a la del sulfuro de níquel.
Para determinar el motivo de rotura del vidrio se llevan a cabo análisis cualitativos y cuantitativos.
Para poder realizar el análisis es importante dispo-ner del vidrio roto; a partir de éste es posible determinar cualitativamente el motivo del fallo mediante la observación de los siguientes paráme-tros [2]:
•Origen de la fractura: ayuda a identificar si hay grandes imperfecciones en la superficie del vidrio, presencia de inclusiones, zonas con gran concen-tración de tensión, evidencias de un mal diseño / montaje o de vandalismo.Si el origen de la fractura no es evidente a simple vista se puede determinar sabiendo que las roturas se bifurcan siempre siguiendo su propia dirección de propa-
66
E) ROTURA TÉRMICA EN FORMA DE GUSANO
Causas: Tensión térmica puntual de intensidad muy fuerte en vidrio recocido de grandes dimen-siones y espesor.
Proceso: Tiene su inicio en el centro del vidrio, no en el canto. Se propaga en forma de gusano sin cambios de dirección importantes.
F) ROTURA POR IMPACTO EN EL CANTO DEL VIDRIO
Causas: Tensión puntual mecánica: apoyo del vidrio sobre pieza metálica, mala fijación de las abrazaderas en el transporte del vidrio, etc.
Proceso: Grietas iniciales en todas direcciones (no rectas). Aparición de fracturas concoidales.
G) ROTURA EN VIDRIO TEMPLADO
Causas: Tensión de intensidad media o alta, por ejemplo provocada por: impacto de piedra, impacto de bala, golpe de martillo o por el uso de fijaciones puntuales.
Proceso: El punto de inicio de la rotura es facilmente identificable: puntual con fracturas concoidales. Se forma una red radial desde el inicio de la rotura que se extiende por toda la superficie. Rotura en trozos pequeños.V
B) ROTURA TÉRMICA EN FORMA DE PALMERA
Causas: Tensión térmica uniforme o puntual de fuerte intensidad en vidrio recocido. Por ejemplo debido a gradientes térmicos en el vidrio por una cobertura parcial frente a la radiación solar, eleva-do calientamiento del área perimetral orginado por operaciones de soldadura próximas, etc.
Proceso: Curva inicial ortogonal y propagación en forma de palmera en la zona de transición caliente-fría. Terminaciones en línea recta; terminaciones en "V" muy poco frecuentes.
C) ROTURA POR TENSIÓN TÉRMICA (I)
Causas: Tensión térmica uniforme de intensidad mediana-alta en vidrio recocido. Posibles causas son: oscurecimiento parcial del vidrio por el uso de venecianas, proyección de sombras en el vidrio, etc.
Proceso: La grieta separa la zona fría de la zona caliente siguiendo una trayectoria ortogonal al punto de inicio de rotura.
D) ROTURA POR TENSIÓN TÉRMICA (II)
Causas:Tensión térmica uniforme de intensidad mediana o fuerte en vidrio recocido. Se debe a la presencia de elementos en contacto con el vidrio que causan una diferencia térmica puntual en la superficie del vidrio: por ejemplo la hoja de una planta tocando el vidrio.
Proceso: Inicio en línea recta y canvio de dirección en la zona fría-caliente con posible aparición de grietas. Habitualmente aparecen fracturas concoidales en la superficie.
67
J) ROTURA POR LAS FIJACIONES DEL VIDRIO
Causas: Tensión mecánica puntual. Debido a un mal diseño del sistema de fijación puntual del vidrio o a un procedimiento de montaje erróneo.
Procesco: La rotura nace en el taladro que aloja la fijación.
Con el objetivo de contrastar los resultados alcan-zados es preferible llevar a cabo un análisis cuanti-tativo.
La siguiente ecuación permite determinar de forma aproximada la tensión superficial del vidrio en el momento inmediatamente anterior a la rotura [2]:
Donde σf es la tensión de rotura.
σar es la tensión residual de compre- sión en la superficie.
αb es una constante de valor 2.28MPa·m1/2 [3].
rb es la mitad de la longitud de la rama de la grieta (ver figura XX).
H) ROTURA HESPONTÁNEA (INCLUSIONES DE SULFURO DE NÍQUEL)
Causas: Sólo se producen en vidrios templados. Con un aumento de temperatura las inclusiones de sulfuro de níquel pueden aumentar de volumen y provocar la rotura del vidrio. Aplicando el procedi-miento Heat Soak Test se reduce un 95% la posibi-lidad que se desarrolle este fenomeno.
Proceso: Aparece una forma de mariposa en el centro de la rotura (entre 1 y 4 cm). La rotura es radial desde el punto de inicio y se extiende por toda la superficie del vidrio. Rompe en trozos pequeños. No se aprecian fracturas concoidales en el punto de rotura.
I) ROTURA EN ARISTA. VIDRIO TERMOENDURIDO
Causas: Tensión puntual mecánica: por ejemplo por impacto con herramienta.
Proceso: Curva incial en todas direcciones (no recta). Con frecuencia aparecen fracturas concoidales en el centro de la rotura.
2/1bbarf r· −α=σ−σ
68
Publicado en Journal of the International Associa-ton for Bridge an Structural Engineering (IABSE), Volum 17, número 2.
[4] K. Zammit et al. (2009). Increasing the design strength of glass - fractography and stress testing. Publicado en Proceedings of the International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium 2009.
Fig 5. Representación esquemática de la longitud de la rama de la grieta.
4. Conclusiones
A pesar de la elevada resistencia mecánica teórica que presenta el vidrio debido a la irregularidad de su estructura molecular, en la práctica se produce la rotura del vidrio con valores de tensión muy inferiores a los teóricos esperados. Esto se debe a que el vidrio, cuando está sometido a tracción, es un material muy sensible a las concentraciones de tensión que se originan en las imperfecciones presentes en su superficie.
Con el fin de mejorar el comportamiento del vidrio bajo la acción de esfuerzos de tracción se pueden aplicar tratamientos térmicos, que inducen una precompresión en la superficie del vidrio de forma que se cierran las microgrietas presentes en ella.
La gran dependencia que presenta la resistencia del vidrio a la presencia de imperfecciones en su superficie obliga a los códigos normativos a usar grandes factores de seguridad para el cálculo de elementos de vidrio.
Mediante análisis cualitativos y cuantitativos es posible determinar el motivo de la rotura de un vidrio y consecuentemente decidir si el resto de vidrios que integran la estructura, así como la estabilidad de la propia edificación, suponen o no un riesgo. El conocimiento de los patrones de rotura así como la observación del entorno del vidrio son fundamentales para determinar la causa de la rotura.
5. Referencias
[1] M. Haldimann et al. (2008). Structural Use of Glass.
[2] The Institution of Structural Engineers (1999). Structural use of glass in buildings.
[3] M. Overend et al. (2007). Diagnostic Interpreta-tion of Glass failure.
Imperfección inicial
Zona lisa
Rugosidad 2 Rugosidad 1
69
Ingeniería forenseUtilizando nuestra experiencia prácti-ca y analítica investigamos fallos y deficiencias funcionales en cerra-mientos y estructuras de edificios.
Complementando la investigación planteamos un conjunto de medidas correctoras y damos soporte como servicio técnico independiente en procesos legales.
1. Vista al microscopio de una inclusión de sulfuro de níquel. Patología típica del vidrio templado el resultado de la cual es la rotura espontanea del panel.
2. Marquesina de vidrio con un diseño deficiente desde el punto de vista de estabilidad pos-rotura.
3. Gracias al estudio forense realizado por Strain Engineering se evitaron posibles daños personales derivados de una deficiente estabilidad pos-rotura y de un deficiente diseño de la estructura metálica, incapaz de resistir las cargas de viento a succión esperables en ciertas zonas de la instalación. Lucernario en Jeddah. Arabia Saudita.
70
1
2
3
1. Desprendimiento de revestimientos debido a uso de adhesivos inadecuados.
2. Entradas de agua.
3. Fallo de uniones atornilladas debido a un mal dimensionado.
4. Defectos de diseño. Movimientos diferenciales.
5. Condensación intersticial.
6. Envejecimiento acelerado.
71
Fachadas y Cubiertas
“It isn’t always easy to draw the line between a useful skin and ornamental packaging.”
Christian Schittich
73
Abstract
The Iberdrola Tower in Bilbao, with its 165 m height, is planned to be finished during 2011. The building, designed by Pelli Clarke Pelli architects, will have the shape of a triangular prism with curved sides. The lobby façade will be entirely enclosed by a sculptural glass wall forming a softly rounded triangle in plan and supported by vertical glass fins.
The design, simulation and testing of the glazed fins of the lobby façade will be discussed in the paper. Two different structural solutions for these elements will be compared, a plate girder and a lattice girder.
The variable surface curvature of the façade will be achieved by means of cold-bend insulating glass units.
Keywords: Structural glass, steel, cold bent glass
1. Introduction
The Iberdrola Tower, located in the city center of Bilbao, is currently in construction and will have a height of 165 meters with a stretched triangle shape. The office skyscraper, designed by Pelli Clarke Pelli architects, will have an enormous lobby entirely enclosed by a sculptural glass pavilion.
The complex changing curve of the wall façade will be achieved by means of cold bent insulating glass units with different inclinations. The structural support of the façade consists of vertical glazed fins 15 meters high and 0.5 meters deep spaced approximately 1 meter apart along the wall façade. The upper part is a cantilever of 5 meters above the roof line. These elements are designed and developed in collaboration with the architect, exploring for structural solutions which combine the use of two types of materials, glass and steel. The solution eventually adopted use a composite structure consisting of steel flanges bolted to a glass web.
The glass façade weight is transferred at the base of the fins while the wind loads are supported by the roof structure and the base. The roof structure, trapezoidal in section, consists of a tapered steel lattice designed with circular hollow sections ramped from Ø 323.9 to Ø139.7 mm. This spaced
frame is fully supported at one end to the main concrete tower structure and 23 meters apart by two columns which define the main entrance to the building. After this point, the lattice is extended as a cantilever 15 meters to form the entrance pavilion.
Fig 1. Sketch of the lobby.
The present paper focus on the design, simulation and testing of the elements of the wall façade.
2. Glazed fins
The architecture tendency is the use of lighter and slender structures which implies the use of glass as structural element either alone or combined with other materials. Taking into account the brittleness behaviour of the glass, more accurate studies are required to achieve a satisfactory design, including the post-fracture behaviour.
2.1. Plate girder
The project structural solution to this type of element is inspired by the construction of built-up sections. The project glazed fin uses a composite section made of two semi circular solid steel flanges S355 with a radius of 60 mm pressed against an intermediate 10.10 toughened laminated glass by a high-strength friction grip with tension control bolts, grade S10T M20, located at 300 mm centers so that high friction forces are created at the contact surfaces. The structural behaviour of the glass fin is that of a composite beam.
The magnitude of the normal, shear and bending stresses that the friction grip connection can carry depend directly on the contact pressure and the friction material of the surfaces. Therefore, a high friction coefficient for the interlayer material between glass and steel is required. The friction grip connections are located close to edges in order
The lobby façade of Iberdrola Tower
74
Núria Guitart, Industrial Engineer
to transfer effectively compressive and tensile bending stresses. The loads in-plane are not transferred by bearing through the glass holes and less stress concentra-tions are present since the holes are oversized.
This glass fin design avoids the use of metallic connections between the glass panes which are 3 meters high, so a great transparency is achieved in the joints.
2.2. Lattice girder
The proposed glazed fin consists of two steel circular hollow sections Ø121x25 mm with internal glass plates connected to them by means of steel chromosome-shaped web members which allow the glass to work as a membrane shell. The structural behavior is that of a truss beam. The glass panes replaced the diagonal struts of a truss beam. In order to ensure a satisfactory bracing of the beam, internal glass pieces height must be reduced at half. The contact between the glass and the steel cross is performed by means of an epoxy resin which allows only the transmission of compression forces.
Fig 2. Plate girder and lattice girder proposed for the glazed fin.
2.3. Comparative structural behaviour
The wind loads considered for the calculations were based on wind tunnel test data.The deformation obtained for the plate girder is of 4.75 mm while for the truss beam is 7.4 mm. Differences in deflection are due mainly to the to the contribution of the glass web members, which work as diagonals only in compression, to the deflection of the truss beam in contrast with the plate girder where shear deformations are negligi-ble.
Fig 3. a,b: Plate girder deflection, lattice girder deflection.
Like any tall and narrow structural member, the glass fins could buckle laterally if subjected to high negative pressures due to the compression of the back chord. So in order to ensure proper perfor-mance and safety a buckling analysis has been performed. The top and bottom connections have been designed so that they act as fork supports by means of stainless steel rods and steel clamps in order to prevent the lateral buckling. Likewise the top of the cantilever has been laterally restrained by a couple of stainless steel rods.
The weight support of the façade has also been considered since it produces compressive stresses which have the capacity to induce compression buckling of the glass and steel mullion.
It was observed that for both cases no buckling occurs at the ultimate limit state.Concerning stresses, the steel part of the two fins is not highly stressed whereas the glass part is less stressed in the truss beam case principally due to the absence of holes.
2.4. Comparative post-breakage behaviour
The structural redundancy is higher in the case of the lattice girder since it has twice the number of plate girder glass webs. In comparative terms, it has been considered the collapse of one glass element of the composite beam and two glass elements of the truss beam.
Due to the chromosome-shaped rods in the horizontal glass joints, the response of the truss beam is more satisfactory with respect to deforma-tions and shape stability whereas the girder beam have an abrupt change in the geometry of the chords although within the admissible values.
75
As hown in the figure 4a,b, the displacements obtained in the central zone of the glazed fin have an increase of 66% for the composite beam and of 26% for the truss beam.
Fig 4. a,b: Plate girder deflection, lattice girder post-breakage deflection.
The utilization factor of the plate girder steel chords has been nearly doubled but it is still lower than 100% whereas the resultant stresses in the truss beam are not so much higher than those obtained with any glass web broken. Stresses in the glass part of the composite beam increase considerably without exceeding the maximum allowable stress while for the truss beam case stresses do not increase significantly.
2.5. Fabrication challenges of the solution adopted
From the structural point of view the composite beam and the truss beam can be considered equivalent. Therefore, the choice depends exclusi-vely on the aesthetic judgment. The solution finally adopted for the glazed fin was the plate girder one.
The contact surfaces of the clamp steel flanges must be accurately parallel and finely machined to avoid stress concentrations on the glass surface when the bolts are tightened which would lead to fracture.
Therefore, strict fabrication tolerances are required. Bar straightness tolerance on both edge and flat is 1:1000 mm mm while twist tolerance is 1:3000.
The fabrication of the steel profiles consists of a hot rolling process where the input stock is shaped by two cylindrical and opposed rotating rolls, followed
by a cold drawing process which allow to achieve the shape properties and the fitting accuracy required.
Afterwards, the special profile bars are submitted to a heat treatment, the normalization, in order to refine the grains which have been deformed through the cold drawn process and improve the ductility and toughness of steel. It involves heating the steel to just above its upper critical point. It is soaked for a short period and then allowed to cool in air. Finally, bars are straightened by means of press equipment.
Fig 5. a,b: Hot rolling, Cold drawing.
Concerning to the flatness of the glass, the maximum allowable values for total and local warping are 0.0015 mm/mm and 0.5 mm/mm respectively when measured according to the norm UNE-EN 12150-1.
The interlayer used for the extra clear tempered tempered laminate glass is the SentryGlass(R) developed by Dupont.
76
The main reasons for its use compared with the traditional PVB interlayer are its high transparency, superior post-breakage behavior and delamination resistance when exposed to the environment because of its not hygroscopic molecular structure.
The use of friction grip connections with safety laminated glass is technically very challenging due to the creep behavior of SentryGlass(R) interlayer. Therefore, in the areas of load transfer the SentryGlass(R) interlayer is replaced by an stiffer material such as aluminum. The main objectives in terms of fabrication is to ensure a good adhesion between the aluminum washer and the ionoplastic interlayer and to avoid the formation of air bubbles during the lamination process in the autoclave. From the structural point of view, the post-breakage behavior in case of fracture of the two tempered glass plates is of special concern. The final solution adopted consists of replacing the SentryGlass(R) interlayer only in the zone near to the bolt subjected to compression . Traditionally, and angle of 45º is considered.
Fig 6. Glass web detail.
2.6. Testing
The static friction coefficient of the interlayer material between glass and steel was determined by means of testing in order to verify the maximum shear resistance of the pretension bolts. The friction joint selected is composed basically by glass fiber, rock wool, modified phenol resin, rubber, and is used commonly for brakes. The tests were performed following the principles of the norm ASTMD 1894 (Standard method for static and kinetic coefficients of friction of plastic film and sheeting). Prior to testing, the 5 samples are to be conditioned at 48 hours at 23ºC ±2ºC, with a relative humidity of 50 ±5 percent. Further-more, the test specimen and the glass base are kept in touch during a minimum of 30 minutes.
The figure 7 shows the device used for the test. The resulting static friction coefficient was 0.32.
Fig 7. Device used to determine the static friction coefficient of the elastomer interlayer.
It has been also tested the creep effect of the high tension bolted connection due to the elastomer material used as interlayer between steel and glass elements. This test allows to obtain the loss of the bolt pretension force with the time and determine if an additional tight of the bolts is necessary once the lobby façade is assembled.
For this purpose, two strain gages were mounted onto the bolt of the connection and connected to a Half-Bridge circuit. One gage is active and the second gage is placed transverse to the applied strain acting as dummy gage. The high-strength friction grip connection was loaded at 170 kN and conditioned at 25ºC in the climatic chamber during 190 hours. As a result, an exponential creep curve is observed with a decrease of the pretension force of 3.2%. Afterwards, the temperature of the cham-ber was increased at 60ºC, the maximum expected service temperature, during 1 day and the preten-sion force was decreased at 156 kN.
Fig 8. Creep Test.
10 mm tempered heat soak
10 mm tempered heat soak
1.52 mm SentryGlass (R) interlayer
Aluminum washer, Øext=95 mm Øint=27 mm, t=1.5 mm
25ºC
60ºC
77
The structural behavior of the glazed fin will be assessed by means of a four point bending test over a 4 meters length beam, monitored with stress and deflection control over the metallic and glazed parts by means of strain gauges and a displace-ment transducer . This test will allow us to validate the FEA model calculations.
3. Cold bent IGU
3. 1. Description
The inclined and curved façade of the lobby has been performed by means of IGU's cold bent glass composed of two 6.6 high strengthened laminates. Calculations and testing has been carried out to obtain the stresses in the glass and the stress in the proposed structural silicone glazing. Due to the long rectangular shape of the glass panes, they are easily twisted on site at ambient temperature forcing one corner of each plane out-of-plane to a maximum displacement of 44 mm. Once adapted to the demanding geometry, the panes are secured with an attachment frame that is screwed to the glazed fin steel flanges and to the transom profiles. The panes of the façade have dimensions about 3.5 m by 1 m.
Fig 9. Twisted glass panel.
3.2. FEA analysis
A dynamic transient finite element analysis was performed by means of ANSYS software in order to determine the magnitude of stresses due to cold bent process.
Glass is supposed to be elastic while the PVB plastic interlayer is considered viscoelastic. The thermal and time dependent behaviour of the PVB is described with the mathematical model of relaxa-tion (generalized Maxwell model). The data made available by Dupont allows to compute the shear modulus at any time and temperature by means of a shift function (William-Landel-Ferry).
Immediately after bending, the laminate behaves monolithically since full shear transfer in the interla-yer takes place. The maximum principal stress obtained is 4.4 MPa. The figure 10a shows the stress distribution in the plate applying the out-of-plane displacement of 44 mm at the right top corner during 3 seconds. However, one year later, a reduc-tion of stresses is computed due to interlayer creep deformation. The figure 10b shows the maximum principal stress drop to the half approximately. Afterwards, a design load of 3.5 KPa and an additional climatic load due to the difference of height from installation and manufacturing place and temperature difference is applied to the model.
Fig 10. a,b and c: Maximum principal stress distribution after 3 seconds bending at 20ºC, after 1 year at 40ºC, after applying wind and climatic loads.
From the results obtained, it was observed that the contribution in the global stress due to the cold bent process was not critical since the glass curvature is small.
3.3. Testing
The ageing resistance of the IGU's perimeter silicone sealing as well as the butyl joint, even when exposed to moisture and increased temperature over a long term is proved by testing. A long term test for moisture penetration through perimetral sealing in insulating glass units is being performed at the time of writing this paper on 15 standard size IGU cold bent units and 15 standard size IG flat units following EN 1279-2 in order to verify if different humidity penetration exists between them.
dZ
H
W
78
4. Conclusions
A comparison approach in the design of two traditional structural elements has been described. A built-up beam section and its truss alternative. What make these elements challenging in terms of design, manufacturing and safety is the use of a brittle material, such glass, in its composition.
In addition, the cold bent IGU glass skin in front of these steel and glass mullions makes the whole façade structure to be design-driven by the limited glass knowledge and experience.Appropriate testing and structural redundancy are keys to asses the structural service behaviour and post-fracture stability.
AcknowledgementClient: IBERDROLA
Architect : Pelli Clarke Pelli architects Axel Zemborain
Façade engineering consultant:Buro HappoldFrancesca Madeo
Structural engineering consultant: IDOM María del Mar Mayo
Project manager: Technical office Iberdrola Elena Lázaro
Design and construction: Bellapart, S.A.U. Joan Colom, Sergi Plana, Carles Teixidor
References
[1] ASTM E 1300-02 Standard Practice for determi-ning Load Resistance of Glass in Buildings, 2002.
[2] The Institution of Structural Engineers, Structu-ral use of glass in buildings, London 1999.
[3] UNE-EN 1279-2:2003 Glass in building-Insulating glass units-Part 2: Long term test method and requirements for moisture penetration.
[5] Steve Benison and Valentina Gizzi, Structural properties of laminated glass, in Glass Performan-ce Days 2007, Tampere.
[6] Matthias Haldimann, Andreas Luible and Mauro Overend, Structural use of glass, Structural engineering document SED, IABSE, Zürich, 2008.
79
2. Árbol de la Vida. CosmoCaixa Barcelona. Anteproyecto realizado para Terradas Arquitectos. 2003
1. Cubierta del espacio Amazonas. CosmoCaixa Barcelona. Anteproyecto realizado para Terradas Arquitectos. 2003
80
1
2
Soporte al diseño arquitectónicoStrain Engineering cuenta con una amplia experiencia en todas las fases por las que pasa un edificio desde su concepción hasta su desman-telamiento.
Colaboramos con el despacho de arquitectura a lo largo de todo el diseño: desarrollo conceptual, redacción del ante-proyecto y elaboración del proyecto ejecutivo.
Es no obstante en las fases iniciales donde nuestra pers-pectiva global puede aportar un mayor beneficio.
Nuestra evaluación del diseño desde el punto de vista de la funcionalidad, el dimensiona-do, la verificación normativa, la validación mediante ensayos, la fabricación, el montaje y el mantenimiento aporta modifi-caciones que permiten reducir enormemente el coste del proyecto, eliminando compleji-dades innecesarias y sobre-costes debidos a retrasos e interrupciones en el programa.
Finalizado el diseño asistimos a la toma de decisiones: com-parativa técnico-económica de ofertas, supervisión técnica de la documentación aportada por los industriales durante la ejecución, etc.
3. Torre Gas Natural. Barcelona. 2004. Proyecto ejecutivo realizado para Servihabitat. EMBT Arquitectos.
81
1. Secuencia de izado de la geodésica de vidrio del restaurante EVO sobre la cubierta del hotel Hesperia Tower. Cúpula de 22 m de diámetro y 42 toneladas de peso construida totalmente a nivel de suelo y elevada hasta su posición final a 95 m de altura mediante una grúa autopropulsada de 850 toneladas.
2. Montaje en dos fases de la geodésica del Màgic Badalona. Base montada directamente sobre su posición definitiva y casquete de 18.5 toneladas montado a nivel de suelo e izado a su posición final.
Sistemas de fabricación e instalaciónNuestra estrecha colabora-ción con industriales de primer nivel nos permite ofrecer un asesoramiento de alto valor, tanto en siste-mas de fabricación e insta-lación estándar como en sistemas diseñados a medida para nuevos productos y situaciones singulares o de especial complejidad.
1
2
82
Prototipos y Ensayos
" Qui no haja comés mai cap falta, que li llance la primera pedra. "
Evangeli segons Sant Joan. Cap. 8
83
DMU 100T Centro de mecanizado de 5 ejes Deckel Maho.
Zona de soldadura Tig, Mig-Mag, ...
EFI 3 centros de mecanizado de 3 ejes de 8m. .
DAEWOO PUMA 230 3 tornos CNC Daewo PUMA 230.
Recursos disponibles para fabricación
EXCEL Centro de mecanizado de 3 ejes.
PLOTTER 3D UPrint prototipado rápido.
84
HOYTOM DI-CPC 600 kN-Máquina universal de ensayos (tracción-compresión) electrohidráulica de 600 kN, controlada por ordenador.
Estufa/horno Binder FD 115.Medidas interiores 600x400x480 mm.Carga Máxima 50 kg.Temperatura hasta 300 ºC.
Cámara climática Binder KBF 720.Medidas interiores 1000x600x1168 mm.Rango de temperaturas sin humedad: de -10 ºC a + 100 ºC.Rango de temperaturas con humedad: de +10 ºC a + 90 ºC.Rango de humedades: de 10% a 90%.
HBM MGCplus + CATMANEquipo de adquisición de datos para extensometría (16 canales) y software de adquisición y análisis.
Rack de lámparas ultravitalux para envejecimiento acelerado por radiación ultravioleta.
Pistones hidráulicos, pistones neumáticos, transductores de fuerza, transductores de desplazamiento, etc.
85
Rack de lámparas de infrarojos para ensayos térmicos.
Recursos disponibles para ensayo
BOHLE BO 51 647 50Aparato de medición de espesor y detección de capas para análisis de vidrio plano.
86
AOPTEK Detector de la cara de estaño de vidrios.
Equipo para la medida de tensiones en espesor de vidrio tratado térmicamente, plano y curvado con radio superior a los 300 mm. Controlado por ordenador.
Medidor de radiación.
Diseño de prototipos y ensayosEs absolutamente necesaria la verifi-cación de los diseños antes de su puesta en práctica. Desde Strain Engi-neering prescribimos y diseñamos ensayos normativos o a medida que permitan a la Dirección Facultativa pronunciarse sobre la idoneidad de la solución analizada.
2. Diseño de ensayo de estanqueidad al agua dinámico para los módulos de fachada del Hall de entrada del edificio Torre Iberdrola. Bilbao. Cesar Pelli. 2010
1. Diseño de ensayo a fatiga para la verificación del refuerzo del anclaje de fijación del revestimiento de fachada a 400.000 ciclos. Hotel Torre Porta Fira. Hospitalet de Llobregat (Barcelona). B720 Arquitectos. 2009
87
1. Prototipo de fachada con vidrio aislante curvado en frio.
4. Prototipo para el sistema de fachada diseñado para el edificio D38. Barcelona. Arata Isozaki. 2009
3. Prototipo para la fachada de St. David's Hall. Cardiff. Benoy. 2010
2. Prototipo de estructura monocapa con dispositivo de protección solar.
Fabricación de prototiposComplementando el servicio de diseño de prototipos, ofrecemos su construcción y montaje, asi como la instru-mentación necesaria para los ensayos.
88
1 2
3 4
2. Verificación de la resistencia mecánica de prototipos a tamaño real. Vigas en CFRP para el hall de entrada del hotel Berkeley. Londres. Rogers Stirk Harbour and Partners. 2009
1. Monitorización mediante extensometría. Cartela mixta acero-vidrio para el hall de entrada del edificio Torre Iberdrola. Bilbao.
Cesar Pelli. 2010
EnsayosDesde simples ensayos de probetas a tracción estandariza-dos hasta complejos ensayos de grandes prototipos, monitoriza-mos los parámetros clave para la homologación final del producto.
89
1. Ensayos a flexión. Desarrollo de cartela mixta acero-vidrio para el Hall de entrada del edificio Torre Iberdrola. Bilbao. Cesar Pelli. 2010
2. Ensayos dinámicos de estanqueidad al agua sobre geometrías complejas
90
2. Ensayos de impacto de cuerpo blando de acuerdo a EN 12600. Ventanas hotel Silken. Londres. Foster and Partners. 2008
1. Ensayos para la verificación a fatiga de estructuras o componentes. Refuerzo del anclaje de fijación del revestimiento de fachada del edificio Hotel Torre Porta Fira. Hospitalet de Llobregat (Barcelona). B720 Arquitec- tos. 2009
3. Ensayos de impacto de cuerpo duro de acuerdo a EN 13330. Desarrollo de paneles de vidrio Honeycomb. Berkeley Hotel. Londres. Rogers Stirk Harbour and Partners. 2009
91
1. Ensayos de estanqueidad al vapor de agua.
2. Ensayos a tracción.
3. Ensayos a flexión.
4. Ensayos a compresión.
5. Ensayos a cortante.
92
Arquitectura Industrial“ Il y a des hommes dont la formation est celle de l’ingénieur, qui sont indiscutable-ment de grands architectes. La réciproque existe: pourrait-on imaginer que les archi-tectes ne soient que les stylistes de la construction? Cette question vient à l’esprit, puisqu’il faut débattre de la position de l’architecte devant l’ingénieur, ce qui est grave. Mon opinión est justement que la question ne devrait pas se poser. ”
Jean Prouvé
93
Sumario: La nueva planta de fabricación y edificio central de oficinas de Metalúrgica ROS están situadas en el polígono industrial del municipio de Sant Jaume de Llierca en la provincia de Girona. El proyecto sobre un solar de 30.000 m2 y una super-ficie construida de 11.588 m2 ha sido desarrollado con un diseño guiado por la funcionalidad indus-trial, el confort de los usuarios y una elevada eficiencia energética.
Fig 1. Vista general de Metalúrgica ROS.
1. Antecedentes
Fundada en 1867, Metalúrgica ROS es una empresa familiar dedicada a la fabricación de tubos y accesorios en chapa pulida, galvanizada y de inoxidable para chimeneas, conductos y tuberías de transporte neumático de aire y de partículas.Dispone de tecnología propia -sistema multiform- y cultiva de forma sistemática la innovación, la calidad y el respeto por el medio ambiente en todos los niveles de su organización.Su nueva planta industrial y su edificio central de oficinas son un reflejo de estos objetivos aplicados a la arquitectura industrial.
2. Descripción general
El proyecto se compone de dos volúmenes diferenciados externamente; uno corresponde a la planta de fabricación y almacenaje y el otro al edificio de oficinas (fig.1). Ambos edificios son estructuralmente independientes y están unidos por un elemento prismático de vidrio, que actúa de distribuidor, y cuya transparencia mantiene formal-mente la separación exterior entre ambos.
No obstante, internamente esta separación es inexistente continuando el edificio de oficinas dentro de la nave e integrando en el volumen de ésta los servicios directamente relacionados con producción.
La nave de planta rectangular de 90 x 112 m está diseñada en sentido longitudinal mediante 7 dientes de sierra de 16m de luz en forma sinusoidal y en sentido transversal con tres jácenas de 30m de luz a fin de minimizar el numero interior de pilares, proporcionando grandes lucernarios orientados al Norte diseñados para obtener luz natural suficiente y uniforme para desarrollar con comodidad y seguridad las operaciones mecánicas propias de la actividad industrial, (fig.2).
Se obtiene así un espacio diáfano de 7 metros de altura libre bajo jácena, que permite la instalación de los elementos de almacenaje vertical y pasillos de circulación para carretillas filo-guiadas así como el almacenamiento y movimiento de bobinas de gran tonelaje mediante un puente grúa indepen-diente de la estructura portante del edificio.
Fig 2. Vista de un módulo en diente de sierra con los grandes lucernarios orientados al Norte.
3. Planta de fabricación y almacenaje 3.1 Sistema estructural
Se resuelve mediante una estructura metálica en diente de sierra totalmente fabricada y pintada en taller y ensamblada mediante uniones atornilladas en obra.
A fin de evitar elementos diagonales en las jácenas de lucernario de 30m de luz se disponen arcos de sección circular y directriz parabólica tri-articulados entre pilares,(fig.2) lo que proporcio-na una magnífica visión del lucernario translúcido.
Las cerchas sinusoidales están fabricadas median-te perfiles tubulares, de sección cuadrada el del cordón superior para facilitar los apoyos de las bandejas autoportantes de cubierta y circulares los demás miembros. La geometría del cordón inferior obedece a la ley de momentos flectores debida a una carga uniforme sobre la directriz sinusoidal
Nueva planta industrial de Metalúrgica Ros en Girona
94
Francesc Arbós, Ingeniero Industrial
del cordón superior y los apoyos están articulados mediante bulones en ambos lados.
Los arriostramientos de cubierta en el cordón inferior de cada módulo de diente de sierra están formados por una jácena tipo Pratt de 2m de canto construida con perfiles tubulares de sección circular, y en los extremos Este y Oeste de la cubierta se resuelve el arriostramiento contravien-to mediante perfiles tubulares y tirantes pretensa-dos diagonales.
3.2 Cerramientos exteriores
El cerramiento, diseñado a base de bandejas autoportantes de acero galvanizado y pre-lacado, aislamiento de fibra de vidrio y chapa exterior grecada, evita el uso de correas interiores.En las zonas de fabricación, donde más ruido de maquinaria se produce, la bandeja portante inferior está microperforada a efectos de absorción acústi-ca.Las fachadas están diseñadas siguiendo el mismo criterio y la chapa exterior tiene forma de minionda, a excepción de la fachada Norte en que se ha construido un muro cortina transparente con vidrios aislantes y de baja emisividad.( Fig.3)Los lucernarios se cierran mediante perfiles machi-hembrados extruidos de policarbonato celular translúcido de doble cámara con un alto índice de transmisión luminosa.Todos los acabados exteriores son lacados de color gris metalizado.
Fig 3. Detalle de la fachada Norte donde se aprecian los elemen-tos de estabilidad longitudinal y el muro cortina transparente.
3.3 Puerta-Marquesina muelles carga
En la zona de muelles de carga se ha diseñado una puerta-marquesina de apertura automática de 38 m de largo por 6.4m de ancho que accionada mediante 9 cilindros hidráulicos cierra y protege las 7 puertas seccionales de la zona de envíos, mante-niendo una imagen excelente de la fachada Sur y durante la jornada laboral actúa como marquesina protectora de los vehículos y operaciones de carga y descarga ( Fig,4 ).
Fig 4. Detalle de la puerta-marquesina en muelles de carga.
3.4 Sistema de ventilación natural
La zona donde está situada la construcción está sujeta a vientos de componente Este-Oeste duran-te todo el año. Conocedores de esta particularidad meteorológica se han dispuesto un sistema de rejillas motorizadas en la parte inferior de la facha-da Oeste y en los lucernarios próximos a la fachada Este.
Fig 5. Detalle del sistema de ventilación natural en la fachada Oeste.
95
La configuración geométrica de la cubierta garanti-za unos coeficientes eólicos que independiente-mente del sentido del viento generan una depre-sión en la zona del diente de sierra próxima al lucernario, por lo que con las secciones de abertu-ra adecuadas se consigue un flujo natural de aire que genera entre 2 y 3 renovaciones/hora propor-cionando un elevado confort aún en los días más calurosos de verano.(Fig.5)
4. Edificio de oficinas
En la parte de este edificio integrada dentro del volumen de la nave industrial se sitúan en planta baja la Oficina Técnica, Vestuarios, el Servicio Médico y el acceso al prisma distribuidor.
En la primera planta se encuentran el Archivo General, la Sala de Informática, el Laboratorio y la Sala de Formación.
Separado por el prisma transparente donde se encuentran las escaleras y pasillos de comunica-ción, la parte externa se compone de la Recep-ción, Sala de Muestras, Servicios y Comedor general en planta baja.
En primera planta los Servicios Administrativos, En segunda planta el departamento Comercial y la Dirección General y finalmente existe un ático adecuado como zona noble y preparado para reuniones y convenciones con todos sus servicios.
Fig 6. Vista fachada Este Edificio Oficinas.
El volumen externo está protegido por un parasol gigante (Fig.6) cuya geometría obedece a la sinusoide del diente de sierra de la nave y su simétrica respecto a un plano ortogonal al suelo. Su misión es disminuir las pérdidas térmicas por radiación en invierno y la ganancia solar en verano, reduciendo los aportes en calefacción y condicionamiento de aire en ambas estaciones.
4.1 Sistema estructural
Análogamente al edificio industrial la estructura es metálica con uniones atornilladas y forjados con chapa colaborante (Fig 7).
Fig 7. Perspectiva estructura metálica edificio de oficinas.
Caben destacar la estructura de la lámina metálica del parasol gigante, construida mediante un empa-rrillado de perfiles tubulares de sección rectangular unidos mediante pilares inclinados fijados median-te una articulación a la cabeza de los pilares de la estructura principal del edificio y en particular el sistema estructural de cubierta de vidrio del prisma transparente, en el que se utiliza un elemento de vidrio como elemento resistente y un adhesivo estructural que puntualmente soporta los vidrios aislantes de cubierta.(Fig.8).
4.2 Cerramientos exteriores
La fachada Sur, entrada principal del edificio, se ha diseñado opaca, construida con muro de ladrillo, aislamiento exterior y revestimiento de composite de aluminio, dispone de un ascensor y una marquesina de vidrio estructural transparente que protege la puerta automática de entrada.La fachada principal de orientación Este, se ha construido con un muro cortina de aluminio y vidrio aislante bajo emisivo que integra unos elementos de acero inoxidable para la fijación de pantallas de vidrio serigrafiado cuya misión es disminuir el factor solar de la fachada y a la vez tamizar las vistas directas desde el exterior manteniendo la visibili-dad interior ( Fig 9.).
La misma fachada retorna al Norte sin las pantallas de protección solar, donde se encuentra con la escalera exterior de emergencia revestida con perfiles de aluminio en forma de huso.El gran parasol de cubierta está revestido mediante chapa grecada de aluminio lacado perforada fijada directamente a la estructura metálica.
96
Fig 8. Elemento portante de vidrio estructural y soporte puntual de los vidrios de cubierta mediante adhesivo estructural.
Fig 9. Vista de la fachada Este.
5. Instalaciones
El edificio industrial dispone longitudinal y transversalmente de unos pasos subterráneos totalmente accesibles por donde se distribuyen las instalaciones de la planta.
Estos pasos cuentan con una red de tubos de acero inoxidable que distribuidos topográficamen-te por el pavimento de la nave permiten un acceso inmediato y fiable de cualquier instalación a cualquier punto de la zona de manufactura. (Fig. 10).
Una derivación de estos túneles entra en la zona del edificio de oficinas y llega a un patio por donde se distribuyen verticalmente las distintas acometi-das.
Fig 10. Vista de los túneles de servicios.
Dentro del edificio industrial y a continuación de la zona de oficinas existe un anexo a dos plantas que incorpora la Estación Transformadora, la Sala de Calderas, la de Compresores y el Cuarto eléctrico. La zona interior de oficinas y la zona de instalacio-nes están integradas por su parte exterior por un revestimiento común de fachada que de una forma aleatoria combina 4 tonalidades de grises propor-cionando un aspecto dinámico a este paramento ( Fig.11) que por su situación está construido con una Resistencia al Fuego de 120 minutos, para lo cual se han utilizado vidrios laminados con interca-lario intumescente resistente a las llamas y aislante térmico.
Fig 11. Vista de la fachada de oficinas dentro de la nave y las aberturas motorizadas de ventilación en los lucernarios de la parte Este.
6. Conclusión
Es necesario un nuevo enfoque en el diseño y construcción de los edificios industriales, que contemple su integración en el paisaje, su eficien-cia energética, un alto grado de confort de sus usuarios y a la vez –y también como consecuen-cia- consigan altas cotas de eficiencia industrial y mejora de la productividad.
97
Para ello no son necesarias tecnologías nuevas o inasequibles. Un enfoque Holistico en el diseño permite integrar los distintos objetivos dentro de un marco sostenible. Una vez más es solo la calidad del pensamiento la que puede hacer la transforma-ción y ésta surge del trabajo en equipo, de no ver la construcción como una competición en la que unos ganan y otros pierden sino como una excur-sión en la que todos los implicados participan y llegan satisfactoriamente al final.
Proyecto y Dirección:Strain EngineeringFrancesc Arbós, Ing. IndCarles Teixidor, Ing. Ind.
Ingenieria de instalaciones:Enginyeria Obrador Josep Obrador, Ing. Ind.
Project Management:EdetcoFerrán Nogué, Arq. Tèc.Joan Pagés, Arq. Tèc.
98
Diseño, ingeniería y construcción deedificios industriales
99
Metalúrgica RosSant Jaume de Llierca (Girona)Premio Creatividad - Modalidad Construcción Col·legi d’Enginyers Industrials de Catalunya 2005
100
Estructuras, cerramientos e instalaciones energéticamente eficientes y sostenibles
101
Faja Materials de ConstruccióLes Preses, (Girona)
102
Independencia, rigor y creatividad hasta el último detalle
103
Clean Compounds buildingLeiria ( Portugal )
104
Strain Engineering, S.L. Parc Científic i Tecnològicde la Universitat de Girona
C/ Pic de Peguera, 15, 17003 GironaEdifici Giroemprèn, planta nº B.2 , 19
Diseño gráfico:Laura Serra Xiqués
Fotografias:Josep Mª Molinos / Marc Vidal
Impresión:Gràfiques Alzamora, S.A.
Fecha de impresión: Abril de 2010
ISBN:978-84-613-9837-9
Tel. +34 972 22 51 79Fax. +34 972 22 64 30
Autor:Francesc Arbós et al.
