aplicaciones industriales para la construcción de estructuras laminares metálicas

170 Pages·2015·15.55 MB·Spanish

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE MADRID

APLICACIONES INDUSTRIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN
DE ESTRUCTURAS LAMINARES METÁLICAS

TESIS DOCTORAL
RAÚL GONZÁLEZ BRAVO
Arquitecto
Mayo de 2015
DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA ARQUITECTÓNICAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE MADRID

APLICACIONES INDUSTRIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN
DE ESTRUCTURAS LAMINARES METÁLICAS
RAÚL GONZÁLEZ BRAVO
Arquitecto
Directora
Dra. MARÍA JOSEFA CASSINELLO PLAZA
Arquitecta
Mayo de 2015
Tribunal nombrado por el Sr. Rector Magfco. de la Universidad Politécnica de
Madrid, el día...............de.............................de 20....

Presidente:

Vocal:

Vocal:

Vocal:

Secretario:

Suplente:

Suplente:

Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día..........de........................de 20…
en la E.T.S.I. /Facultad....................................................

Calificación .........................................................

EL PRESIDENTE LOS VOCALES

EL SECRETARIO

ÍNDICE
1 INTRODUCCIÓN 1
1.1 Estructuras laminares metálicas 3
1.2 Hipótesis 9
1.3 Objetivo 11

2 TIPOS DE SUPERFICIES Y SUBDIVISIONES GEOMÉTRICAS 13
2.1 Tipos de superficies según su curvatura y modo de generación 17
2.2 Superficies: posibilidades de optimización geométrica 21

3 SISTEMAS PREFABRICADOS: PARÁMETROS 35
3.1 Características del proceso de ensamblaje 39
3.2 Características morfológicas de los componentes del sistema 41
3.3 Cualidades de los sistemas 43

4 FABRICACIÓN DE COMPONENTES: PROCESOS Y AUTOMATIZACIÓN 47
4.1 Participación humana y automatización 51
4.2 Volumen de producción y características de los productos 57
4.3 Operaciones de fabricación de metales 59
4.4 Tecnologías de automatización: desarrollo histórico 71

5 METODOLOGÍA INVESTIGADORA 77
5.1 Sistemas – parámetros generales 81
5.2 Sistemas – procesos de fabricación de sus componentes 89
5.3 Sistemas – características visuales 91
5.4 Estructuras – características generales 93
5.5 Estructuras – optimización del consumo de material 97
5.6 Estructuras – continuidad y transparencia 101

6 SISTEMAS PREFABRICADOS PARA LÁMINAS DE ENTRAMADO 103
6.1 Sistema SDC 115
6.2 Sistema Triodetic 119
6.3 Sistema Mero KügelKnoten (KK) 125
6.4 Sistema schlaich, bergermann und partner 1 (SBP-1) 131
6.5 Sistema schlaich, bergermann und partner 2 (SBP-2) 137
i
6.6 Sistema Waagner-Biro WAB 143
6.7 Sistema Mero DK 149
6.8 Sistema Lanik-SLO 153

7 ESTRUCTURAS LAMINARES: APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS 157
7.1 Cubierta de la Central Eléctrica de Grandval [SDC] 161
7.2 Cubierta para pista de tenis en Paris-Vaugirard [SDC] 167
7.3 Cubierta temporal para escenario en Ottawa [Triodetic] 175
7.4 Jardín botánico de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf [Mero KK] 183
7.5 Cubierta de balneario en Neckarslum [SBP1] 191
7.6 Cubierta del patio del Museo de Historia de Hamburgo [SBP1] 199
7.7 Cubierta del atrio del DZ Bank en Berlín [SBP2] 209
7.8 Cubierta del Gran Patio del Museo Británico [WAB] 217
7.9 Cubierta de la Nueva Feria de Milán [Mero DK] 227
7.10 Cubierta del patio central del Ayuntamiento de Madrid [SLO] 239

8 ANÁLISIS COMPARATIVO DE RESULTADOS 247
8.1 Parámetros morfológicos, constructivos y estructurales 251
8.2 Fabricación: morfología, elegancia y transparencia 257
8.3 Innovación tecnológica y aprovechamiento de material 273

9 CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS 281
9.1 Relación entre innovación industrial y evolución formal 283
9.2 Relación entre innovación industrial y eficiencia constructiva 285
9.3 Relación entre innovación industrial y arte estructural 289
9.4 Perspectivas e investigaciones futuras 291

10 REFERENCIAS 293

ii
«... Pero la tecnología no son sólo las máquinas. Existen dos caras de la
tecnología: estructuras – los trabajos estáticos, locales y permanentes – y
máquinas – los dinámicos, universales y transitorios. [...]
El mundo civilizado requiere ambas caras de la tecnología. Las estructuras
permanecen para la continuidad, la tradición y la protección de la sociedad; las
máquinas para el cambio, la movilidad y el riesgo. Hay una tensión constante
entre estos dos tipos de objetos – entre los extremos de una sociedad congelada
donde la estructura domina y una sociedad frenética dominada por la
maquinaria. No obstante las estructuras deben construirse por medio de
máquinas y la mayoría sólo pueden construirse gracias a éstas.»
David. P Billington
[The Tower and the Bridge: the new Art of Structural Engineering]
iii

RESUMEN
El ánimo de superación y consecución de nuevos logros es una constante a lo largo de la
historia arquitectura y la ingeniería. La construcción de estructuras cada vez más audaces,
ligeras y esbeltas es un buen ejemplo de esta superación, pero este camino no está
únicamente ligado a la consecución de nuevas formas estructurales y arquitectónicas, sino
también a la búsqueda de una mayor economía de medios y materiales en su construcción,
y el caso particular de las estructuras laminares metálicas no es una excepción.
La presente tesis doctoral aborda el campo de las láminas de entramado desde una nueva
perspectiva: la relación existente entre la introducción de una serie de innovaciones
tecnológicas en la industria y la evolución formal de esta tipología estructural, tanto en lo
que se refiere a la complejidad de las superficies construidas como a la elegancia de las
mallas portantes alcanzada.
Para ello esta investigación plantea la caracterización y clasificación de los sistemas
constructivos prefabricados empleados en la construcción de láminas metálicas de celosía
en función de la influencia de la tecnología y los procesos industriales de producción
empleados en la fabricación de sus componentes, considerando asimismo las posibilidades
formales y estéticas que ofrecen dichos sistemas y el grado de aprovechamiento de
material que su diseño y fabricación permiten.
Para alcanzar el objetivo propuesto se propone una metodología analítica específica que
aborda la caracterización de los diferentes casos no sólo desde un enfoque cualitativo y
abstracto, en función de las propiedades de los sistemas, sino que propone el estudio de
su aplicación práctica en la realización de estructuras existentes, pudiendo así cuantificar
gran parte de los parámetros considerados en la clasificación.
Gracias a la aplicación de esta metodología se ha podido establecer la relación inequívoca
que existe entre los avances generados por la industria y la evolución formal de las láminas
de celosía, gracias a la unión de la innovación tecnológica y el talento creativo de los
diseñadores – arquitectos e ingenieros – en la búsqueda de la belleza.
Asimismo se han podido determinar cómo, a pesar de los asombrosos avances realizados,
aún existen aspectos susceptibles de optimización en el diseño y fabricación de sistemas
constructivos prefabricados, especialmente en lo que se refiere al aprovechamiento del
material bruto en el proceso de producción de componentes estructurales y elementos de
unión, proponiendo, finalmente, nuevas vías de investigación que puedan conducir a la
obtención de diseños que puedan llevar aún más lejos el desarrollo de esta tipología
estructural.

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