Martes 11 Diciembre 2018

Muro neumático con huella Zero

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A menudo las estructuras de membrana se construyen como estructuras fijas, en otras ocasiones se asocian a eventos de duración limitada para luego ser desmontados, lo que ya es más extraño es ver construcciones de este tipo que además de ser efímeras deban acoplarse a edificios ya existentes. Este proyecto muestra como se puso una eficaz solución a los requisitos de casar de forma coherente el cerramiento provisional con la peculiar arquitectura del edificio.

Antecedentes y problemática
Para la celebración de los cincuenta años de la creación de la empresa Orona, fabricante de ascensores y escaleras mecánicas de referencia en Europa, además de su junta anual de accionistas y de la inauguración del complejo ORONA Ideo Innovation City en Hernani (España), la dirección de la empresa encargó a Xabier Barrutieta, arquitecto responsable del nuevo complejo arquitectónico, encontrar una solución que permitiera albergar a los 1.500 accionistas convocados al evento.
La problemática a resolver era que el espacio a diseñar debía coexistir con la arquitectura del edificio Orona Zero, la nueva sede social de la empresa, ser coherente con ella y permitir una fácil movilidad de los asistentes hacia el edificio a inaugurar. También debía contemplar el carácter efímero del acto, por lo tanto la intervención no debía dejar huella sobre el edificio; una vez terminados los actos, el desmontaje debía ser ágil, además el material debía utilizarse de nuevo en las próximas convocatorias anuales. Aunque, según relatan desde Área Cúbica, una de las empresas que participaron en la ingeniería, "el escollo más exigente fue encontrar una solución técnica que, cumpliendo los requisitos anteriores, no transmitiera unos esfuerzos demasiado elevados a la estructura preexistente ya que ésta no había sido calculada para este fin".
La solución adoptada finalmente fue una pared neumática desmontable, anclada desde la arista exterior del faso techo hasta el suelo, que recorría todo el perímetro de la plaza cubierta que genera el voladizo del nuevo edificio Orona Zero.

Solución final
La solución adoptada para albergar el evento fue una pared neumática desmontable, anclada desde la arista exterior del faso techo hasta el suelo, que recorría todo el perímetro de la plaza cubierta que genera el voladizo del nuevo edificio.
La técnica de las paredes neumáticas consiste en presurizar el espacio existente entre dos planos paralelos de membrana que hay que unir mediante elementos de conexión. Existen diferentes posibilidades y cada una de ellas va a dar una imagen diferente al objeto final. Básicamente se pueden considerar dos de estas posibilidades: la conexión puntual mediante una cuadrícula de puntos interconectados o a través de líneas conectadas mediante otra membrana que llamaremos costilla o tímpano.
En este proyecto se ha optado por la segunda solución, es decir se han conectado ambas membranas a través de costillas verticales, lo cual da al conjunto una imagen con unos surcos también verticales, tal como se aprecia en la Figura 2.

 

R01

Descripción técnica
En este proyectos existen dos zonas con diferentes soluciones, siempre dentro del mismo sistema de doble membrana neumática:
1. Zona anterior. Se trata de cerrar la fachada principal con un muro neumático inclinado, siguiendo la misma pendiente que la fachada del edificio.
2. Zona posterior. Incorpora un cerramiento vertical y un techo, de menor dimensión que la fachada principal pero del mismo tipo constructivo.
El proyecto presenta dos puntos principales de interés. Por un lado se debe analizar la capacidad de resistencia de estos muros y techos frente a las acciones exteriores que debe soportar. Por otro lado se trata del diseño de los detalles para conectar esta nueva estructura neumática al edificio existente y que, además, permita un montaje y desmontaje ágil, de forma periódica.
La fachada principal en la sección central, precisa de un estudio cuidadoso ya que es la zona de máxima altura (prácticamente 11 m, con una inclinación de 75º respecto a la horizontal). Esta pared lleva una costilla cada 150 cm y se presuriza con una presión interior de 80 kg/m² (800 Pa) respecto a la presión exterior. Para el análisis del comportamiento de dicha estructura se ha usado el software WinTessi, especializado en el diseño y cálculo de membranas a tracción.
En la posición inicial, sin ninguna carga exterior, la pared adquiere una superficie recta por la parte exterior y con una curva convexa hacia el interior en la parte interior (en ambos lados con las ondulaciones debidas a la presión y las costillas).
La acción principal a la que se va a someter esta pared es la acción del viento, con dos posibilidades, a barlovento o a sotavento, siendo el primer caso el más desfavorable es en el que centra la hipótesis. Cuando el viento incide sobre la pared, lo hace sobre la capa exterior que está sometida a una presión interior de 800 Pa. Tanto si la presión del viento es menor o mayor que este valor, la membrana exterior tenderá a desplazarse hacia el interior, con lo que el volumen intermedio disminuirá y aumentará la presión interior.
Si suponemos que la presión del viento es Pv = w · Ce · Cp (presión dinámica del viento por el coeficiente de terreno y por el coeficiente de presión), la presión interior a la pared, en el equilibrio debe ser igual o mayor que Pv, por lo tanto en la membrana interior habrá una presión igual o superior a Pv. Si existiera este aumento de presión interior, la disminución de volumen sería muy pequeña, ya que no hay que olvidar que la constante PV = k (ley de Boyle-Mariotte) está en función de la presión real, y presiones de 800 Pa son muy pequeñas frente a los 100 kPa de la presión atmosférica.
Teniendo en cuenta que las fuerzas de succión (caso de sotavento) serán más pequeñas, se ha ajustado la forma de la pared a la presión de barlovento. La lona interior de la pared ha tomado un forma curva, de tal manera que su movimiento al aumentar la presión interior de la pared sea lo más pequeño posible.

Anclaje
A efectos prácticos de montaje y desmontaje, así como para poder controlar la deformación y los puntos de agarre en el suelo y en el techo, se ha diseñado una solución diferente en ambos casos.
En la parte inferior se han desarrollado unos anclajes dobles: por la parte exterior y por la parte interior, de forma que ambas membranas van conectadas al suelo, mientras que en la parte superior solamente se ha fijado la membrana interior que es la que recibe mayor carga por la acción del viento. En caso de succión, la membrana exterior se desconectará de la parte superior frontal y mediante la propia tapa de la cámara interior desarrollará la resistencia necesaria para dicha succión.
Aunque el movimiento es mayor, se consigue disponer de una sola hilera de anclajes en la parte superior, según requisito técnico, en vez de las dos hileras como se hizo en la parte inferior.

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