Este documento presenta los resultados de un proyecto de investigación y desarrollo sobre sistemas constructivos mixtos de madera laminada y vidrio para estructuras ligeras. Se describe un sistema estructural paramétrico desarrollado por AIDIMA que permite el diseño virtual de prototipos de estructuras a partir de principios biomiméticos y paramétricos. Finalmente, se muestran algunas aplicaciones prácticas realizadas con este sistema constructivo innovador.

1. Diseño y construcción de
Guía técnica
estructuras ligeras mixtas de
madera laminada y vidrio

2. Guía técnica sobre diseño y construcción de estructuras
ligeras mixtas de madera laminada y vidrio
Proyecto de Investigación y Desarrollo
“Desarrollo de sistemas constructivos mixtos de
madera laminada y vidrio para estructuras
ligeras de cubierta”.
Nº de expediente: IMDEEA/2011/20
Entidades financiadoras
Proyecto financiada por el Instituto de la
Mediana y Pequeña Industria Valenciana
(IMPIVA) y cofinanciado por fondos FEDER (Fondo
Europeo de Desarrollo Regional) de la Unión
Europea.
Autores
Miguel Ángel Abián Pérez
Manuel García Barbero
Kiyanshid Hedjri
Realización técnica
Ricardo Sáiz Mauleón
Editado por
AIDIMA
Instituto Tecnológico del Mueble, Madera, Embalaje y Afines
Calle Benjamín Franklin, 13. Parque Tecnológico.
46980 Paterna. (Valencia)
ISBN -10 84-95077-53-1
ISBN -13 978-84-95077-53-0
© 2012 Copyright AIDIMA. Prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos de esta publicación sin autorización del editor.

3. Por sus buenas prestaciones mecánicas y a las empresas valencianas a ese sector, con A lo largo de la historia, la Comunidad
su baja densidad, la madera se ha utilizado el fin de mejorar sus oportunidades de Valenciana ha sabido extraer lo máximo de
desde hace miles de años para construir reciclaje en nuevos campos industriales y la madera en la construcción, como
estructuras. Sin embargo, desde la de internacionalización. El objetivo demuestra la existencia desde el siglo XIII
industrialización, la madera aserrada ha ido fundamental de AIDIMA desde su creación de uno los gremios de carpinteros más
perdiendo terreno como material es la transferencia a las empresas valencianas antiguos de Europa. Con enfoques como
constructivo conforme ha aumentado el uso de conocimientos y tecnologías derivados los que propone la guía, la industria
de materiales tecnológicos como el acero de proyectos de I+D, para que éstas mejoren valenciana de la madera en construcción
y el aluminio. Debido al gran desarrollo su competitividad, desarrollen productos y puede revivir mediante la I+D+i y la calidad.
científico-técnico actual de la madera como procesos innovadores y de alto valor A partir de sistemas muy tecnificados y
material de ingeniería y arquitectura, se está añadido, accedan a nuevos nichos de prefabricados, como los expuestos en la
empezando a producir un cambio conceptual mercado e internacionalicen sus actividades. guía, puede conseguir tanto una potente
de su uso y muchos ingenieros y arquitectos proyección en todos los mercados del área
Esta guía técnica constituye una iniciativa
están descubriendo que ésta supera en mediterránea como un aumento y
destinada a difundir las novedosas y enormes
prestaciones técnicas a muchos materiales optimización del uso en construcción de
posibilidades que la madera ofrece para
comúnmente utilizados ahora (hormigón, este material sostenible y técnicamente
estructuras orgánicas y paramétricas, que
acero, plásticos). Este desarrollo técnico avanzado.
no serían técnica o económicamente viables
requiere aún mucha investigación para
con otros materiales. La guía representa, Miguel Ángel Abián, responsable del Dpto.
aprovechar al máximo las prestaciones de
por tanto, una documentación única que de Tecnología y Biotecnología de la Madera
este material, sobre todo cuando está en
puede servir de orientación de futuro para de AIDIMA, ha sido el coordinador y director
conjunción con otros materiales.
arquitectos, ingenieros, empresas técnico del proyecto de I+D durante sus
Además de las excelentes prestaciones constructoras, empresas montadoras y para tres años de duración. En este tiempo ha
físico-mecánicas de la madera, también muchos técnicos especialistas que realizan contado con la colaboración de un excelente
presenta múltiples ventajas su ejercicio profesional en torno al hábitat. equipo de trabajo, que se encuentra formado
medioambientales (materia prima renovable por especialistas de la arquitectura y del
La guía se presenta con una estructura
derivada de una gestión forestal sostenible, sector de la madera. Sus resultados, junto
clara y sencilla que permite al lector obtener
reciclabilidad y gestión integral de recursos, con los procesos y tratamientos
una visión resumida y rápida de la
fijación de CO2, baja contaminación en sus desarrollados en AIDIMA a partir de
metodología para desarrollar prototipos
procesos de transformación, etc.) y estéticas investigaciones y ensayos sobre materiales
virtuales de estructuras, con el sistema
(gran diversidad de especies, sensación de y estructuras, han servido para la redacción
universal estructural paramétrico
calidez). de esta guía.
desarrollado en el proyecto. En aras de
En un entorno de crisis económica, para conseguir un texto útil para los muchos
muchas empresas del sector valenciano de subsectores a los que va destinada la guía, Para visializar con más detalle el desarrollo
la madera en todos sus subsectores resulta se ha optado por la brevedad y por un del proyecto pueden visializar el video
imprescindible renovar las estrategias vocabulario no excesivamente técnico. alojado en Youtube titulado “Sistemas
empresariales e industriales. Hay que constructivos y estructurales mixtos de madera
En la guía se plasma un ejemplo de
reinventarse haciendo uso de la innovación, laminada encolada AIDIMA”, con la dirección:
vanguardia en I+D en construcción con
que como Jano tiene dos caras: una mira http://www.youtube.com/watch?v
madera y se presentan algunos enfoques
hacia el pasado (puertas, ventanas, =PkoPWFsO994
que dominarán en el futuro la arquitectura.
revestimientos) y otra hacia el futuro
Esta disciplina se encuentra ahora
(madera modificada, arquitectura orgánica).
explorando formas innovadoras y
Hasta ahora, las empresas valencianas de la
revolucionarias de afrontar problemas
madera no han potenciado suficientemente
técnico-arquitectónicos que difícilmente
el sector del uso estructural de este material,
pueden resolverse con sistemas
pese a contar con una tradición histórica
constructivos convencionales, en un entorno
de excelencia en ello.
de incremento exponencial en las exigencias
Con proyectos de I+D como el que ha de prestaciones a los edificios. Este
dado lugar a esta guía técnica y con las documento constituye, por tanto, una fuente
actividades de difusión que AIDIMA de información para las empresas y
desarrolla continuamente en el ámbito de profesionales interesados en los
la construcción de madera, se busca atraer mencionados enfoques.

4. Los autores
Miguel Ángel Abián Pérez Manuel García Barbero Kiyanshid Hedjri
Licenciado con grado en Ciencias Físicas Arquitecto Arquitecto
Obtuvo la suficiencia investigadora en el Dpto. Cursó estudios de arquitectura en ETSA- Estudió arquitectura en la Universidad Técnica
de Física Aplicada de la Universidad de Valencia Sevilla, RWTH-Aachen, TU-Berlín y TU-Graz. de Viena con una especial atención al
con una tesina sobre electromagnetismo. Está especializado en arquitectura bioclimática urbanismo y al uso del parametricismo,
Realizó varios cursos de doctorado por la TU-Graz y desarrolla una actividad basándose en las teorías de la arquitectura
relacionados con electromagnetismo, profesional muy centrada en la construcción crecida y no planeada y en su comparación
electrónica, semiconductores y cristales con madera y la eficiencia energética de la con la naturaleza.Trabajó durante los estudios
fotónicos. Ha recibido becas del IMPIVA y de edificación. Ha cursado estudios de máster como tutor en el instituto de viviendas de la
la Universidad Politécnica de Valencia. Es Máster orientados a la construcción con madera en Facultad de Arquitectura. También cursó
estadounidense en UML y Java. la Universidad austriaca de Linz y el máster estudios en Barcelona y Múnich sobre los
Se incorporó en 1998 a AIDIMA, donde ha de ingeniería de la madera de la Universidad temas de “Pasivhaus” y de programas
participado como investigador en 23 proyectos de Santiago de Compostela. informáticos para la construcción con madera.
de investigación nacionales e internacionales
Ha colaborado en diferentes estudios de Ha colaborado después de la carrera en varios
relacionados con madera en construcción,
biosensórica, bioelectrónica, arquitectura en Berlín, Graz, Viena, Murcia y estudios de arquitectura en Viena y Barcelona,
telecomunicaciones, visión artificial y web Almería. También ha desarrollado proyectos donde ganó como colaborador varios
semántica; así como en la Red de Excelencia que abarcan la rehabilitación de estructuras concursos arquitectónicos de importancia.
de la Comisión Europea INTEROP 2003- de madera en edificios religiosos y civiles, la Desde 2007 ejerce como arquitecto
2007. El año 2006 estuvo cuatro meses como construcción en nueva planta con un sistema autónomo enfocado en la arquitectura
investigador invitado en el departamento constructivo energéticamente muy eficaz en bioclimática y paramétrica. El punto central
Lehrstuhl für Messsystem und Sensortechnik entramado ligero de madera y la recuperación de su labor profesional es la combinación de
de la Universidad Politécnica de Munich (TUM), de un edificio del siglo XVIII utilizando sistemas la arquitectura bioclimática con nuevas
donde colaboró en el desarrollo de nuevos prefabricados en contralaminado con destino tecnologías del diseño y tecnología informática
métodos para la detección de defectos en hostelero para una certificación energética para la optimización del resultado. Colabora
superficies acabadas y en el diseño e de clase A. con AIDIMA desde el año 2009 en proyectos
implementación de sistemas distribuidos de Desde el año 2006 viene desarrollando un de I+D relacionados con la búsqueda de
sensores para el sector del automóvil y de trabajo de colaboración muy estrecha con soluciones innovadoras para la construcción
energías renovables. En 2007 recibió un premio AIDIMA en el desarrollo de nuevas industrializada y modularizada con madera
BANCAJA-UPV por un proyecto final de perspectivas técnicas para la aplicación de la mediante nuevas tecnologías.
carrera relacionado con la calidad interna de madera en la construcción, mediante diferentes
la madera. En 2009 recibió el premio proyectos de investigación, como el reflejado
internacional Schweighofer Innovation Prize en la presente guía. Desde el año 2005 es el
-el premio más prestigioso en el sector forestal consultor técnico para Proholz Austria en
y de la madera- por su aportación al desarrollo España y es responsable de la generación y
de nuevas tecnologías de evaluación no
publicación de diversos documentos técnicos
destructiva de la madera en construcción.
Actualmente es Responsable del y divulgativos, del desarrollo de la versión en
Departamento de Tecnología y Biotecnología castellano de dataholz.com y de cltdesigner.at;
de la Madera y del Área de Construcción de así como de la organización de seminarios
Madera. Es coautor de 7 libros y guías técnicas técnicos por toda la península, de la
relacionadas con el uso de la madera en la organización de los nuevos Impulsos Proholz
construcción y la visión artificial. También ha y de la coordinación de otras actividades con
publicado varios artículos científicos en revistas socios de Proholz en España.
como IEEE Transactions on Microwave Theory
and Techniques; y ha participado como
ponente en congresos y conferencias como
European Congress on Computational
Methods in Applied Sciences and Engineering
e IEEE International Conference on Multisensor
Fusion and Integration for Intelligent Systems,
y en reuniones COST (European Cooperation
in Science and Technology). Ha publicado más
de 22 artículos técnicos en revistas sectoriales.
Es autor o coautor de 6 patentes, algunas de
ellas en trámite. Tres de ellas corresponden a
dispositivos y métodos para detectar la
biodegradación de la madera en construcción.

5. Índice
1. INTRODUCCIÓN 6
1.1. OBJETIVOS Y RESULTADOS DEL PROYECTO
1.2. IMPACTO TÉCNICO DEL PROYECTO
1.3. IMPACTO SECTORIAL Y SOCIO-ECONÓMICO DEL
PROYECTO
2. BIOMIMETISMO Y PARAMETRICISMO 7
2.1. BIOMIMETISMO
2.2. PARAMETRICISMO
3. SISTEMA ESTRUCTURAL PARAMÉTRICO AIDIMA 8
3.1. CONCEPTO DEL SISTEMA.
3.2. ESTRATEGIAS ESTRUCTURALES
4. METODOLOGÍA DE DESARROLLO DE PROTOTIPOS
VIRTUALES CON EL SISTEMA ESTRUCTURAL
PARAMÉTRICO AIDIMA 10
5. CONSIDERACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE
ESTRUCTURAS A PARTIR DE PROTOTIPOS VIRTUALES
DISEÑADAS CON EL SISTEMA ESTRUCTURAL
PARAMÉTRICO AIDIMA 12
6. APLICACIONES PRÁCTICAS DEL SISTEMA ESTRUCTURAL
PARAMÉTRICO AIDIMA 13
7. IMÁGENES Y FOTOGRAFÍAS REPRESENTATIVAS DEL
TRABAJO REALIZADO DURANTE EL PROYECTO DE I+D 15

6. Diseño y construcción de estructuras
Diseño y construcción de estructuras ligeras
ligeras mixtas de madera laminada y vidrio
mixtas de madera laminada y vidrio
1. INTRODUCCIÓN que ofrece la naturaleza ha sido aprovechada diferente en el diseño, control y ejecución de la
por el hombre desde el principio de su evolución. arquitectura e ingeniería. Este futuro pasa por
Durante los años 2009, 2010 y 2011, AIDIMA Este material presenta una estructura totalmente la incorporación de la parametrización en los
ha desarrollado el proyecto de I+D “Desarrollo optimizada en la que diferentes polímeros procesos de diseño industrial y arquitectónico,
de sistemas constructivos mixtos de madera (celulosa, lignina) se complementan entre sí para así como por la incorporación de la
laminada y vidrio para estructuras ligeras de formar una matriz de células y paredes celulares industrialización y la prefabricación más avanzadas
Guía técnica
cubierta”. Las tres anualidades del proyecto han que admiten una gran resistencia en relación para lograr una optimización y previsión fiable
sido financiadas por el IMPIVA (Instituto de la con su baja densidad. Además, tiene una buena de los recursos.
Mediana y Pequeña Industria Valenciana). El resistencia al fuego.
proyecto ha sido cofinanciado por fondos FEDER La investigación en el aprovechamiento de
(Fondo Europeo de Desarrollo Regional) de la La madera técnica es madera transformada para dimensiones pequeñas de material y la
Unión Europea. conseguir dimensiones, formas y características prefabricación de elementos estructurales de
que en muchos casos resultan imposibles de madera laminada encolada de coníferas
1.1. OBJETIVOSY RESULTADOS DEL PROYECTO conseguir con madera maciza o aserrada. constituyen una oportunidad de generar valor
Este proyecto ha tenido como objetivo general Mediante la madera técnica, pueden superarse añadido para las empresas que trabajan la madera
el desarrollo de una tecnología innovadora de las limitaciones de la madera aserrada para maciza, sobre todo para la empresa auxiliar del
sistemas constructivos integrales mixtos de estructuras de grandes dimensiones y de mueble, que en la actualidad está perdiendo
madera laminada encolada y vidrio laminado cualquier forma. competitividad por la crisis que afecta a este
con chapa de madera para ser utilizados en Maderas técnicas como la madera laminada sector.
estructuras ligeras de cubierta. encolada permiten construir estructuras de una La mencionada prefabricación constituye una
Las conclusiones generales y específicas obtenidas manera estandarizada y con una gran ventaja muy buena alternativa al uso de madera aserrada,
a lo largo de los tres años del proyecto se han en coste respecto a materiales como el hormigón lo cual puede permitir que el subsector
recopilado con un enfoque apropiado para su o el acero, aparte de sus ventajas valenciano del aserrío reciba un nuevo impulso
difusión en los sectores de interés medioambientales (reducción del consumo de innovación. Estas empresas se ubican sobre
(principalmente, arquitectos, diseñadores, energético, reducción de las emisiones de CO2, todo en zonas de interior de la Comunidad
empresas de madera, chapa y vidrio) y para el estímulo para la gestión forestal). La madera Valenciana; así que los resultados obtenidos
público en general. A partir de dichas técnica es una inmejorable elección tanto para pueden contribuir al desarrollo industrial en
conclusiones se ha preparado esta guía técnica la arquitectura orgánica -que simula formas zonas rurales, y por lo tanto en áreas geográficas
para el diseño y construcción de estructuras naturales y promueve la armonía entre el hábitat
con problemas socioeconómicos estructurales.
ligeras mixtas de madera laminada y vidrio humano y el mundo natural- y la arquitectura
laminado. paramétrica -cada vez más popular y reconocida, También el sector de la chapa de la madera,
y que es posible por las nuevas tecnologías muy concentrado dentro de España en la
El principal resultado del proyecto, en el que se informáticas de diseño automático-. Comunidad Valenciana, tiene muchas dificultades
centra esta guía, es el Sistema Estructural por la caída de producción de muebles. El uso
Paramétrico AIDIMA (SEPA) para sistemas La creación de una metodología completa de
diseño, construcción y prefabricación de de chapa de madera como elemento intermedio
constructivos mixtos, que constituye el resultado en laminados de vidrio abre una gran
conceptual del análisis de tres campos: la técnica estructuras ligeras orgánicas hechas con madera
laminada y vidrio laminado de chapa de madera oportunidad para dar un muy alto valor añadido
estructural del momento, el diseño arquitectónico
constituye una novedad absoluta con respecto a esta industria muy orientada al mobiliario, lo
actual y las tendencias de éste en el futuro.
al estado del conocimiento de la construcción cual permitiría diversificar en producto y en
Considerando en detalle estas tendencias actuales
en madera, tanto más relevante cuanto que en mercados, contribuyendo así a la mejora de la
y sus posibles consecuencias futuras, se ha
el proyecto se han involucrado arquitectos y competitividad de las empresas y a la creación
desarrollado una aproximación ingeniero-
empresas europeas de prestigio en el campo de puestos de trabajo, basados en la
industrial compatible que se anticipe a la técnica
de la construcción en madera. infraestructura industrial existente y en la
y diseño actual, de manera que el sistema
innovación derivada del proyecto.
desarrollado pueda incluirse en algunas En el caso del vidrio, las posibilidades que ofrece
tendencias arquitectónicas todavía incipientes, el uso de chapas de madera dentro del vidrio También la industria valenciana del vidrio puede
pero que tendrán gran relevancia en las próximas resultan también muy innovadoras e interesantes. salir reforzada con los resultados de este proyecto
décadas. En concreto, pueden lograrse efectos llamativos de I+D, al integrarse en un sector estratégico
Los objetos, productos y estructuras que se mediante el uso de chapas tan finas que sean como la madera. La cooperación entre empresas
diseñan y construyen dependen tanto de la casi translúcidas. Con ellas puede obtenerse un de la madera y del vidrio en el campo de la
potencia de las herramientas de diseño como medio muy interesante de mitigación lumínica construcción resulta altamente innovadora en
de la capacidad tecnológico-industrial existente en muros cortina y también un efecto de la Comunidad Valenciana.
para su producción. La realidad virtual simulada, superficie retroiluminada, bien sea con luz natural Los resultados del proyecto pueden potenciar
cada vez más potente y eficaz tanto en el de día o con luz artificial de noche. también en la Comunidad Valenciana tecnologías
software como en el hardware, abre nuevas vías Existen infinidad de aplicaciones que justifican el innovadoras de construcción sostenible basada
para plantear la resolución de problemas antes esfuerzo investigador dirigido hacia la obtención en madera, así como la eficacia energética en
imposibles de abordar, con una seguridad técnica de sistemas constructivos en los que la madera las construcciones. Asimismo, son una vía para
hasta ahora insospechada. y el vidrio trabajen conjuntamente.Vidrio y madera que las empresas valencianas aprendan nuevas
El SEPA constituye una fusión de los avances en tienen características opuestas que, si consiguen técnicas para prefabricar y montar estructuras
realidad virtual simulada con los desarrollos equilibrarse, aportan la posibilidad de lograr un de madera con forma orgánica, a fin de establecer
tecnológicos de la madera como material balance interesante en el que estos materiales nuevas líneas de negocio y adelantarse a las
avanzado, de manera que se ha obtenido un se compensen y complementen entre sí. necesidades de los arquitectos y de sus clientes.
solo sistema versátil que permite nuevas formas 1.3. IMPACTO SECTORIAL Y
de diseñar y construir. SOCIOECONÓMICO DEL PROYECTO
1.2. IMPACTO TÉCNICO DEL PROYECTO Con el SEPA, los sectores españoles de la madera,
En el sistema SEPA tiene un papel crucial la el vidrio y la construcción se suman a la
madera, que como principal material estructural imparable realidad de una tendencia de futuro
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