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May 26, 2023

Un equipo de investigación rediseña la forma de los suelos para reducir el uso de hormigón en un 75%

Descrita como un "trampolín" en los esfuerzos de la industria por descarbonizar, la técnica estructural experimental ha sido elaborada por las universidades de Bath, Cambridge y Dundee. De acuerdo con la

Descrita como un "trampolín" en los esfuerzos de la industria por descarbonizar, la técnica estructural experimental ha sido elaborada por las universidades de Bath, Cambridge y Dundee.

Según el equipo, compuesto por ingenieros, matemáticos y expertos en fabricación, el nuevo piso de estilo abovedado utiliza un 75 por ciento menos de concreto que un piso de losa plana tradicional y un 60 por ciento menos de carbono en su construcción, pero aún así puede soportar la misma carga.

En el laboratorio NRFIS del departamento de ingeniería civil de la Universidad de Cambridge se ha instalado una demostración a escala real de 4,5 mx 4,5 m del suelo de capa delgada. La estructura curva está cubierta por paneles de suelo elevado estándar para crear una superficie nivelada.

El proyecto de investigación de tres años Acorn (automatización de la construcción de hormigón) está respaldado y financiado por UKRI (Investigación e Innovación del Reino Unido).

Paul Shepherd, lector del departamento de arquitectura e ingeniería civil de Bath e investigador principal de Acorn, dijo: "Dado que el hormigón es el material más consumido en el mundo después del agua, y su producción contribuye con más del 7 por ciento de las emisiones globales de CO2, la forma más fácil de La construcción para comenzar su viaje hacia el cero neto es utilizar menos hormigón.

"Esa ha sido la fuerza impulsora detrás de este proyecto, que esperamos pueda marcar una gran diferencia en el impacto de la construcción".

Actualmente, la mayoría de los pisos de los edificios utilizan losas planas gruesas de concreto sólido, que dependen de una gran cantidad de refuerzo de acero para permitirles resistir la tensión.

Shepherd dijo que la nueva técnica no requería soportes adicionales y que las columnas y cimientos podrían en realidad ser "significativamente más pequeños" dado que habría "aproximadamente una cuarta parte del concreto en comparación con una losa sólida".

Le dijo al AJ: 'Hay algunos tirantes entre las columnas para evitar que los arcos se expandan. Pero el carbono incorporado se compensa con creces con la reducción del hormigón y la eliminación de las barras de refuerzo.'

Cuando se le preguntó si la forma arqueada afectaría la altura y el diseño del edificio, Shepherd respondió: "No vemos el piso elevado como un "espacio perdido".

'Muchos edificios de oficinas tienen un piso elevado para los servicios con fácil acceso, y nosotros acabamos de comprar un sistema de piso elevado estándar con patas ajustables en altura. Diseñamos la carcasa para asegurarnos de que pueda colocar un conducto de aire de 30 cm debajo a lo largo del borde.'

Y añadió: "Se podría decir que, debido a que pesa mucho menos, en realidad se podría construir más alto si la resistencia de los cimientos fuera el factor limitante".

Sin embargo, la nueva forma sería más complicada de hacer usando encofrados tradicionales, por lo que el equipo ha desarrollado, en paralelo, un molde adaptable automatizado y un sistema robótico de proyección de concreto que se puede usar en una fábrica externa.

Además de esto, el equipo también ha creado un software personalizado para optimizar perfectamente los pisos para un diseño de edificio determinado y controlar el sistema de fabricación automatizado para producirlos.

Como el piso se fabrica fuera del sitio, será necesario transportarlo al sitio y ensamblarlo. El prototipo demuestra cómo se puede hacer esto dividiéndolo en nueve piezas con un sistema de conexión ideado para unir las piezas. Se han incorporado juntas reversibles para permitir desmontar y volver a montar el suelo en otro lugar.

De hecho, se podría construir más alto si la resistencia de los cimientos fuera un factor limitante.

Cada pieza del prototipo solo tardó 30 minutos en fabricarse y todo el piso tardó una semana en ensamblarse.

Shepherd añadió: 'Después de tres años de investigación, es sorprendente ver los frutos de todo nuestro arduo trabajo dominando el laboratorio y atrayendo miradas interesadas de todos los que pasaron. ¡No todos los días puedes aprovechar tu investigación!

"Sólo espero que algún día, pronto, este tipo de edificio fabricado automáticamente con bajas emisiones de carbono se generalice tanto que la gente pase sin darse cuenta".

Acorn ha recibido financiación de Investigación e Innovación del Reino Unido en el marco del programa ISCF Transforming Construction.

En cuanto a los próximos pasos, Shepherd dijo: '[Hemos] recopilado muchas preguntas que aún tenemos que responder, y [sentimos] que se necesita una segunda fase de investigación antes de que pueda ser adoptado por la industria.

'Para ello tenemos una solicitud de financiación del consejo de investigación que se evaluará a principios de abril. Si se financia, investigaremos las conexiones entre los segmentos de la carcasa, una estrategia más optimizada para el refuerzo y mejoraremos las propiedades del material con la fabricación automatizada en mente, además de realizar un paquete completo de trabajo sobre la evaluación del ciclo de vida para recopilar mejores datos sobre el carbono incorporado. reducciones posibles.'

Shepherd también dijo que el equipo también colaboraría con otros en aspectos como fuego, acústica, carga de peatones y resistencia a terremotos.

'¡Nuestro enfoque es abordar [estos problemas] con innovación técnica y no arrojándoles concreto!' él dijo.

Sección transversal a través del suelo prototipo.

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EtiquetasSostenibilidad del hormigón Universidad de Bath