ESTRUCTURAS II FAU - UNNE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN EN CURSO ACREDITADOS:

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1 ESTRUCTURAS II FAU - UNNE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN EN CURSO ACREDITADOS: 1. Código SGCyT-UNNE: "PI-747/03": "Arquitectura inteligente sustentable en el NEA: desarrollo de criterios de diseño para la edificación arquitectónica según análisis de ciclo de vida y según balance energético anual ". Director: Arq. Guillermo José JACOBO. Período: 01/X/ /IX/2006. Palabras claves Diseño Tecnológico - Tecnología de la Construcción - Ecología Medio Ambiente Materiales de la construcción Balance Energético en la Edificación Análisis del Ciclo de Vida - Sustentabilidad.- El proyecto busca promover el desarrollo de conocimientos (generales y particulares) sobre tecnología industrializadas y prefabricadas de la construcción para obras de Arquitectura, para desarrollar tecnologías de la construcción alternativas y válidas a las tecnologías tradicionales utilizadas normalmente en el NEA, pero con la característica principal de ser sustentables en cuanto a los consumos energéticos anuales y al impacto ambiental de sus componentes constructivos en el ciclo de vida: obtención, elaboración, producción, comercialización, uso, mantenimiento, reciclado y eliminación. El uso de tecnologías de la construcción amigables al medio ambiente (ecológicas) y con uso racional de la energía (optimizados energéticamente), como algunos ejemplos singulares de los denominados internacionalmente como Edificios Inteligentes, permitirán generar nueva alternativas constructivas, pero que contemplen aspectos de la realidad del Nordeste de Argentina (NEA): económicos, recursos naturales, productivos, comerciales y culturales con respecto a su utilización en el NEA, también durante su ejecución, su tiempo de vida útil y su reciclado o eliminación. Por esto, se incorporará tanto en el campo del diseño arquitectónico, como así también en el de diseño tecnológico-constructivoestructural, las variables climáticas-económicas-energéticas-ecológicas-toxicológicas como factor de diseño, de manera de armonizar condicionantes de diseño en diferentes objetos arquitectónicas síntesis (temáticas arquitectónicas), con condiciones innatas de eficiencia de consumo energético, ambientalistas y ecológicas según análisis de ciclo de vida de dicha tecnología. Esto tiene por objetivo general el desarrollo de una tecnología de la construcción alternativa y válida con respecto a la tecnología de la construcción convencional o tradicional que se utiliza actualmente en la región NEA de manera de propender a una reducción sustancial de las patologías constructivas, de elevar la calidad medioambiental de los espacios construidos y de reducir los costos sin detrimento de la calidad constructiva y de reducir los consumos energéticos de la edificación. Como objetivos generales se tienen: Desarrollo de conocimientos sobre tecnologías de la construcción optimizada energéticamente para la aplicación en Equipamiento Arquitectónicos de interés social en el NEA; Desarrollo de conocimientos sobre tecnologías de la construcción ecológicas según análisis de ciclo de vida para la aplicación en Equipamiento Arquitectónicos de interés social en el NEA; Capacitación de recursos humanos de la región NEA para actividades con tecnologías constructivas con características ecológicas y optimizadas energéticamente;

2 2. Código SGCyT-UNNE: "PI-012/05": "Patologías en las edificaciones arquitectónicas del NEA. Elaboración de Metodologías de Análisis y Propuestas de intervención". Director: Arq. Guillermo José JACOBO. Período: 01/IV/ /III/2008. Palabras Claves Diseño Tecnológico - Tecnología de la Construcción - Calidad - Condiciones de Habitabilidad - Mantenimiento - Evaluación, y Optimización Constructiva.- Se propone: Desarrollar conocimientos sobre problemas tecnológico-constructivos característicos de la estructura y de la envolvente de edificios de vivienda ya sea de tipología unifamiliar, (contemplando aspectos sociales, económicos, productivos, comerciales, tecnológicos y ecológicos), y los diferentes tipos de materiales que intervienen en las estructuras (madera, acero, hormigón armando, etc.), evaluando la necesidad de mejorar los niveles de análisis durante las etapas de diseño tomando cuenta los efectos del paso del tiempo y el contexto (suelos, vegetación, clima, situación de edificaciones vecinas, etc.), para evitar patologías y obtener condiciones de confort y uso racional de los recursos y establecer pautas, desde la adecuación del diseño estructural tecnológico, que contribuyan a lograr edificios durables y más adaptados a las condicionantes locales durante la etapa de uso o durante su etapa de servicio, a través de una adecuada materialización conjuntamente con un correcto control de las diferentes etapas del proceso de construcción y uso del objeto arquitectónico y proponiendo recomendaciones de diseño que permitan atenuar o corregir los puntos conflictivos. Fomentar propuestas de procesos transformadores de la calidad de acuerdo a la realidad social y tecnológico - ambiental de la construcción de la región, tendientes a la optimización del diseño estructural de edificios de vivienda, la vivienda en general. Propender al mejoramiento de la calidad del hábitat del hombre considerando al Diseño Tecnológico Constructivo como factor generador básico y materializante del objeto arquitectónico. A este efecto se incorporarán, tanto en el campo del diseño arquitectónico como también en el tecnológicoconstructivo, las variables climáticas, económicas y energéticas y sus relaciones con el factor estructural, de manera de armonizar estos condicionantes del diseño con las condiciones de eficiencia energética, ahorro energético y los factores medioambiental y ecológico, tanto en la ejecución y como en la vida útil del edificio. Desarrollar herramientas para su difusión y aplicación que permitan el estudio y evaluación de los casos, a fin de permitir establecer conclusiones. Generar un impacto sobre la sociedad académica e institucional que incluya la generación de capacidad de autogestión en los destinatarios y el efecto multiplicador de la actividad de la Universidad. Fijar criterios ecológicos y sustentables para un mejor aprovechamiento y explotación de los recursos disponibles (humanos y materiales) de la región NEA. Como consecuencia, se espera alcanzar los siguientes objetivos generales: 1. Desarrollo de una tecnología de la construcción optimizada; 2. optimización de equipamientos Arquitectónicos de interés social en áreas urbanas y rurales del NEA; 3. revalorización de los recursos de la región NEA como fuente de materias primas y recursos humanos capacitados; 4. Determinar criterios de desempeño de la edificación para la construcción de equipamientos de interés social de acuerdo a los problemas típicos detectados. 5. Definir indicadores de desempeño de la edificación para la construcción de equipamientos de interés social de acuerdo a las variables determinadas. 6. Adecuar y elaborar una metodología apropiada para la Región NEA que permita la evaluación cualitativa de la construcción en su etapa de uso. 7. Capacitación de recursos humanos en la región NEA para actividades constructivas tanto para las áreas de construcción como para el mantenimiento; Estos instrumentos se organizarán a partir de toda la información obtenida en trabajos precedentes y se

3 incorporarán aquellas que se presentan como nuevas, constituyéndose en una herramienta eficaz para: a) El análisis y evaluación de los productos construidos desde el enfoque de su desempeño en uso. b) La actuación o intervención en equipamientos de interés social: la evaluación del desempeño posibilitará la toma de decisiones para la intervención a fines de la rehabilitación y/o el mantenimiento edilicio, para que la intervención perdure durante la vida útil del edificio asegurando rangos de confort y habitabilidad. Para: La mejora de las edificaciones deterioradas ejecutadas por operatorias oficiales. El mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes. Recordemos que tanto la conservación del parque habitacional o partes que lo componen, como la prevención del deterioro prematuro, responden a dos objetivos principales: uno económico, que implica proteger las grandes inversiones aplicadas en su construcción; y el otro social, que es garantizar la calidad de vida proyectada para sus habitantes. 3. Código SGCyT-UNNE: "PI-013/05": Optimización higrotérmica-energética de edificios en altura mediante correcciones de puentes térmicos en su envolvente estructural-constructiva.". Director: Arq. Guillermo José JACOBO. Co-Directora: Arq. Herminia María ALÍAS. Período: 01/IV/ /III/2008. Palabras Claves Diseño tecnológico estructural; edificios en torre; envolvente estructura; rendimiento higrotérmico energético; puentes térmicos; ahorro energías convencionales El proyecto busca desarrollar conocimientos sobre características térmicas de la estructura y la envolvente de edificios en torre, evaluando la necesidad de mejorar los niveles de aislación para obtener condiciones de confort y uso racional de la energía tomando en cuenta la variación de la temperatura superficial y el impacto de los puentes térmicos, para establecer pautas, desde la adecuación del diseño estructural tecnológico, que contribuyan a lograr edificios más adaptados al clima local durante su etapa de servicio, a través de una adecuada materialización, proponiendo recomendaciones de diseño que permitan atenuar o corregir los puentes térmicos. Objetivos específicos 1. Perfeccionar la Base de Datos ya realizada de tipologías de edificios en altura (y las opciones de reingeniería de los mismos propuestas por alumnos de la cátedra Estructuras II en su Trabajo Final de Diseño Estructural, entre los años 1999 y 2004) materializados en las ciudades de Resistencia y Corrientes en las últimas décadas, en sus aspectos de resolución del diseño estructural; resolución tecnológica constructiva; resolución situacional (implantación) y resolución relacional funcional (tipología, forma y distribución interior). Este perfeccionamiento de la Base de Datos mencionada podría incluir la preparación de una página Web de la misma para su puesta en red y con ello la llegada y constitución en fuente de consulta y divulgación académico científica y técnica de las actividades de la cátedra. 2. Conocer y catalogar ventajas, prestaciones, rendimiento y aplicaciones de diferentes programas específicos de simulación computacional, tanto para la modelización y predicción del consumo energético de los edificios, como del comportamiento de puentes térmicos verticales y horizontales del cerramiento vertical de los mismos. 3. Relevar y catalogar los materiales disponibles en el mercado comercial regional para la corrección de puentes térmicos y heterogeneidades causadas por el sistema estructural de un edificio y para la materialización de los cerramientos de edificios en altura. 4. Adquirir destreza en la aplicación de normativa de habitabilidad vigente (normas IRAM) a las situaciones de encuentros característicos definidos en los edificios, para una evaluación de su comportamiento higrotérmico (análisis de coeficiente de transmitancia térmica en muros; análisis del factor de ganancia solar en los componentes expuestos de la envolvente; verificación del riesgo de condensación superficial e intersticial en muros).

4 5. Proponer resoluciones alternativas de aislaciones en los encuentros muro / suelo (y/o entrepiso); muro / estructura; suelo (y/o entrepiso) / estructura, de los edificios de nuestra zona, que satisfagan las condiciones mínimas suficientes de habitabilidad higrotérmica que permitan, al menos, evitar o corregir los puentes térmicos y el riesgo de condensación superficial. El presente proyecto de investigación se inscribe en el campo de las necesidades y demandas institucionales definidas por la FAU UNNE (Res. Nº 264/03; C.S.; Anexo) como Desarrollar, adaptar, experimentar y perfeccionar métodos, técnicas, sistemas y productos aplicables al diseño arquitectónico y al planeamiento urbano. Como origen y fundamento del mismo se plantea el hecho de que el principal inconveniente de los edificios en altura radica en su alto consumo de energía y su alta exposición a los factores climáticos, agravado todo esto cuando el diseño no toma en cuenta el clima del sitio de emplazamiento. El objetivo del plan de trabajo es aplicar procedimientos de indagación, análisis, simulación y verificación a unidades de análisis definidas (edificios en altura de gran representatividad construidos en las ciudades de Corrientes y Resistencia), con el objeto de obtener datos de comportamiento higrotérmico del conjunto y de su desempeño energético según distintas variables de diseño tecnológico y de su estructura resistente, que orienten a la determinación de pautas, desde la adecuación del diseño estructural tecnológico, que contribuyan a lograr edificios más adaptados al clima local durante su etapa de servicio, a través de una adecuada materialización, proponiendo recomendaciones de diseño que permitan atenuar o corregir los puentes térmicos 1, teniendo en cuenta que tanto para verano como para invierno son indispensables no sólo aislaciones eficientes, sino la eliminación o corrección de dichos puentes térmicos a través de técnicas y disposiciones tecnológicas adecuadas, especialmente si de la envolvente de grandes edificios en altura con importantes secciones de hormigón armado como estructura portante se trata. Por otra parte, los sistemas constructivos vigentes para la materialización de la envolvente de edificios en torre en nuestra región, y específicamente en las ciudades de Corrientes y Resistencia, está representado casi con exclusividad por la mampostería de ladrillos cerámicos huecos o por bloques de hormigón. La estructura de HºAº de dichos edificios representa generalmente importantes puentes térmicos crónicos en sus uniones con la mampostería y en las uniones con las losas de los entrepisos. La evolución de las estructuras portantes en edificios ha llevado a la desaparición de los antiguos muros portantes de gran espesor (compuestos por diversos esquemas combinados de mampostería de ladrillo) que servían a su vez de cerramiento, cumpliendo sobradamente las exigencias de aislamiento higrotérmico para interiores. Paralelamente, las estructuras de hormigón han alcanzado formas aporticadas de grandes luces y grandes alturas, desempeñando la misión resistente de las viejas mamposterías portantes. Se llega así a las soluciones actuales en las que el cerramiento cobra un papel exclusivo acorde con su nombre (cerrar el edificio y aislarlo del exterior). Pero condicionantes técnico-económicos hacen que las fachadas de cerramiento de edificios en altura en estos casos hereden una serie de particularidades desde el punto de vista higrotérmico, como son: Las necesidades formales y estéticas para superficies exteriores continuas hacen que frecuentemente la hoja exterior vuele ligeramente sobre el extremo de los entrepisos, permitiendo así cubrir con revestimientos el frente de éstos, realizando el mismo esquema sobre las columnas o pies de pórticos de la fachada. Por otro lado, los frentes de la estructura, (columnas, vigas y losas), revestidas, constituyen un verdadero punto débil que se extiende en una trama reticulada por toda la fachada. Estas superficies no aisladas forman puentes térmicos al interior (que no suelen considerarse para los cálculos del coeficiente de transmitancia térmica); puentes acústicos; así como posibles "puentes húmedos", esto es, puerta de entrada de humedades. Asimismo la estabilidad de estos revestimientos queda confiada exclusivamente a la adherencia. Según trabajos de investigación consultados y experiencias internacionales, existen áreas dentro del consumo de energía de los edificios donde se puede producir un sustancial ahorro. La inclusión de aislación térmica y la corrección de heterogeneidades y discontinuidades en la envolvente de un edificio puede ahorrar un importante porcentaje de la energía que se utiliza para acondicionar los ambientes del mismo. Según ciertas investigaciones, el efecto de los puentes térmicos reduce la resistencia térmica de un cerramiento en un 38%. 1 Heterogeneidades de una pared u otro componente constructivo, que ocasionan un mayor flujo de calor a través de los mismos, favoreciendo así la condensación superficial.

5 El panorama anteriormente expuesto, puede traducirse como un importante veto de la construcción actual de edificios en altura, que posee cierta inercia a conservar sistemas de ejecución que no contemplan la solución a ciertas situaciones de falta de ajuste como las descriptas. No obstante, el mercado ofrece otras alternativas para la ejecución de cerramientos (prefabricados de hormigón, materiales plásticos, aluminios, etc.), que constituyen toda una fuente de recursos para solucionar las unidades de fachada, sin que ello suponga necesariamente un incremento económico final. Pero no se trata simplemente de la aplicación indiscriminada de nuevos productos, sino de un estudio desde el diseño estructural mismo, de las posibilidades de corrección de las discontinuidades generadas, cualquiera sea el material de fachada empleado para los cerramientos. Por ello en este trabajo se propone, en base al análisis sistematizado de edificios en altura con diferentes funciones y tipologías construidos y/o diseñados por alumnos de la Cátedra Estructuras II en su Trabajo Final Integrador de Diseño Estructural, verificar los procesos básicos para el diseño de edificios en altura incorporando criterios bioclimáticos, así como verificar el comportamiento higrotérmico de estos edificios mediante simulaciones a realizarse con programas específicos para el análisis de puentes térmicos y/o mediante procedimientos de cálculo manuales estipulados por la normativa IRAM vigente a nivel nacional (aunque muy poco usada con carácter imperativo en las construcciones regionales). La investigación sobre características térmicas de las resoluciones de estructura y cerramientos de edificios en torre evaluará la necesidad de mejorar, tanto los niveles de aislación como las técnicas constructivas y sistemas tecnológicos de corrección de heterogeneidades, para obtener condiciones de confort y uso racional de la energía tomando en cuenta la variación de la temperatura superficial representada por el impacto de los puentes térmicos. El concepto central que se intentará desarrollar está referido a que la optimización del rendimiento higrotérmico y por ende energético de una construcción puede impulsarse a través del diseño estructural de la edificación y un estudio pormenorizado de los principios de corrección de los puentes térmicos (heterogeneidades o discontinuidades) representados por el sistema estructural de un edificio, tema éste que es frecuentemente descuidado en la etapa de diseño, ya que la mayor parte de las verificaciones higrotérmicas que se efectúan, cuando se efectúan, omiten el tema de los puentes térmicos, así como el de las pautas de diseño estructural que pueden aportar beneficios al comportamiento higrotérmico y energético deseado. No existen estudios de estas incidencias de los sistemas estructurales y los comportamientos higrotérmicos que imponen al edificio, ni parámetros universalmente generalizados como indicadores, por lo que una interesante tarea consistiría en poder arribar a una definición tentativa de pautas y parámetros que puedan ser empleados para estimar el comportamiento higrotérmico a partir del planteo estructural y el consecuente planteo del cerramiento envolvente de edificios en altura.