Inicialmente creados para fines aeroespaciales, los materiales basados en tecnología avanzada termoestable, reforzados con fibra, están siendo cada vez más utilizados, no sólo para fabricar elementos constructivos específicos, sino también para cambiar la manera en que los edificios se conciben, diseñan y construyen. A pesar de ser increíblemente resistentes, casi seis veces más fuerte que el acero, los materiales reforzados con fibra son ligeros y fáciles de manejar, permitiendo el diseño de proyectos arquitectónicos de formas complejas pero eficientes.
Conversamos con los expertos de ShapeShift, creadores de ShapeShell, para profundizar en esta tecnología y aprender más sobre cómo podemos aprovechar sus posibilidades en proyectos futuros.
¿Qué es un polímero termoestable y qué tipo de material genera?
En combinación con fibras avanzadas, un polímero termoestable permite la creación de formas orgánicas ligeras. Siendo más ligero que los materiales estructurales tradicionales, ofrece menores costos de transporte e instalación, el cual puede representar hasta el 50% del costo total de los materiales. Un conjunto estructural reforzado con fibra avanzada reduce la dependencia de múltiples contratistas y elimina la necesidad de grúas u otros equipos pesados de elevación, como se requeriría en un sistema equivalente, por ejemplo, de hormigón prefabricado.
Un edificio construido con elementos avanzados reforzados con fibra también puede entregar mayor protección contra los peligros ambientales extremos, como los terremotos, durante los cuales es menos probable que los edificios livianos sufran daños estructurales.
¿Cómo utilizar los materiales reforzados con fibra en la arquitectura?
Hay dos formas de evaluar el futuro de los materiales reforzados con fibra en la arquitectura. La primera es como sustitutos de materiales de construcción tradicionales, mejorando el rendimiento del edificio mediante el reemplazo o la reingeniería de elementos específicos.
En segundo lugar, estos materiales ofrecen posibilidades completamente nuevas para la manera en que se diseñan y fabrican los edificios y las obras de arte público. Entregan nuevas formas de construir en la era digital, mediante la incorporación de tecnologías de diseño 3D y fabricación de moldes CNC.
¿Cuáles son los atributos de los materiales avanzados reforzados con fibra, en comparación con los materiales comúnmente utilizados?
La aplicación de técnicas de fabricación aeroespacial permite a ShapeShell exhibir propiedades estructurales únicas y consistentes que no se pueden lograr con los materiales isotópicos tradicionales. La infusión al vacío de resina implica la colocación de telas de refuerzo en capas en un molde, sellándolas al vacío e introduciendo la resina que se infiltra a través del refuerzo. El resultado es un armazón autoportante moldeado a partir de la forma del molde.
De este modo, los sustratos reforzados con fibra de carbono son casi seis veces más resistentes que el acero, el favorito de la industria, en términos de resistencia a la tracción y distancias de expansión potenciales. Además, tienen un acabado superficial de bajo mantenimiento, una instalación simple, resistencia química a la corrosión y estabilidad dimensional.
Si bien los sustratos avanzados reforzados con fibra son generalmente más costosos que el acero o elementos estructurales equivalentes en valor nominal, su alto costo inicial puede reducirse al considerar el ahorro de costos durante el ciclo de vida del producto.
¿Qué estructuras de apoyo se requieren?
Debido a la ligereza natural del material, la estructura de soporte suele ser mínima.
Costillas y refuerzos pueden incorporarse durante la fabricación del producto para reducir el número de componentes, resultando en una estructura y diseño inteligente. Conexiones de aluminio o acero pueden incorporarse también. La colaboración intensa con el arquitecto y constructor es esencial para lograr un diseño elegante, simple y rápido de instalar.
¿Cuáles son las características técnicas de ShapeShell?
Sus características técnicas incluyen una alta relación fuerza-peso, alta resistencia al impacto, y una baja conductividad térmica.
Estas propiedades son las que inicialmente condujeron a la utilización de estos materiales en la industria aeroespacial y sus entornos hostiles. Además, como material no reactivo y no conductor, las tareas de mantención de estructuras y fachadas, en edificios comerciales o residenciales de alta densidad, se pueden minimizar durante la vida útil del edificio. El material también es reciclable, se puede fabricar con materiales previamente reciclados, es duradero e incorpora una menor huella de carbono debido a su peso ligero.
En relación a su resistencia al fuego, ShapeShell ha sido clasificado según las normas australianas e internacionales (AS: 5113-2016 y BS: 8414, respectivamente) y ofrece una buena oportunidad de personalización.
¿Qué acabados superficiales existen?
Los acabados se pueden personalizar como un acabado de cemento o como un acabado de fluoropolímero, con un nivel de brillo que se mueve entre el 5% y el 80% en todo el espectro de colores. El uso de la tecnología de fluoropolímero en la coloración significa que tanto la capa superior como la matriz subyacente están coloreadas, reduciendo la visibilidad de los 'rasguños' en la superficie. Se puede incluir además una capa anti-graffiti. El sistema en su conjunto ofrece una garantía de 50 años para el sustrato, y hasta de 25 años para el acabado, incluida la retención de brillo. Otros acabados disponibles son los metálicos: estaño, hierro, acero, acero inoxidable, latón y cobre.
Se puede diseñar una forma orgánica ligera y compleja, que no es posible en acero, con un acabado de acero cortén, que envejecerá y se comportará de la misma manera que el material original. Se puede incluir un gran número de formas y la estructura de soporte será mínima debido a su ligereza natural.
Ejemplos construídos
Sistema de balaustrada para emular un acabado prefabricado
Queens Doman, complejo de departamentos multi-residencial
En este edificio, ubicado en 12 Queens Rd, Melbourne VIC, Australia, el arquitecto ha aprovechado el material como un sistema de balaustrada para emular un acabado prefabricado.
El uso de losas post-tensadas levemente permite obtener una solución liviana en sus bordes. La utilización de menos columnas en el edificio dan como resultado más espacio y visibilidad para los departamentos residenciales. Debido a la naturaleza ligera de la solución en su conjunto, los cimientos pudieron soportar un nivel adicional en el edificio.
Una arquitectura dramática y 'deconstruida'
Fachada Edificio Orbis
El resultado de la aplicación de materiales avanzados y elementos diseñados digitalmente, permitió la realización de la fachada del edificio Orbis, ubicada en 99 Palmerston Crescent, South Melbourne VIC 3205, Australia.
Esta fachada presentó desafíos únicos de fabricación y construcción. Trabajando con volúmenes tanto negativos como positivos, la fachada se proyecta dentro y fuera de la estructura del edificio, requiriendo de un material ligero pero de enorme resistencia. El resultado es una cara extraordinariamente dramática y 'deconstruida', que no es posible de realizar con materiales de construcción tradicionales.
