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Proyectos de Investigación

1.    Definición de perfiles de competencias para la formación de expertos en construcción madera.

Integrantes:

Ximena Ferrada; Gonzalo Rodríguez; Philippe Galimard; Marcela Gómez.

Abstract:

La madera no ocupa un lugar preferente en el ámbito de la formación de profesionales y técnicos de construcción en el país. Un levantamiento inicial de información indica que ésta se presenta de forma granular a lo largo de la oferta educativa, con escasa visibilidad. Así, una vía para que la madera ocupe un lugar más relevante como elemento constructivo es contar con una fuerza de trabajo que lo prescriba y que sea capaz de ejecutar los proyectos bajo los estándares requeridos. De esta forma, es necesario determinar cuáles son las competencias asociadas a la construcción en madera, considerando los diversos actores que podrían participar (profesiones, maestros de oficio, investigadores) para evidenciar el proceso constructivo y develar el mapeo de las habilidades necesarias para cumplirlo exitosamente. Así, la investigación busca generar un conjunto de perfiles asociados al modelo de competencias, adaptadas a cada una de las etapas del proceso constructivo, que sirvan para desarrollar nuevos programas de capacitación y de formación de especialistas en construcción en madera. En términos metodológicos el estudio propuesto será de tipo descriptivo de corte transversal. Como técnicas de recolección de información se incluyen entrevistas a expertos (ámbito público/privado), focus group y revisión bibliográfica.


2.    Productos más Sustentables de Madera Chilena.

Integrantes:

Oscar Huerta; Waldo Bustamante; María de los Ángeles Tuca; Philip White; Natalia Caicedo.

Abstract:

Existe una falta de información ambiental sistematizada y a mano sobre la madera, sus productos y otros materiales de construcción en comparación (e.g. hormigón y acero), así como de estrategias de diseño para su uso responsable con el medio amiente.

Se plantea una investigación en base a fuentes secundarias para construir un cuerpo de conocimiento para el CIM que permita conocer y utilizar las cualidades de sustentabilidad de la madera, preparar postulaciones a fondos de investigación competitivos, hacer docencia sobre la madera como material técnicamente idóneo y sustentable, y publicar los resultados.
Se constituye un equipo inter disciplinario e internacional para abordar este estudio con miradas diversas pero convergentes para llevar a cabo esta investigación.


3.   Viviendas Chilenas en Madera: Percepción, Patologías y Nuevos Estándares.

 

Integrantes:

Claudia Valderrama; John Fookes; Fabien Rouault; Jean-Rodolphe Puiggali.

Abstract:

Por muchas décadas la construcción de viviendas en madera se ha focalizado principalmente en sectores vulnerables de la población y para situaciones de emergencia dejando una percepción nacional de la construcción de madera de mala calidad y con varias patologías. Sin embargo, las construcciones de madera son consideradas como confortables y enérgicamente eficientes en varios países como Canadá, Alemania, Francia y los Estados Unidos. Partiendo de ese hecho, el proyecto que se presenta aquí tiene por objetivos principales 1) Identificar las patologías de la viviendas de madera en Chile y relacionarlas con fallas normativas del país, 2).

Proponer estrategias normativas y de políticas públicas a partir de la identificación la brecha entre Chile y otros países internacionales conocidos por la calidad de sus construcciones en madera. A partir de los fondos de apoyo a la formulación de proyectos de investigación del CIM-UC, se redactará en colaboración con el laboratorio I2M de Bordeaux una propuesta para el programa FONDEF Idea en dos etapas investigación tecnológica de interés público considerando que se podría generar nuevos procesos o servicios destinados al beneficio de la comunidad chilena. Finalmente, los resultados esperados al finalizar los dos años de proyecto se enmarcaría en temas de sustentabilidad y de políticas públicas, temas de primera prioridad para el CIM-UC.


4.    Desarrollo de nuevas aplicaciones para la madera estructural Chilena: Exploración de sistemas constructivos para edificios de altura media.

Integrantes:

Arturo Lyon; Paulina Fernández; Hernán Santa María; Gerson Rojas.

Abstract:

La investigación propone clasificar las maderas aserradas de producción estándar a partir de sus propiedades físicas y mecánicas para ampliar su uso en estructuras de edificios de altura media. Para esto se utilizarán modernas técnicas disponibles en Chile de tomografía computarizada de rayos X y test de laboratorios de resistencia estructural para caracterizar detalladamente las maderas.

Tras su clasificación y de acuerdo a los rangos de sus atributos se diseñarán estructuras de edificación en madera por medio de técnicas de optimización topológica y análisis de elementos finitos, que buscan transferir las propiedades activas de resistencia de la madera hacia su uso en edificaciones de altura media (4 a 8 pisos) ampliando las posibilidades constructivas y estructurales de madera aserrada de Pino radiata.

Este proyecto busca establecer el impacto de la clasificación de las piezas de madera para abrir nuevas posibilidades de uso en la construcción de edificios, presentando una alternativa promisoria para definir estructuras óptimas a partir de los atributos del material y para explorar métodos y herramientas de diseño y análisis en que convergen distintas disciplinas asociadas a la madera.


5.    Análisis multicriterio de muros de fachada de madera según contextos geoclimáticos y socioeconómicos de Chile.

Integrantes:

Fabien Rouault; Gonzalo Rodríguez; Leonardo Veas.

Abstract:

Esta investigación busca desarrollar una herramienta de ayuda a la decisión para el diseño de la composición de muros de fachada de madera siguiendo criterios de desempeño. El muro es entendido aquí como un sistema tridimensional que trasciende las características de cada material que lo componen por lo que la herramienta servirá para evaluar el desempeño del muro conjugando tanto la materialidad como la influencia de su disposición en el sistema.

El desarrollo de esta herramienta considera identificar los criterios relevantes para una evaluación holística del desempeño del muro de madera: la estabilidad estructural, la transmitancia térmica, la atenuación acústica, y la permeabilidad.

Asimismo se determinará los parámetros de diseño incidentes en el desempeño de un muro y se seleccionará y probará herramientas de evaluación existentes.

Para lo anterior proponemos una metodología de evaluación acompañada de una herramienta que permite evaluar y comparar distintas soluciones constructivas de madera basada en modelos de análisis de fenómenos físicos y ensayos tanto a la escala del material como a la escala del muro.

El proyecto que corresponde a dos temas de primera prioridad planteados en las bases CIM, Herramientas de diseño y Sustentabilidad será presentado al fondo: “Ciencia Aplicada” de Fondef Idea.


6.    Evaluación y propuesta de modificación de normativa de diseño estructural para la construcción de una edificación de mediana altura en Chile con estructura en madera.

Integrantes:

Hernán Santa María; José Luis Almazán; Juan José Ugarte; Natalia Caicedo; Alexander Fritz; Rafael Riddell Carvajal; Khaled Pasha; Wolfgang Winter.

Abstract:

Con el objetivo de fomentar la edificación en madera en mediana altura (5 o 6 pisos) en el país, se busca evaluar que normativas impiden hoy en día su ejecución y determinar cuáles son el o los sistemas estructurales más eficientes para Chile (marco plataforma, poste y viga, madera maciza o CLT), utilizando la calidad de la madera chilena y las condiciones sísmicas a las cuales sería sometida.

El foco experimental de esta investigación será el sistema de marco plataforma, ya que de acuerdo al estado del arte internacional se demuestra que es posible construir con este sistema hasta 5 y 6 pisos de altura, siendo el sistema más sencillo y donde el país tiene mayor experiencia. Adicionalmente demanda menores costos, y no requiere de tecnologías avanzadas que aún no están suficientemente desarrolladas en el país.

Esto es particularmente relevante para la industria de la construcción en Chile, ya que la edificación en media altura (hasta 5 o 6 pisos) marca una tendencia a nivel nacional. De acuerdo con el informe macroeconómico de la Cámara Chilena de la Construcción, más de un 65% de las nuevas construcciones residenciales en Chile son de departamentos en altura. Por este motivo, encontrar estrategias para atender este mercado con edificaciones en madera, tendría un gran impacto en la industria de la construcción y una mejora en la calidad de vida en nuestras ciudades.

Existe evidencia de que la dificultad de construir en mediana altura en madera aserrada hoy, junto a razones de índole cultural, se debe a las altas exigencias en la normativa, ya que antes de que éstas se implementaran se construyeron edificaciones en madera de más de 5 pisos en Sewell hacia 1910, las cuales aún siguen en pie.


7.    Edificación de mediana altura en madera en Chile: desarrollo de modelos innovadores de “muros
envolventes” ecológicamente sustentables y económicamente viables.

Integrantes: 

Juan José Ugarte; Waldo Bustamante; Sergio Vera; Oscar Huerta; Paz Arroyo; Claudio Mourgues; Danny Lobos; Arturo Lyon; Felipe Encinas; Hernán Santa María; Natalia Caicedo; Tomás Folch; Kiel Moe; Jane Hutton; Daniel Ibáñez; Khaled Pasha; Juan Acevedo.

Abstract:

De acuerdo a las Naciones Unidas, en el curso de los próximos veinte años dos mil millones de personas demandarán nuevas viviendas, el 95% de ellas provenientes de países en vías de desarrollo, como los de Latino América. En Chile esto representa una demanda del orden de 100.000 nuevas viviendas por año, con una oferta actual que en un 65% se concentra en departamentos. De manera paralela, la crisis energética global y el problema de la contaminación también afecta de manera directa a nuestro país, ya que Chile importa el 70% de la energía que consume y la mayoría de sus ciudades muestran índices de partículas en suspensión que superan el máximo recomendado por la OECD.

El país asumió ante las Naciones Unidas el compromiso de reducir en un plazo de diez años el 20% de sus indicadores de consumo energético y emisión de gases efecto invernadero. Para ello resulta imprescindible mejorar las condiciones de desempeño energético e impacto ecológico de las edificaciones. Pero de acuerdo a la CORFO, la edificación en Chile no está preparada para responder a este desafío, ya que por la falta de racionalidad en su diseño y el déficit en su construcción esta llega a consumir el 26% de la energía que el país utiliza y es responsable del 33% de la emisión de gases efecto invernadero.

El presente proyecto busca dar una respuesta efectiva a este doble desafío (ambiental y energético), a través de la solución de tres muros envolventes para edificaciones de media altura en madera, que den respuesta efectiva a las distintas zonas climáticas de nuestro país. Esto es particularmente relevante, dado que la selección de la madera como material estructural y el diseño de una efectiva interfaz interior-exterior, permitirá atender los problemas críticos antes descritos y mejorar el desempeño energético y ecológico de las nuevas edificaciones.

El proyecto contempla dos etapas: I) Desarrollo conceptual, diseño y medición comparada de cinco modelos en prototipos de un piso; II) Construcción y testeo de tres torres experimentales de cinco pisos a escala real. Se busca evaluar los factores críticos para el desempeño físico-ambiental de la vivienda (temperatura, humedad, infiltración y flujo de calor), sus impactos ambientales (ciclo de vida y desempeño ecológico), la optimización del “diseño colaborativo”, y se incluirá también un análisis de la respuesta de los agentes de mercado frente a cada una de ellas. La experimentación en estos modelos a escala real permitirá comparar su desempeño energético, sus atributos ecológicos, los costos asociados y la respuesta de agentes económicos sobre ellas.


8.    Guía de Especificaciones Técnicas, Actividades, Plazos y Precios para Soluciones Constructivas en Madera.

Integrantes:

Andrés Sierra; Juan José Ugarte; Mario Ubilla; Paz Arroyo.

Abstract:

Chile es un referente mundial en la producción de madera1, sin embargo, la construcción en dicho material e innovación en la materia ha sido extraordinariamente baja2 y no se condice con la realidad de otros países forestales, pese a la importancia y oportunidad que este desarrollo representa como vehículo de transferencia tecnológica para el país.

Si bien la madera tiene mucho potencial una nueva y creciente necesidad mundial de infraestructuras que sean respetuosas del medio ambiente desde el punto de vista de su ciclo de vida, huella de Co2 y huella de agua de sus materiales, existen en Chile barreras para su implementación, desde la cadena de suministro, la variabilidad en la calidad de las materias primas en madera, hasta el uso sistemas constructivos poco eficientes y falta de colaboración para generar y distribuir diseños innovadores.

El presente proyecto, propone la prospección y creación de una Guía de Especificaciones Técnicas, Actividades, Plazos y Precios para Soluciones Constructivas en Madera (“ONDAC de la Madera”), como ruta para impulsar la construcción en madera en Chile a través de la sistematización de parámetros e información completa acerca de las nuevas soluciones constructivas en ese material.


9.    Edificación residencial subsidiada de mediana altura en madera bajo criterio de cero energía neta.

Integrantes:

Sergio Vera; Paz Arroyo; Waldo Bustamante; Claudio Mourgues; Ricardo Serpell

Abstract:

Los edificios contribuyen significativamente al calentamiento global y consumos de energía debido a que emiten 1/3 de los gases de efecto invernadero (GEI) y consumen el 40% de energía a nivel mundial, principalmente durante su operación. La madera es un material con una baja generación de GEI embebida, que posee ventajas como material de construcción frente al hormigón o albañilería confinada. Sin embargo, existe la necesidad de un diseño que considere la etapa de operación de los edificios de madera para lograr una edificación con baja o nula utilización de energía.

Este proyecto propone desarrollar el diseño optimizado de edificios residenciales de mediana altura en madera de cero energía neta, es decir, que producen de forma  renovable la misma energía que requieren para su operación. Lograr esto presenta desafíos tecnológicos importante de las construcciones en madera como son resolver problemas de sobrecalentamiento, integración paneles fotovoltaicos (PV) a la envolvente en madera, y altas demandas de calefacción debido altas infiltraciones. Este proyecto considera identificar parámetros relevantes de diseño, optimizar los diseños para el contexto chileno, desarrollar metodologías de toma de decisiones para apoyar etapas tempranas de diseño arquitectónico, evaluar los diseños arquitectónicos con respecto a consumo de energía, producción de energía eléctrica PV, costo de ciclo de vida y emisiones de GEI para las distintas condiciones de clima, integrar PV a la envolvente de madera y comprender las ventajas de la madera para el diseño de edificios de cero energía neta.


10.    Vivienda Social Personalizada y Sustentable Usando Optimización Multidisciplinaria.

Integrantes:

Paz Arroyo; Luis Alarcón; Sergio Vera; Alfredo Serpell; José Salvatierra; Juan José Ugarte; Hernán Santa María; Andrés Sierra; Eder Martinez.

Abstract:

La vivienda social en Chile, habitualmente es realizado mediante sistemas constructivos cuya materialidad, aislación térmica, tipos de ventanas, control de filtraciones y sistemas de renovación de aire, convierten a esas viviendas en edificaciones poco eficientes y de difícil mantención, que no han podido hacer frente al sobrecalentamiento en verano y bajas temperaturas en invierno, significando altos costos de mantención y poca eficiencia en el control de la temperatura al interior de las viviendas.

La madera tiene mucho potencial para construir viviendas sociales de mejor estándar. Sin embargo, existe en Chile barreras para su implementación, desde la cadena de suministro, la variabilidad en la calidad de las materias primas en madera, sistemas constructivos poco eficientes y falta de colaboración para generar diseños más innovadores.

El presente proyecto, propone la creación de un prototipo de vivienda social en madera (escala 1:1), con un diseño modularizado y un proceso de construcción prefabricado. Lo que incluye un sistema constructivo de envolvente prefabricado, de fácil traslado tanto dentro como fuera de Chile, con eficiencia térmica y con uniones de alta eficiencia para permitir un fácil montaje en terreno con poca mano de obra.


11.    Optimización de componentes arquitectónicos, de hogar y decoración en maderas nativas, desde un enfoque económico.

Integrantes:

Paulina Fernanández; Alex Moreno; Cristián Larraín; Natalia Caicedo; Francisco Chateau; Sandra Sotomayor.

Abstract:

La Lenga es la madera nativa con mayor potencial comercial debido a la superficie de patrimonio existente y a que ya existe una cadena de valor que comienza con manejo sustentable de los bosques y culmina con la exportación de diversos productos.

Entre sus productos existen maderas de baja calidad (grado medular, económico y de construcción) que se usan en productos de menor valor. A partir del diseño de nuevos productos para arquitectura, muebles y objetos, el proyecto propone valorizar dichas maderas convirtiendo los defectos en atributos deseables en el mercado.

Los resultados esperados son una valorización de la cadena productiva de Lenga y la generación de nuevos productos/mercados para la especie.

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