Alemania: Primer edificio de hormigón reforzado con fibra de carbono toma forma en TU Dresden

La Universidad Técnica de Dresden en Alemania anunció el inicio de construcción de su casa demo C³ tech CUBE, conocida localmente como Carbonhaus. TU Dresden reclama que el edificio de dos plantas de 220 metros cuadrados será el primer edificio del mundo hecho enteramente de hormigón reforzado con fibra de carbono.

Financiado por el Ministerio Federal Alemán de Educación e Investigación, el proyecto de 5 millones de euros empezó en 2017 y culminará en primavera 2021 en un edificio universitario que comprende aulas, laboratorios y espacios de presentación. Aunque los cimientos se vertieron en marzo 2020, la construcción adicional solo se ha reanudado ahora tras un retraso causado por coronavirus.

El diseño, refinado por la firma de arquitectura con sede en Múnich HENN, muestra la ligereza y moldeabilidad del hormigón reforzado con fibra de carbono a través de su elemento "twist" y, como reportó John Caulfield en Building Design + Construction, una longitud de 24 metros de muro de hormigón sin juntas.

El "twist" se forma a partir de dos elementos con forma de concha que sirven como muro y techo. El otro elemento principal es una caja prefabricada de nivel dividido. Hormigón reforzado con fibra de carbono se usa para ambas secciones. Una vez completado, el edificio tendrá unos 40 metros de largo, 7,2 metros de ancho y 6,9 metros de altura máxima.

El proyecto C³ - Carbon Concrete Composite es actualmente el mayor proyecto de investigación en la industria de construcción alemana. El material compuesto hormigón de carbono ha sido investigado, desarrollado, y aplicado cada vez más en práctica (desde 2006) con la ayuda de un consorcio de más de 150 socios y más de 300 proyectos individuales.

El material más usado del mundo después del agua - el hormigón - siempre ha llevado a un alto consumo de materias primas. La producción de cemento solo es responsable del 6,5% de emisiones totales de dióxido de carbono, unas tres veces el CO2 emitido por la aviación global.

Dedicado a explorar nuevas estrategias de construcción usando hormigón reforzado con fibra de carbono, 12 millones de euros durante 4 años financiarán a 26 investigadores. Perseguirán no solo reemplazar previo hormigón reforzado con acero sino también desarrollar nuevas estrategias de diseño adaptadas a las propiedades del hormigón reforzado con fibra de carbono.

El proyecto es liderado por el investigador de larga data de TU Dresden en hormigón reforzado con fibra de carbono y textil, Dr. Manfred Curbach, y se titula, "Construcción para el futuro: CRC/TR 280 Estrategias de diseño para estructuras de hormigón de carbono usando mínimo material - Fundamentos para una nueva forma de construir."

Socios incluyen RWTH Aachen University (Aachen, Alemania) e Instituto Leibniz de Investigación de Polímeros (IPF, Dresden). Un extracto de la sinopsis del proyecto explica:

"Los materiales novedosos permiten nuevos diseños y nuevos métodos de construcción. Suena bastante simple, pero a menudo hay un largo camino por recorrer. En ingeniería arquitectónica, los procesos de innovación toman un tiempo particularmente largo debido a altas demandas en seguridad y durabilidad así como complejos procedimientos de estandarización y aprobación. Esto se mantiene cierto incluso más para combinaciones de materiales de construcción de alto rendimiento como hormigón reforzado con textil y hormigón de carbono, que traerán un cambio de paradigma si no una revolución en la construcción con hormigón, el material de construcción más importante mundialmente en términos de volumen.

Usar hormigón de carbono puede reducir significativamente tanto el enorme consumo de recursos como las emisiones de CO2 de la industria de construcción, al mismo tiempo dando acceso a funciones adicionales. Sin embargo, primeros proyectos de construcción han demostrado que a pesar de las nuevas posibilidades... los materiales convencionales simplemente se están sustituyendo. El potencial completo del innovador material compuesto hormigón de carbono solo se realizará en el futuro si se combina con estrategias de diseño inteligentes.

Investigación fundamental profunda así como un enfoque holístico son prerrequisitos para encontrar métodos adecuados para el diseño, modelado y proyección con nuevos materiales de construcción. Para hormigón de carbono compuesto, esto implica principios de construcción ligera adaptados al material... El desarrollo de nuevas estructuras está estrechamente ligado a cuestiones de fabricabilidad, teniendo en cuenta tanto una evaluación de sostenibilidad relacionada con el producto como un refinamiento adecuado del compuesto en sí.

Las estrategias de construcción que resulten efectivas permitirán formas completamente diferentes. Las nuevas estrategias de diseño y combinaciones de materiales reducirán consumo de recursos y energía debido a principios de construcción ligera previamente desconocidos, mientras al mismo tiempo ofrecen alta idoneidad para uso, seguridad estructural y durabilidad. Adicionalmente, estas nuevas estrategias y compuestos se reflejan en estéticas ambiciosas, que pueden desarrollarse en un nuevo 'arte de construir'.

Fibra de carbono para refuerzo de hormigón en grandes volúmenes

La noticia "Refuerzo de hormigón hecho de carbono en grandes volúmenes" fue publicada en enero 2020 por Breton y luego en marzo por BFT International, una revista técnica reconocida para fabricantes de hormigón y productos de hormigón prefabricado. Hitexbau (Augsburg, Alemania) ha desarrollado una línea de producción altamente automatizada para refuerzos de fibra de carbono, permitiendo grandes dimensiones así como grandes volúmenes. Rejillas de celosía están disponibles como rollos o láminas y supuestamente hacen posible usar hormigones con diámetro de grano grande de hasta 16 milímetros.

En combinación con recubrimientos especiales de las estructuras de refuerzo textil y con diferentes formulaciones de hormigón, Hitexbau afirma que estos refuerzos permiten hormigón con resistencia a compresión pico de 3.300 newtons por metro cuadrado.

Desde 2015, Hitexbau ha trabajado en estrecha cooperación con tanto TU Dresden como RWTH Aachen para desarrollar refuerzos textiles de fibra de carbono para la industria de construcción y edificación. Además de suministrar refuerzos, ofrece desarrollo de producto y pruebas de laboratorio.

Nota del editor: Altus Group (Greenville, SC, EE. UU.) es una alianza de fabricantes de hormigón prefabricado que trae tecnologías innovadoras al mercado de construcción. A partir de 2017, sus miembros habían completado más de 1.400 proyectos usando tecnología CFRP-reforzada CarbonCast, totalizando 40 millones ft² (3,7 millones m²). Lea sobre la tecnología CarbonCast, desarrollada con Chomarat North America (Williamston, SC, EE. UU.) usando su producto C-GRID en el artículo 2017: "Rendimiento superior en hormigón prefabricado con CFRP".