Fachadas ligeras : un proceso hacia el límite : diseño y construcción de fachadas ligeras : del concepto arquitectónico y el detalle técnico a la obra construida

Abstract

For the last decades, and especially in last years, light facades have been the greatest exponent of technology and innovation in construction. While they have played the leading role in several conventional buildings, they characterize the most singular ones. The constant evolution of both the surrounding concept, which has been subdivided in increasingly better defined and differentiated layers, and the light systems and specific products for its industrialization, have enabled to answer projects with maximum technical and formal demand. The present Thesis is focused on the study of the current state and the last 30 years' background in Light Facades and their continuous sophistication. Experience constitutes the base upon which I will delve into the development's process of high-quality architectures and the fundamentals of a method which will allow to push the limits as a future trend. It is framed within the light façade typology ambit, with all its combinations from curtain walls to ventilated façades or double skin façades which can take form in the most diverse materials and combinations, being glass, metal, plastic, stone and ceramic the most usual ones, but also including the most recently developed and applied in any of their multiple formulations. Current trend is to constantly enhance the components and light enveloping systems performance, which results in an improvement of the general buildings features. Buildings projected under the concept of High Performance Buildings, will need suitable solutions for their sophisticated requirements in terms of stability, security, durability or habitability. Besides, these buildings need to be highly energetically efficient and must mix other features such as an easy industrialization, low cost or future reliability. The generalization of the use of these types of light façade has grown along with the essential rationality of technique. From the simplest, single-layered ones to the most sophisticated multiple-skinned systems. At this point, we can anticipate that the aim of this thesis is, on one hand, to deepen into the variables of design and construction of Light Facades and, on the other, to develop and rule a process which grants the enveloping systems quality, improves and optimizes existing solutions, and reduces the uncertainties when designing the new ones. The investigation on the key points of the constructive systems' functioning will make possible to propose both the possible ways of improvement of the existing systems and to develop new ones. Thus, the deep knowledge allows us to reflect on and to set out possible paths of progress, optimizing the conventional solutions, laying out new systems of building and planning so as to approach to the limits of what is possible and trespassing them. Hence, this process could be the base for the technological innovation of facade design and construction. Furthermore, the present paper will also demonstrate the importance of real-scale prototypes' construction, which constitute both the final phase of the process of architectural design and the start of the materialization process. They make possible the image validation of the solutions arranged, and they also allow verifying the viability, quality and real behavior in terms of technique, thanks to their testing in a laboratory or in the construction site. We intend to grant the coherence between the original ideas and the solutions of project stages prior to construction. This document is testimony of the activities of conception and production of architectures associated to light façade systems as a way of proving the reciprocity between architecture and industry. Finally, through several reference study cases in Spain and internationally, constitute the laboratory work of this thesis where I have been able to verify, on its experimental stage, that the constructive detail is the nexus between the sphere of ideas and that of materiality in its many permutations.

Des de les últimes dècades i, en especial els últims anys, les façanes lleugeres són el més clar exponent de la tecnologia i la innovació en construcció. Protagonistes d'edificis convencionals, caracteritzen especialment els més singulars. La constant evolució tant del concepte d'envoltant, que s'ha vist subdividit cada cop en estrats més definits i diferenciats, com dels sistemes lleugers i dels productes específics per a la seva industrialització, ha possibilitat respondre a projectes de màxima exigència tècnica i formal. Aquesta tesi es centra en l'estudi de l'estat actual i dels últims 30 anys de la continua sofisticació dels tancaments. Des de l'experiència es profunditza en el procés de desenvolupament d'arquitectures de qualitat com a base per a una proposta de mètode a seguir per apropar-se al límit del possible, com a tendència de futur. S'emmarca dins l'àmbit de la tipologia de façanes lleugeres, amb totes les combinacions des de murs cortina, façanes ventilades a façanes de doble pell, construïdes amb els més diversos materials, sent els més habituals el vidre, metall, ceràmica o materials petris o compostos plàstics, així com altres de més recent aplicació i desenvolupament. La tendència actual és la millora constant del seu comportament i, en conseqüència, de les prestacions dels edificis als que donen forma. Els denominats edificis d'altes prestacions necessiten solucions constructives per incorporar materials sofisticats, que en el seu conjunt incrementin els nivells d'estabilitat, seguretat, durabilitat o habitabilitat. A més, han de ser altament eficients quant a energia i han de combinar altres prestacions com la facilitat d'industrialització, el baix cost i la fiabilitat futura. La generalització de l'ús de les tipologies de façanes lleugeres, des de les més simples d'una sola fulla, a les més sofisticades de diverses pells, ha crescut simultàniament amb la necessària racionalitat de l'ús de la tècnica. Podem avançar que l'objectiu d'aquesta tesi es, per una banda, profunditzar en les variables de disseny i construcció de façanes lleugeres i per altra banda, desenvolupar i pautar un procés que asseguri la qualitat de les envoltants millori i optimitzi les solucions ja emprades i, alhora no només acoti sinó que permeti reduir les incerteses des de l'inici del disseny. Investigar i conèixer les claus del funcionament dels sistemes constructius permet plantejar les vies de millora dels que es fan servir avui i desenvolupar nous sistemes. El profund coneixement del camp, permet línies d'avenç, optimitzant les solucions convencionals, plantejant nous sistemes de construir i planificar amb l'objectiu de sobrepassar els límits del possible. Aquest procés podria ser la base de la innovació tecnològica del disseny i la construcció de façanes. Es demostra la importància que té la construcció de prototips a escala real, com a final del procés de disseny arquitectònic i inici de la fase de materialització. Permeten la validació de la imatge de les propostes, també fan possible, quant a l'ètica es refereix, verificar la viabilitat i les prestacions reals mitjançant el seu ús en assajos a laboratoris o a peu d'obra. Assegurant la coherència entre els conceptes fixats en origen i les solucions de fases de projecte prèvies a la seva construcció. Aquest document pretén ser un testimoni de les activitats de concepció i producció d'arquitectures vinculades a les façanes lleugeres, com a forma de comprovar la correspondència entre l'arquitectura i la indústria. L'estudi de nombrosos casos de referència construïts, a Espanya i a nivell internacional, son el treball de laboratori d'aquesta tesi, en el que s'ha pogut comprovar, en la seva fase experimental, que el detall constructiu, que es el nexe d'unió entre les idees i la materialitat en les seves múltiples permutacions, donat que la bona arquitectura està sempre lligada a la bona construcció.

Desde las últimas décadas y especialmente en los últimos años, las fachadas ligeras son el más claro exponente de la tecnología y la innovación en construcción. Protagonistas de gran cantidad de edificios convencionales, caracterizan especialmente los más singulares. La evolución constante tanto del concepto de envolvente, que se ha visto subdividido cada vez en estratos más definidos y diferenciados, como de los sistemas de construcción ligera y de los productos específicos para su industrialización, ha posibilitado responder a proyectos de máxima exigencia técnica y formal. Esta Tesis Doctoral se centra en el estudio del estado actual y de los últimos treinta años de las fachadas ligeras, así como de su continua sofisticación. Desde la experiencia se profundizará en el proceso de desarrollo de arquitecturas de calidad como base para una propuesta de método a seguir para acercarse al límite de lo posible, como tendencia de futuro. Se enmarca, por tanto, la fachada ligera dentro del ámbito de los llamados cerramientos ligeros, con sus variantes y combinaciones de sistemas constructivos, desde muros cortina, fachadas trans-ventiladas a fachadas de doble piel, construidas con los más diversos materiales, siendo los más habituales el vidrio, metal, cerámica o materiales pétreos o compuestos plásticos, así como otros de más reciente aplicación y desarrollo, en cualquiera de sus múltiples formulaciones. La tendencia actual es la mejora constante del comportamiento de los componentes y sistemas y, en consecuencia, de las prestaciones generales de los edificios a los que dan forma. Era previsible, y ya es una realidad, que lo que se denominan edificios de altas prestaciones necesiten de soluciones constructivas adecuadas para incorporar materiales sofisticados, que en su conjunto incrementen los niveles de estabilidad, seguridad, durabilidad o habitabilidad. Estos, además, han de ser altamente eficientes en cuanto a la energía y han de combinar otras prestaciones como la facilidad de industrialización, el bajo coste, la fiabilidad a largo plazo. La aceptación, y por ello la generalización, del uso de las tipologías de fachadas ligeras, desde las más simples de una sola hoja, a las más sofisticadas de varias pieles convenientemente ordenadas, ha ido creciendo simultáneamente con la necesaria racionalidad del uso de la técnica. En este punto, podemos avanzar que el objetivo de esta Tesis Doctoral es, por un lado, profundizar en las variables de diseño y construcción de fachadas ligeras y, por otro, desarrollar y pautar un proceso que asegure la calidad de las envolventes, mejore y optimice las soluciones ya empleadas y, a la vez, no solo acote sino que permita reducir las incertidumbres desde el inicio del diseño. Investigar y conocer las claves del funcionamiento de los sistemas constructivos permitirá plantear tanto las vías de mejora de los que ya se utilizan hoy, como desarrollar nuevos sistemas. Es decir, un profundo conocimiento del campo permite reflexionar y plantear posibles líneas de avance, optimizando las soluciones convencionales, planteando nuevos sistemas de construir y de planificar y así acercarnos a los límites de lo posible con el objetivo último sobrepasarlos. Este proceso, por tanto, podría ser la base de la innovación tecnológica del diseño y construcción de fachadas ligeras. Por otro lado, también se demostrará la importancia que tiene la construcción de prototipos a escala real, como final del proceso de diseño arquitectónico e inicio de la fase de materialización. No solo permiten la validación de la imagen de las propuestas, también hacen posible, en lo que a técnica se refiere, verificar la viabilidad, calidad y prestaciones reales mediante su uso en ensayos en laboratorio o a pie de obra. Con ello se pretende asegurar la coherencia entre las ideas y conceptos fijados en origen y las soluciones propuestas en fases de proyecto previas a su fabricación y construcción. Este documento también pretende ser un testimonio de las actividades de concepción y producción de arquitecturas vinculadas a las fachadas ligeras, como forma de comprobar la correspondencia recíproca entre la arquitectura y la industria de la construcción, es decir, la conexión imprescindible entre los avances de ambas puesto que la buena arquitectura debe estar siempre ligada a la buena construcción. Por último, el estudio de numerosos casos de referencia construidos, en España y a nivel internacional, constituyen el verdadero trabajo de laboratorio de esta Tesis, en el que se ha podido comprobar, en su fase experimental, que el detalle constructivo es el nexo de unión entre el mundo de las ideas y el de la materialidad en sus múltiples permutaciones.