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DETALLES DE TILT-UP Y EL ROL DE LA IMPRESIÓN EN 3D

English | Translation Sponsored by Nox-Crete Products Group


Written by Laura Stock with contributions from Olivia Freese and Ryan Stumpf

Para los arquitectos y clientes que buscan texturas y detalles innovadores en los muros de tilt-up, los productos de construcción disponibles en el mercado con frecuencia limitan las posibilidades del diseño, ya sea por disponibilidad, costo o viabilidad de la construcción. Debido a estas limitaciones, el equipo pensó de manera diferente al considerar a la impresión en 3D como una posible solución. 

Al desarrollar el diseño del recibidor y de las escaleras monumentales, los arquitectos deseaban destacar la materia prima y las prácticas de construcción para crear un espacio que celebraría los elementos naturales de la construcción. Resaltar la losa de concreto expuesto con las escaleras de acero, pasamanos de cristal, paneles de muros de madera y el techo abierto a la estructura definió la impecable estética general. Se deseó además que el muro de concreto expuesto sirviera como el fondo de estos elementos, pero necesitaba algunos detalles sutiles para unificar el diseño. Al buscar inspiración, el equipo deseaba un elemento que fuera fiel a las técnicas de construcción naturales y puras sin que se viera como algo añadido. El arquitecto Tadao Ando y su metodología para exponer perfectamente las técnicas de construcción de concreto se destacaron con orgullo. Sin embargo, el nivel de acabado y detalles de un muro colado en el lugar arquitectónico no estaba dentro del presupuesto o el programa. Por lo tanto, la mejor solución sería continuar con la eficacia y la velocidad de la construcción de tilt-up para este muro interior.

Ya sea que se utilice una construcción colada en el lugar o de tilt-up, el material del sustrato es increíblemente importante ya que traslada la textura final al muro expuesto. Aquí es donde el equipo comenzó su búsqueda e investigación. Al revisar las opciones, una apariencia lisa y libre de imperfecciones era el objetivo más importante. Después algunas investigaciones y conversaciones con el contratista de concreto, la solución final fue utilizar madera contrachapada de HDO, es decir, un sustrato de madera contrachapada con recubrimiento de alta densidad a ¾” con la resistencia apropiada, tolerancia y textura deseadas. El siguiente elemento del diseño esencial fue determinar cómo crear juntas perfectas entre los paneles del sustrato. El equipo utilizó una moldura de PVC extruido como un producto económico y fácilmente disponible. El detalle final fue crear el hueco de los tirantes del molde. Se probaron los tirantes de molde reales como una opción, pero el método de anclaje de CIP típico y su tamaño pequeño no eran ideales en esta nueva aplicación de tilt-up, especialmente al considerar cómo se quitarían los discos. El equipo buscó en todo el mercado otros productos fácilmente disponibles para recrear los huecos que se deseaban en el diseño, pero no encontró una solución competitiva con beneficios comparables. Con esto nació la idea de hacer una impresión en 3D de nuestra figura personalizada. Con las impresoras de oficina disponibles y muchos carretes de PLA, el equipo comenzó a crear figuras interesantes para colar en este muro destacado.

La impresión en 3D ofreció al equipo de diseño muchas ventajas, incluida la flexibilidad del diseño, tiempo, detalles y conveniencia del material. Con software de modelado en 3D, el equipo trabajó en muchas repeticiones de diseño para determinar qué profundidades, diámetros, espaciado y proporciones serían los correctos para imitar los elementos de los detalles de CIP que se deseaban. El equipo imprimía el disco con el diámetro y profundidad deseados y exactos e incorporaba los detalles para que su sujeción al encofrado fuera más viable. Tener la habilidad de controlar el tiempo, así como la selección del material también era algo esencial. Se determinó que cada panel de sustrato de 4’x8’ alojaría 6 discos espaciados uniformemente y sujetados a la superficie. Cada disco mediría 2” de diámetro en la base y se ahusaría 1 ½” pulgadas en el diámetro de la parte superior, con diferentes profundidades que se explorarían adicionalmente.

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Tadao Ando, Langen Foundation, 2004

Una inquietud considerable para el equipo era si los discos se moverían después de colocar la varilla de refuerzo y durante el vertido del concreto. Las dos opciones disponibles eran usar pegamento o tornillos. El pegamento traía consigo muchas inquietudes que incluía cómo reaccionaría al calor y al peso del concreto. Usar un tornillo parecía ser lo más viable, pero debía ocultarse dentro del disco de modo que no fuera visible en la superficie del panel acabado final. Se modeló una cavidad pequeña a través del centro del disco para ocultar el sujetador del tornillo y asegurar un acabado liso dentro del hueco. Entre los requisitos del método de anclaje y la necesidad de confirmar la profundidad del disco, la necesidad de una impresión de práctica y una simulación de vertido se convirtió en algo obvio.

Antes de que comenzara la impresión de la simulación, fue necesario entender los diferentes materiales y filamentos de impresión. Para soportar el uso y desgaste de la construcción y el proceso de curado del concreto, se eligió PLA como el material de impresión en 3D. El PLA, un poliéster de plástico térmico, ofreció la durabilidad y la resistencia al calor necesarios. La profundidad del hueco se exploró adicionalmente a lo largo de la primera simulación. El tiempo y la toma de decisiones fueron esenciales a medida que el equipo consideraba qué profundidad ofrecería la mejor solución para el diseño y que también cumpliera con el programa. Se investigaron e imprimieron tres opciones. El tiempo que se tardó en imprimir 9 discos de 1” de profundidad fue aproximadamente de 10 horas, los discos de ¾” tardaron 8 horas y los discos de ½” tardaron 6 horas. Antes de la instalación, el equipo de construcción lijó a mano cada disco para crear un acabado liso y que permitiera una remoción fácil.

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La simulación demostró que el disco de ¾” de profundidad ofrecía la apariencia deseada ya que proporcionaba la profundidad suficiente para las líneas de sombra y el tiempo de impresión de 8 horas permitiría al equipo imprimirlos dos veces al día. El material del disco resistió las temperaturas y el peso del concreto; sin embargo, el equipo de construcción enfrentó el reto de ocultar el oficio de sujeción para evitar que se trasladara al panel final. Se probaron algunos métodos para cubrir este hundimiento. Usar una capa de cinta adhesiva roja en el extremo enterrado del disco a fin de cubrir el orificio del tornillo se consideró que era suficiente para producir un acabado liso. Cubrir el disco con un agente desmoldante dejó un residuo en el producto acabado que no podía eliminarse y tampoco ocultaba el orificio del tornillo. 

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La solución ganadora fue dos capas de cinta adhesiva que creaban un acabado liso sin que quedara visible la cabeza del tornillo. Después de resolver las cuestiones del tamaño, profundidad, detalles de sujeción y del material, el equipo estaba listo para la construcción.

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La superficie de impresión de cristal de 10” x 10” de las impresiones en 3D permitió al equipo imprimir 9 discos por sesión de impresión, cada sesión tardó aproximadamente 8 horas en terminar. Debido a que se necesitaban 252 discos, se calculó que el proceso de impresión tardaría 10 días en llevarse a cabo. Este plazo de tiempo era mucho más rápido de lo podría haber sido posible con cualquier otro tiempo de entrega de un producto; por lo tanto, el equipo recibió la autorización para empezar a imprimir. Una revisión en el sitio de los paneles antes de verter el concreto es algo estándar para la construcción de tilt-up; sin embargo, el equipo tomó precauciones adicionales para confirmar las ubicaciones, alineaciones y se tuvo cuidado al instalar las molduras y los discos. Cuando llegó el día para montar el panel, la cuadrilla en el sitio y el equipo de diseño, esperaban con anticipación. El equipo pensó que las molduras y los discos se quedarían en la losa de colado cuando el panel se inclinara para montarlo en su lugar, pero se sorprendieron al ver que casi todas las piezas permanecieron coladas en el muro, algo que no había sucedido durante el proceso de la simulación. Sin embargo, la apariencia general del concreto era la que el equipo había esperado.

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Estas fueron algunas de las lecciones aprendidas en el camino. El equipo creyó que el contratista retiraría las molduras y los discos rápidamente después de que fraguara el muro y el concreto aún estuviera “suave”. Este proceso necesitaba llevarse a cabo unos cuantos días antes del montaje del panel; sin embargo, no fue así. La realidad fue que las piezas no se quitaron durante meses y, por lo tanto, tuvieron que quitarse con un taladro, un proceso tardado que creó desprendimiento en las molduras y fue necesario reparar el concreto.

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Después de que se repararon los paneles y se eliminaron todas las imperfecciones de la construcción, el resultado fue lo que el equipo había esperado. El concreto tiene una apariencia tosca, pero impecable y los detalles de CIP se destacan de una manera agradable. Cualquier imperfección que se dejó aporta algo a la personalidad y naturaleza de la construcción y al uso del concreto en general. Tanto el equipo de diseño como el equipo de construcción estaban encantados con el resultado.

La comunicación abierta entre el equipo de diseño y el contratista de concreto demostró ser invaluable desde el principio del diseño hasta el fin de la construcción. Los diseñadores comunicaron sus resultados deseados y los medios de construcción, mientras que los contratistas proporcionaron información importante sobre los productos, medios y métodos, así como expectativas realistas. El control que tuvieron las dos partes a lo largo de todo el proceso abrió el camino para obtener un resultado hermoso y una obra de la que pueden estar orgullosos. 

Trabajar en equipo durante el proceso de diseño y construcción ayudó a los arquitectos y a los contratistas a establecer estándares para el futuro. El proceso de impresión en 3D demostró varias maneras de obtener una eficacia y flexibilidad en el diseño y soluciones justo a tiempo. Conocer y entender el proceso de impresión e instalación ofreció un nivel adicional de eficacia el cual es un aspecto importante del programa de construcción. Aunque el equipo está increíblemente orgulloso de usar la impresión en 3D, el conocimiento que se obtuvo con las lecciones aprendidas es útil para el futuro. Reconocer las oportunidades y capacidades de la impresión en 3D en combinación con la construcción de tilt-up ha sido una de las mejores recompensas. El equipo espera con ansias probar más ideas para futuros proyectos muy pronto.

Fotografías de antes:

Fotografías de la construcción: Equipo de diseño

Fotografías del acabado: Sam Fentress

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