Algoritmo que fomenta la construcción en madera y su cumplimiento de normativas obtiene el primer lugar del Concurso de Ingeniería de la Semana de la Madera

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21 de Septiembre, 2021

DEODEM permite diseñar digitalmente una obra en madera y conocer sus requerimientos y resultados más relevantes, gracias a un modelo de optimización que se ajusta a los requerimientos del usuario. Una innovación que brinda información sobre los tiempos de construcción, el cumplimiento de la normativa vigente, las variables estructurales de muros y losas, en pocos segundos.

El corazón de esta investigación es que cualquiera de nosotros pueda diseñar su propia obra en madera, tengamos o no conocimientos sobre arquitectura, ingeniería, construcción, o sobre los atributos propios del material. Por medio de una modulación en 3D, basada en metodología BIM y apoyada con los inputs que se ingresan y filtran el resultado final, se entrega un informe con toda la información necesaria para lograr construirla. Todo esto, gracias a un algoritmo creado por tres universitarios chilenos. 

“Esta tecnología da pie a que cualquiera dibuje la casa que quiere en madera”, repite convincentemente Claudia Rojas, quien es parte del equipo ganador del Concurso de Ingeniería y Construcción de la Semana de la Madera 2021. Junto con José Ignacio Macherone y Sebastián Berwart, con Claudio Mourgues como profesor guía –todos de la Universidad Católica– desarrollaron el Modelo de Diseño Esquemático Optimizado de Edificaciones Prefabricadas en Madera (DEODEM). Un patrón de optimización, basado en un algoritmo matemático, que determina soluciones constructivas con el material, acorde a los que necesita el usuario. 

En cuestión de segundos puede conocerse el tipo de madera o los productos a utilizar, como también los tiempos en obra o los requerimientos de las normativas de estructura. Y es que DEODEM se apalanca en otro proyecto de este centro de la Universidad Católica: Diseña Madera. Una plataforma que abarca soluciones constructivas con el material y que se ve beneficiada con esta innovación, gracias a sus determinaciones rápidas sobre aspectos calculistas y a su anticipo de futuros problemas en distintas faenas. El algoritmo, ganador del certamen organizado por Madera21, aprovecha su información para determinar los pasos más convenientes a seguir. 

“Toda la información de estructuras y temas constructivos se llevó a un modelo y lenguaje matemático. Es una escritura que luego se codifica con las soluciones más aptas para lograr la obra, sobre todo en complejidades de la parte estructural del diseño donde suelen haber elementos que no son lineales, por ejemplo. Había una complejidad matemática que como equipo nos motivó a buscar este algoritmo para resolver velozmente estos y otros problemas”, dice Rojas. 

Optimización y aprovechamiento del material

Para la validación del proyecto, se dimensionó un hotel modular en madera de cuatro pisos / Ganadores

Para incluir el diseño estructural dentro de este modelo de optimización, se identificaron las variables estructurales de muros y losas, la implementación de un modelo estructural para aspectos gravitaciones y sísmicos, como también la incorporación de las verificaciones estructurales según las normativas aplicables, como NCh 1198, SDPWS 2015 y NCh 433.

Para la validación de este proyecto, se aplicó un caso de estudio con un hotel modular en madera de cuatro pisos. Sus resultados fueron representados en un modelo BIM, donde la información quedó alojada en parámetros de tipo y de instancia. 

“Se comprobó que todos los parámetros fueron asignados de manera correcta, según su categoría. Por su parte, los resultados asociados a verificaciones estructurales fueron analizados a partir de plantillas de diseño independientes al modelo de optimización, con lo que se comprobó que el algoritmo seleccionó de manera correcta la solución constructiva de losa, dirección de envigado, muros de corte, anclajes y pies derechos de borde, al cumplir con las verificaciones normativas”, indica la memoria presentada ante el jurado de este concurso. 

Otras conclusiones que se leen en el texto postulante es que el modelo brinda un diseño esquemático preliminar con información relevante para la toma de decisiones; genera un prediseño estructural seleccionando soluciones constructivas que cumplen con las verificaciones de resistencia; selecciona adecuadamente los muros de corte y sus respectivos anclajes, obteniendo un drift acorde al definido en la NCh 443; contiene parámetros relevantes para la prefabricación, y por último, posee el potencial comercial para ser implementado en una plataforma web. 

El proyecto, aún en desarrollo, se fundamentó en tres investigaciones que llevaban simultáneamente cada uno de sus integrantes. Mientras Sebastián Berwart se desempeñaba en lo relacionado al cálculo, José Ignacio Macherone se dedicó a desarrollar el algoritmo propiamente tal. Claudia Rojas, por su parte, fue la encargada de aterrizar las variables y restricciones involucradas, que luego llevarían a validar el resultado por medio de una propuesta de prefabricación “en lenguaje humano”, dice riendo. 

“Mi investigación estaba ligada al modelo BIM, al resultado que se obtenía luego de aplicar el algoritmo y a ver cómo se entrega esta información al usuario de la mejor manera posible. Esto lo logramos a través de un modelo 3D, lo que nos hacía sentido en estos tiempos donde la modelización digital es transversal y el BIM, un requerimiento casi estándar en gran parte de la construcción”, complementa. 

Rojas dice que los beneficios de utilizar DEODEM son diversos. Con su uso se puede saber tempranamente el costo total del proyecto, las características y aplicaciones de la madera a utilizar, como también de temas logísticos, constructivos, de financiamiento o de optimización del tiempo, al potenciar una industria donde ya existe oferta de prefabricación y utilización total del material.   

“La ingeniería de detalles se puede demorar semanas, pero si ya sabes que necesitarás un herraje, por ejemplo, puedes agilizar su obtención con abastecimientos o proveedores. El modelo genera información útil que antes se conocía con los parámetros de la ingeniería ya establecidos, incluso a poco de comenzar la obra, pero con DEODEM se puede conocer en etapas anteriores, más tempranas”, dice. 

Continúa. “Además, una ventaja que tiene la madera, a diferencia de otros materiales, es la prefabricación. Aspecto por el cual este algoritmo no solo cuenta con toda la información disponible, sino que también trata de incentivarla aún más, pues adapta todo a paneles de entramado ligero con las dimensiones estándar que utilizan las industrializadoras. Es así como la idea de este modelo siempre responderá a potenciar los atributos de la madera”. 

Innovación para derribar mitos

Los ganadores pertenecen a la Universidad Católica  / Ganadores

La masificación de esta tecnología permitirá beneficios como la disminución de tiempos en obra, menor cantidad de residuos en terreno, aumento en la calidad del trabajo y en la seguridad durante su ejecución, junto con establecer una baja huella ambiental en varias etapas del ciclo constructivo, ya que la estandarización también promueve mejores rendimientos en la captura de carbono, al saber cuánta madera se necesitará y utilizará. 

Estas posibilidades animan al equipo investigativo de la Universidad Católica a seguir fomentando este tipo de construcción sustentable en Chile, sobre todo ante las suspicacias sociales en cuanto al material que Claudia Rojas aún ve. 

“En Chile hay una desconfianza cultural, que va desde el fuego y la anécdota de los tres chanchitos, hasta la desconfianza por la acción de agentes bióticos como las termitas o los hongos. Existen mitos en la población, pero creo que se contrarrestan con información y el montón de beneficios que genera la madera. Además, todo está protegido, porque ninguna construcción se levanta en nuestro país si no tiene su normativa clara. Somos, a su vez, de los grandes exportadores de madera en el mundo, siendo una buena plaza para construir con este material sustentable, liviano, fácil de transportar, que se puede prefabricar, industrializar, etc”. 

La obtención del primer lugar del Concurso de Ingeniería y Construcción los alienta a cumplir lo que se estableció a comienzos de esta publicación: que cualquiera pueda diseñar su casa o un edificio en madera, por medio de una proyección digital. Objetivo que tienen desde que comenzaron a investigar en 2018, que continuaron en 2019 y que mantuvieron durante la pandemia, coronando la etapa con su postulación a la Semana de la Madera 2021.

“Yo había participado siempre de la Semana de la Madera. No me perdía charlas, asistía a los seminarios, iba aprendiendo con el evento. La postulación fue algo nuevo y más activo, pues me sentí parte de. Fue entretenido, siempre se aprende mucho de estos procesos y en qué nivel se encuentran otros investigadores, expertos e instituciones. Como integrante del equipo de DEODEM, siento que por primera vez dijimos que fuimos parte de la Semana de la Madera 2021 con algo tangible, con un producto”, finaliza. 


Escrito por Marcelo Salazar Medina
Fotografía principal cortesía ganadores del concurso

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