A new method to advance complex geometry thin-walled glass fibre reinforced concrete elements

Abstract

a b s t r a c tComplex geometry concrete is being used in building and infrastructure projects, however costly in-situ mouldings are necessary to achieve these geometries. Advancing discretised concrete shell structures requires the development of a new moulding system at lower cost and reduced mould production times. Future thin-walled glass fibre reinforced concrete (GFRC) elements must possess good surface quality, with the required edge returns and offsets, combined with the physical material properties to increase spans and lower the risk of visible surface cracks. Existing moulding systems do not have the capability to meet these contemporary architectural aesthetic and design aspirations. A new mould system to produce freeform thin-walled GFRC elements is presented and can be used to replace CNC milled moulds for the manufacture of thin walled GFRC. Such a system allows the mould for thin-walled GFRC elements to be produced in a fast, cost effective and more efficient manner. A step-by-step process to achieve such thinwalled GFRC panels is described permitting the fabrication of complex geometry thin-walled GFRC elements using more cost effective large-scale production methods. This process bridges the gap between the limited capabilities of current solutions and the architectural aesthetic demands for good surface quality, with the option of having an edge-return of the same surface quality as the front surface to give a monolithic appearance.

Industrialización de la envolvente opaca arquitectónica de forma libre : nueva alternativa de paneles de GRC sin molde

“…Existen dos artículos de gran relevancia para la tesis, que describen la producción de paneles de forma libre en GRC (Glass-Fiber Reinforced Concrete), que son: "An innovative approach to for tomorrow's architectural buildings envelopes with complex geometries" (Henriksen, Lo, & Knaack, 2015), y "A new method to advance complex geometry thinwalled glass fibre reinforced concrete elements" (Henriksen, Lo, & Knaack, 2016). En ambos artículos se explican los diferentes tipos de elementos de fachada más comunes realizados en GRC y la posibilidad de ejecutar paneles de forma libre con este material.…”

“…En el segundo artículo, "A new method to advance complex geometry thinwalled glass fibre reinforced concrete elements" (Henriksen, Lo, & Knaack, 2016), hacen un análisis económico estimativo, sin desarrollo de conceptos, aseverando que el precio por m2 de este tipo de panel ronda los 250,00€, lo que es un 50% menos respecto a un panel realizado con molde. Este nuevo acercamiento para realizar paneles de forma libre mediante una mesa flexible, crea una nueva oportunidad para la producción de una gran gama de elementos de geometrías complejas realizados en GRC.…”

“…3.2.1), se opta por escoger la superficie "Rubber Sheet" (lámina de goma), ya que permite tener curvas cóncavas y convexas por ambos lados, además de que ayuda a estudiar el comportamiento de la pieza tanto con curvas positivas como negativas y la transición entre ellas. Además, dicha superficie se ha utilizado en diversas investigaciones por la singularidad de sus curvas (Henriksen, Lo, & Knaack, 2016), (Dunn, 2012), (Kolarevic, 2003).…”

“…Algunos de estos trabajos se realizan mediante camas con barras automatizadas, mediante estampación o conformado de planchas metálicas o por plataformas hinchables. La investigación más avanzada y de gran relevancia para mi tesis es la desarrollada por Henriksen (Henriksen, Lo, & Knaack, 2016), que mediante una cama móvil y adaptable, crea paneles de GRC de forma libre, dando como resultado un elemento autoportante, prefabricado y con unas buenas prestaciones.…”

“…En el caso propuesto por Henriksen, de panees de GRC de forma libre mediante una cama flexible con barras móviles en altura declara que tiene un precio de 250 €/m2 (Henriksen et al, 2016), por lo tanto, ciertamente competitivo respecto a otras tecnologías y procesos. Aunque quisiera aclarar que el nuevo sistema propuesto en esta tesis permite la fabricación de formas más complejas y acusadas, y no requiere de tiempo de espera en la cama de encofrado como en el caso del sistema de Henriksen.…”