Análisis paramétrico de domos de madera para la cubrición de espacios públicos

Propósito y relevancia sectorial

El documento evalúa, mediante análisis paramétrico, la viabilidad técnica y la eficiencia material de nueve domos geodésicos de madera (con uniones metálicas) para cubiertas de gran luz en espacios públicos. La propuesta combina modelado geométrico (CADRE Geo 7) y cálculo estructural (CYPE 3D) para reducir rediseños, acelerar la toma de decisiones y comparar configuraciones (icosaedro, octaedro y tetraedro) en tres escalas (diámetros de 10, 20 y 30 m). Desde la óptica de bioeconomía, el trabajo aporta criterios para ampliar la demanda de madera estructural (madera aserrada C24 y perfiles macizos) en aplicaciones urbanas, turísticas e industriales, impulsando cadenas de valor de productos de mayor valor agregado y sustitución de materiales intensivos en carbono.

Principales cifras y estadísticas

• Universo analizado: 9 domos (3 tipologías geométricas × 3 escalas). Se comparan por consumo de material, longitudes de barras, perfiles y cimentaciones.
• Escalas: diámetros 10 m, 20 m y 30 m; alturas asociadas reportadas, por ejemplo, en icosaedros: 5 m (D10), 6,6 m (D20) y 10 m (D30).
• Caso real de referencia (Bilbao, parque Doña Casilda): domo en madera laminada con D≈21 m y H≈8,87 m; área cubierta ≈351 m².
• Cubierta ligera: film ETFE NOWOFLON 250 μm con 437,5 g/m² (0,0004375 t/m²). Cargas muertas por modelo (ejemplos): icosaedro D10 área 111,486 m² con 0,049 t/m²; D20 área 360,514 m² con 0,16 t/m²; D30 área 829,55 m² con 0,36 t/m².
• Pendiente: 61,05°–76,36°. Al superar 60°, la acumulación de nieve se considera despreciable (µ=0) y se excluye del análisis.
• Viento (CTE SE‑AE): se adopta la zona C como condición más desfavorable. Presión dinámica: 0,42 kN/m² (A), 0,45 kN/m² (B) y 0,52 kN/m² (C).
• Coeficiente de exposición Ce (aspereza IV: zona urbana/industrial/forestal): interpolaciones para alturas típicas: 3,5 m → 1,32; 5 m → 1,366; 6,6 m → 1,46; 10 m → 1,766.
• Coeficientes eólicos Cp (ejemplos tabulados): para D=10 m, H=5 m, Cp en B = −1,2; para D=20 m, H=6,6 m, Cp en B ≈ −0,86; Cp en A = 0,8 y Cp en C ≈ 0 en los casos de la tabla.
• Material y verificación: madera C24, clase de servicio 3; barras articuladas en extremos para representar uniones y concentrar esfuerzos en axiales.
• Longitudes de barras (mín–máx, m): icosaedro D10 1,266–1,979; D20 1,314–2,053; D30 1,625–3,083. Octaedro D10 1,602–2,887; D20 1,971–3,852; D30 2,394–5,27. Tetraedro D10 0,581–2,594; D20 0,687–3,479; D30 0,781–4,226.
• Totales de barras por estructura: icosaedro (D10 224; D20 479; D30 554), octaedro (D10 96; D20 204; D30 204), tetraedro (D10 168; D20 368; D30 556).
• Perfiles adoptados (sección cuadrada maciza, ejemplos): icosaedro D10 S160×160; icosaedro D30 S240×240; octaedro D30 S320×320; tetraedro D10 S100×100; tetraedro D30 S300×300.
• Cimentaciones: zapatas aisladas (HA‑25; B400S/B200S) y vigas centradoras típicas C40×40; se reporta cumplimiento de tensiones admisibles 2 kp/cm² (persistente) y 3 kp/cm² (accidental).

Principales conclusiones del documento

• Sensibilidad al viento: a mayor ‘grado geodésico’ y escala, aumentan las succiones en la coronación; el diseño debe priorizar verificación eólica en la cima.
• Efecto de la frecuencia: al aumentar la frecuencia geodésica crece el número de barras y el consumo de material, exigiendo balance entre curvatura ‘más suave’ y costo material.
• Efecto de la luz: a mayor luz entre uniones, se requieren secciones mayores para garantizar resistencia y estabilidad; esto define el ‘punto óptimo’ entre geometría y dimensionamiento.
• Ventajas del enfoque paramétrico: el flujo CADRE Geo 7 → DXF → CYPE 3D habilita comparación rápida y reduce rediseños, útil para bibliotecas de soluciones replicables por clima.
• Durabilidad: eliminar barras horizontales inferiores en contacto con el terreno reduce riesgo por humedad/pudrición, mejorando vida útil en espacio público.

Recomendaciones

• Estandarizar un catálogo paramétrico de domos: familias (tipología–diámetro–frecuencia–perfil) con rangos de aplicación por clima para acelerar proyectos y licitaciones.
• Optimizar asignación de madera: seleccionar tipologías y frecuencias que minimicen barras y secciones manteniendo seguridad; reservar mayores frecuencias para requisitos arquitectónicos o de desempeño.
• Diseñar para circularidad: uniones desmontables, trazabilidad de piezas y mantenimiento planificado para extender vida útil y favorecer reutilización (bioeconomía circular).
• Fortalecer cadena de suministro: alinear demanda de perfiles estructurales (S100×100 a S320×320) con oferta de madera estructural clasificada/certificada y capacidades locales de transformación.
• Compras públicas verdes: incorporar métricas de carbono incorporado, durabilidad (clase de servicio 3) y mantenimiento para respaldo ESG y financiamiento sostenible.
• Escalamiento en espacio público: priorizar pilotos en parques y polideportivos donde la sustitución de materiales intensivos en carbono y el beneficio social sea medible.

Fuente

TFM “Análisis paramétrico de domos de madera para la cubrición de espacios públicos” (Bilbao, 2025).