CONCEPTOS BÁSICOS DE LAS ESTRUCTURAS ARQUITECTÓNICAS

INTRODUCCIÓN.

TODO NUEVO SABER QUE DESEAMOS INCORPORAR A UN CONOCIMIENTO OBJETIVO, REQUIERE QUE SEPAMOS CUAL ES LA IMPORTANCIA TEÓRICO PRÁCTICA DEL NUEVO SABER PARA QUE LE SIRVA ADECUADAMENTE AL SABER HACER DEL CONOCIMIENTO OBJETIVO.

EN ESTE CURSO EL CONOCIMIENTO OBJETIVO ES LA ARQUITECTURA Y EL SABER QUE DESEAMOS INCORPORARLE ES EL DE LAS ESTRUCTURAS.

LA ARQUITECTURA ES UNA ACTIVIDAD QUE REQUIERE DEL SABER DE CONDICIONANTES ANALÍTICAS ABSTRACTAS DE CONCEPTUALIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO QUE DEBERÁN IRSE MATERIALIZANDO MEDIANTE CONDICIONES FORMALES Y ESTRUCTURALES QUE SE DESCRIBIRÁN INICIALMENTE EN PROYECTOS PLANIMÉTRICOS QUE PERMITIRÁN POSTERIORMENTE, EL SABER HACER LA CONDICIONANTE CORRESPONDIENTE A LA CONSTRUCCIÓN COMO SÍNTESIS CONCRETA DEL PRODUCTO ARQUITECTÓNICO.

ANTE ESTA SITUACIÓN SE HACE NECESARIO TENER UNA IDEA DE LO QUE ES LA ARQUITECTURA Y QUE AL PRINCIPIO DEL APRENDIZAJE DE LA PROFESIÓN, ES UNA IDEA INICIAL, BÁSICA, PERO CORRECTA DE LO QUE ES LA ARQUITECTURA.

ES A PARTIR DE ESTE NIVEL DE CONOCIMIENTO OBJETIVO DE LA PROFESIÓN, QUE SE DEBERÁ REALIZAR LA ENSEÑANZA APRENDIZAJE DE LA IMPORTANCIA DE LOS CONCEPTOS TEÓRICO PRÁCTICOS BÁSICOS DE LAS ESTRUCTURAS.

LA PRODUCCIÓN ARQUITECTÓNICA.

LA ARQUITECTURA DESDE SUS INICIOS FUE LA ACTIVIDAD HUMANA QUE ACOMPAÑÓ AL DESARROLLO DE LAS CIVILIZACIONES PROPORCIONÁNDOLE LOS ADECUADOS LUGARES CONFORTABLEMENTE HABITABLES QUE EL INCREMENTO DE SUS CONOCIMIENTOS LE IBA SOLICITANDO Y PERMITIENDO OBTENER.

EN LA ACTUALIDAD LA ARQUEOLOGÍA NOS PERMITE, A TRAVÉS DE LA INVESTIGACIÓN Y EL ANÁLISIS DE LOS RESTOS ARQUITECTÓNICOS (DENOMINADOS ARQUEOLÓGICOS POR LA ARQUEOLOGÍA) DE LOS ASENTAMIENTOS HUMANOS DEL PASADO, CONOCER DEL DESARROLLO DE LOS DIFERENTES CONOCIMIENTOS QUE OBTUVIERON LAS POBLACIONES QUE LOS HABITARON.ESTA ACTIVIDAD HUMANA PROPIA DE LA ARQUITECTURA, FUE PRODUCIENDO A LO LARGO DE LA HISTORIA, DIFERENTE OBJETOS ARQUITECTÓNICOS QUE HAN PODIDO LLEGAR FORMALMENTE HASTA NUESTROS DÍAS, PRECISAMENTE POR EL ADECUADO USO ESTRUCTURAL DE LOS MATERIALES EMPLEADOS.

ES ASÍ QUE LA ARQUITECTURA SIEMPRE HA SIDO, ES Y SERÁ UN PRODUCTO TANGIBLE COMO RESULTADO DEL ENTENDIMIENTO DE LAS CONDICIONANTES QUE CADA CIVILIZACIÓN EN EL DEVENIR DE LA HISTORIA CONSIDERE LAS ADECUADOS

HOY EN DÍA EL PROCESO DE LA PRODUCCIÓN ARQUITECTÓNICA SI BIEN DIFIERE MUY POCO EN LO QUE SE REFIERE A LAS CONDICIONANTES, ESTAS SE HAN ENRIQUECIDO NOTABLEMENTE EN CUANTO A LOS CONOCIMIENTOS DE LAS CONSIDERACIONES, ASÍ COMO, LA PRIORIZACIÓN DEL ORDEN ALEATORIO A CONSIDERAR DE LAS CONDICIONANTES.

A CONTINUACIÓN UN CUADRO RESUMEN DE LA PRODUCCIÓN ARQUITECTÓNICA:

LA PRODUCCIÓN ARQUITECTÓNICA: el saber y el saber hacerEl proceso arquitectónico del diseño del producto

Condicionantes básicas y sus consideraciones:

CONCEPTUALIZACIÓN IdeasTipologíaUbicaciónContextoReglamentosMedio AmbienteSemántica urbanaPoblaciónFUNCIÓNProgramaciónZonificaciónOrganizaciónFlujosIluminaciónVentilaciónPrivacidadEtc.FORMAEspacios Hab.VolúmenesFachadasTechadosAdicionesSustracciones

ProporcionesEscalaESTRUCTURASCoberturasPisosParedesTechosSoportesForma activaVector activoMasa activaPLANIMETRÍAPre anteproyectoAnteproyectoProyectoDetallesEtc.

OBRACasco Acabados

Etc. Etc. Súper Activa Etc.

Carácter analítico abstracto Carácter sintético y concreto

Herramientas de expresión para el desarrollo del proceso

TEXTOS, BOCETOS, APUNTES, ISOMETRÍAS, PERSPECTIVAS, BORRADORES PLANIMÉTRICOS, MAQUETAS, PLANOS EN LIMPIO.

COMO PODEMOS OBSERVAR EN EL CUADRO RESUMEN DE LA PRODUCCIÓN ARQUITECTÓNICA, ESTE SE INICIA CON LA FRASE DEL SABER Y EL SABER HACER QUE COMO HEMOS DESCRITO ANTERIORMENTE, LE CORRESPONDE A LA ENSEÑANZA APRENDIZAJE DE LA PRODUCCIÓN EN GENERAL.

LA ARQUITECTURA, ES PUES, UN PROCESO QUE SE INICIA CON LOS SABERES PROPIOS DE LAS CONDICIONANTESDE CARÁCTER ANALÍTICO ABSTRACTO Y CONCLUYE CON SABERES DE CARÁCTER SINTÉTICO CONCRETO QUE DEBEN PERMITIR EL SABER HACER MEDIANTE LA ESTRUCTURACIÓN DE LA MATERIALIZACIÓN DE LA CONCEPTUALIZACIÓN FUNCIO FORMAL DEL PROYECTO ARQUITECTÓNICO, QUE DEBIDAMENTE DESCRITO MEDIANTE LOS RECURSOS PLANIMÉTRICOS, CONCLUIRÁ EN LA CONSTRUCCIÓN DE LA OBRA.

ES ASÍ QUE LOS SABERES CORRESPONDIENTES A LAS ESTRUCTURAS OCUPAN UN LUGAR DE IMPORTANCIA EN EL PROCESO DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO, YA QUE DICHOS CONOCIMIENTOS SON LOS QUE PERMITEN EL CONTROL DEL SABER HACER EL PROYECTO ARQUITECTÓNICO.

LOS CONCEPTOS BÁSICOS DE LAS ESTRUCTURAS.

LOS SABERES PROPIOS DE LAS ESTRUCTURAS PARA LOS DISEÑADORES DE ARQUITECTURA LE DEBEN PERMITIR EL DISEÑO DE LA FORMA DEL PROYECTO, MAS NO NECESARIAMENTE EL CÁLCULO DE SUS DIMENSIONES PARA LO CUAL SE REQUIERE DE POSTERIORES CONOCIMIENTOS PROPIOS DE LA INGENIERÍA. DELICADA TAREA CORRESPONDIENTE A LA INGENIERÍA

REFLEXIONES INICIALES SOBRE LOS CONCEPTOS DE ESTRUCTURAS PARA LOS ESTUDIANTES DE ARQUITECTURA.

AL RESPECTO DEL TÉRMINO ESTRUCTURA, EL DICCIONARIO DE LA LENGUA ESPAÑOLA EN SU 22 EDICIÓN EXPRESA LAS SIGUIENTES PRECISIONES:

-EL CONCEPTO DE ESTRUCTURAR SE REFIERE AL HECHO DE ARTICULAR, DISTRIBUIR, ORDENAR, LAS PARTES DE UN CONJUNTO, ES ASÍ QUE EN LA ACTUALIDAD SE UTILIZA ESTE CONCEPTO TANTO EN LA ARQUITECTURA, COMO EN POLÍTICA, ECONOMÍA, EN HISTORIA, EN INFORMÁTICA, ETC.

-LAS ESTRUCTURAS, EN SU ACEPCIÓN MAS AMPLIA, SE REFIEREN A LA DISTRIBUCIÓN Y ORDEN CON QUE ESTÁ COMPUESTA CUALQUIER OBRA DE INGENIO: UN POEMA, LA HISTORIA, ETC, ASÍ COMO EVIDENTEMENTE LA ARQUITECTURA.

-EN ESTE ESCENARIO LA ESTRUCTURA ARQUITECTÓNICA SE REFIERE A LA DISTRIBUCIÓN, ACCIÓN Y EFECTO DE PONER UN CONJUNTO DE PIEZAS (DE MADERA, ACERO, CONCRETO, ETC.), QUE ENSAMBLADAS EN ORDEN, MATERIALICEN EN FORMAS FUNCIONALES,LAS IDEAS CONCEPTUALES DEL PROYECTO ARQUITECTÓNICO.

COMO EVIDENTEMENTE LOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES SON LOS MISMOS PARA EL INGENIERO COMO PARA EL ARQUITECTO, ESTO DERIVÓ DURANTE MUCHAS DÉCADAS EN LA INTERPRETACIÓN, DE QUE, ANTE LA FALTA DE ARQUITECTOS ESPECIALIZADOS EN LA DOCENCIA DE ESTRUCTURAS, FUERAN LOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA LOS MAS INDICADOS PARA EL EJERCICIO ACADÉMICO DE LA ENSEÑANZA DE LOS CURSOS DE ESTRUCTURAS.

LA VISIÓN DE UN GRUPO DE ARQUITECTOS PREOCUPADOS POR LA NECESIDAD DE CONTAR CON UN CONOCIMIENTO ACERCA DE LAS ESTRUCTURAS QUE LE PUEDA SER ÚTIL EN EL EJERCICIO DE LA PRODUCCIÓN ARQUITECTÓNICA FUERON PLANTEANDO NUEVAS MANERAS DE ENTENDER LOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES, AL RECONOCER QUE DICHOS CONOCIMIENTOS DIFIEREN DEL OBJETIVO PARA EL QUE TANTO EL INGENIERO COMO EL ARQUITECTO LOS UTILIZAN EN EL CUMPLIMIENTO DE SUS COMPETENCIAS PROFESIONALES.

MIENTRAS EL INGENIERO ESTÁ COMPROMETIDO CON EL DELICADO CÁLCULO CUANTITATIVO DE LA DOSIFICACIÓN DE MATERIALES NECESARIOS PARA RESISTIR LAS CARGAS PROPIAS DE LAS FUNCIONES DE LAS FORMAS ARQUITECTÓNICAS, EL ARQUITECTO REQUIERE POSEER LOS CONOCIMIENTOS CUALITATIVOS DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS MATERIALES DE LAS DIFERENTES PIEZAS Y SISTEMAS NECESARIOS PARA EL DISEÑO DE LAS FORMAS FUNCIONALES DEL PROYECTO ARQUITECTÓNICO QUE ESTÁ DISEÑANDO.

DE LO EXPRESADO PODEMOS EMPEZAR A COMPRENDER QUE LAS ESTRUCTURAS A LAS QUE NOS REFERIMOS EN ARQUITECTURA, SON AQUELLAS QUE EN LA METODOLOGÍA DEL PROCESO DEL DISEÑO DEL PRODUCTO ARQUITECTÓNICO, TIENEN LA RESPONSABILIDAD DE HACER POSIBLES, VIABLES, SUSTENTABLES, LAS FORMAS FUNCIONALES DE LA ARQUITECTURA.

AL RESPECTO DE LAS FORMAS FUNCIONALES DE LA ARQUITECTURA, PARA INICIAR EL ESTUDIO ESTRUCTURAL DE LOS CONCEPTOS BÁSICOS DEL MECANISMO ESTRUCTURAL DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES, A PARTIR DE LOS CUALES EL ARQUITECTO PODRÁ VALIDAR LAS FORMAS FUNCIONALES CORRESPONDIENTES A LA IDEALIZACIÓN CONCEPTUAL DE LA PROPUESTA PROYECTUAL, SE PROPONE POR RAZONES PRÁCTICAS PARA EL EJERCICIO ACADÉMICO CORRESPONDIENTE AL CURSO DE ESTRUCTURAS I, PLANTEAR UNA CLASIFICACIÓN QUE PROCURE ABARCAR DE MANERA GENERAL, LAS FORMAS FUNCIONALES ARQUITECTÓNICAS.

ESTA CLASIFICACIÓN SE BASA EN EL PLANTEAMIENTO DE UNA CLASIFICACIÓN PREVIA QUE ES PRODUCTO DEL ANÁLISIS DE LAS MANERAS DE USAR, UTILIZAR, CONSUMIR, LAS FORMAS FUNCIONALES: EL CIRCULAR Y EL REUNIRSE.

EL USUARIO DEL PRODUCTO ARQUITECTÓNICO ES EL SER HUMANO VIVO QUE SE MUEVE CONSTANTEMENTE DE UN LUGAR A OTRO, CIRCULANDO Y REUNIÉNDOSE (RITOS), PARA CUMPLIR CON LOS OBJETIVOS (MITOS), PROPIOS DE SU EXISTENCIA.

ESTAS ACTIVIDADES DEL CIRCULAR Y EL REUNIRSE HAN DADO ORIGEN DESDE LOS INICIOS DE LAS CIVILIZACIONES A LAS DIFERENTES MANIFESTACIONES URBANO ARQUITECTÓNICAS Y QUE LLEGAN HASTA NUESTROS DÍAS A TRAVÉS DE LOS CONSTANTES REPLANTEAMIENTO QUE LA EVOLUCIÓN DE LAS TÉCNICAS ESTRUCTURALES LE HAN IDO PROPORCIONANDO TANTO A LOS CAMINOS, CALLES, RAMPAS, ESCALERAS, PUENTES, ETC., ASÍ COMO PLAZAS, ESTADIOS, COLISEOS, TEMPLOS, VIVIENDAS, CENTROS COMERCIALES, ETC.

DESDE ESTA LA PERSPECTIVA DE LA CLASIFICACIÓN DE LAS FORMAS QUE CONSTITUYEN EL PRODUCTO URBANO ARQUITECTÓNICO, PLANTEAMOS EN: PUENTES, EDIFICIOS HORIZONTALES, EDIFICIOS VERTICALES Y ÁGORAS, LAS FORMAS BÁSICAS SOBRE LAS CUALES INICIAR LAS PRÁCTICAS CORRESPONDIENTES A LA TEORÍA DEL CURSO DE ESTRUCTURAS I.

EL SISTEMA ESTRUCTURAL DESDE LA ANTIGÜEDAD HA FORMADO PARTE DEL PROCESO DE CREACIÓN DE ESPACIOS Y SE HA REFLEJADO EN LAS OBRAS ARQUITECTÓNICAS COMO UN ELEMENTO MANIFIESTO DE EVOLUCIÓN, DESDE LA CONCEPCIÓN DEL ESPACIO COMO EXPERIENCIA DEL HOMBRE, HASTA LA REPRESENTACIÓN DE SU PROPIA

IMAGINACIÓN. ESTE PROCESO ES ESTUDIADO EN LAS EDIFICACIONES EN DONDE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES HACEN PARTE DE UN LENGUAJE DE SIGNIFICADOS QUE ACTUALMENTE EVOCAN LOS ESPACIOS COMO SÍMBOLO DE UN UNIVERSO DE SENTIMIENTO Y PERCEPCIONES.

EL SISTEMA ESTRUCTURAL UTILIZADO LOGRA NO SOLO CUMPLIR CON LA FUNCIÓN DE SOPORTAR, SINO A LA VEZ CONTENER EN CADA ELEMENTO UN CÓDIGO QUE PERMITE LA RELACIÓN DE LO REAL CON LO IMAGINADO, ASPECTO DETERMINANTE PARA CONCEBIR LOS ESPACIOS COMO UN VÍNCULO AL MUNDO DE LA FANTASÍA QUE A TRAVÉS DEL TIEMPO SE HA MANIFESTADO EN EL SER HUMANO COMO ANHELOS DE SU PROPIA EXISTENCIA.

PARA PROSEGUIR CON ESTAS REFLEXIONES INICIALES SOBRE LOS CONCEPTOS PROPIOS DE LAS ESTRUCTURAS QUE DEBEN SER MANEJADO POR LOS ARQUITECTOS EN SUS METODOLOGÍAS O PROCESOS CREATIVOS DEL DISEÑO DE LOS PRODUCTOS ARQUITECTÓNICOS, PODEMOS CONCLUIR QUE DICHOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES SON LOS QUE LE DEBEN PERMITIR AL ARQUITECTO SUSTENTAR LA VIABILIDAD DE LA FORMA FUNCIONAL QUE ESTÁ PROYECTANDO.

AL RESPECTO, SE HACE NECESARIO PRECISAR QUE LA FORMA FUNCIONAL DE UN PROYECTO ARQUITECTÓNICO DEBE DE CUMPLIR CON DOS CONDICIONES FUNDAMENTALES: QUE SIRVAN PARA LAS ACTIVIDADES PROPIAS DE LAS FUNCIONES DERIVADAS DE SUS CONCEPTUALIZACIONES, PARA LO CUAL SE HACE NECESARIO QUE DICHAS FORMAS FUNCIONALES SE HAGAN PERCEPTIBLES, TANTO INTERIORMENTE COMO ESPACIOS, Y EXTERIORMENTE COMO VOLÚMENES.

PARA QUE SUCEDA LO ANTERIORMENTE EXPRESADO, SE HACE NECESARIO QUE EN EL PROCESO DE DISEÑO SE PLANTEEN LAS SUPERFICIES GEOMÉTRICAS QUE PERMITAN TANGIBILIZAR LO ANTEDICHO.

HA DICHAS SUPERFICIES GEOMÉTRICAS LAS DENOMINAREMOS COBERTURAS, LAS CUALES PODRÁN SER DE TECHOS, DE PISOS TECHOS, DE PAREDES O BIEN DE PISOS. EN EL CASO DE QUE DICHAS COBERTURA NO POSEAN CAPACIDAD DE ESTABILIDAD Y RESISTENCIA SE HARÁ NECESARIA LA UTILIZACIÓN DE ESTRUCTURAS DE SOPORTE PARA CADA UNA DE LAS COBERTURAS QUE ASÍ LO NECESITARAN PUDIENDO UTILIZARSE DESDE COLUMNAS, VIGAS, HASTA ARCOS, CABLES, CATENARIOS O BIEN ARRIOSTRADOS.

LOS CONOCIMIENTOS ESTRUCTURALES DEL PRESENTE CURSO DE ESTRUCTURAS I, ESTARÁN REFERIDOS A CONOCER EL MECANISMO ESTRUCTURAL DE LAS PIEZAS NECESARIAS PARA EL PLANTEAMIENTO DE LAS FORMAS A TRAVÉS DE SUS ELEMENTOS DE COBERTURAS Y SUS ELEMENTOS DE SOPORTE, SI ASÍ LO NECESITARAN.

EL OBJETIVO FUNDAMENTAL DEL CURSO ES QUE EL ALUMNO LO CONCLUYA TENIENDO UN MÉTODO QUE LE PERMITA DE MANERA BÁSICA Y ELEMENTAL SUSTENTAR LAS FORMAS ESTRUCTURALES DE SUS PROYECTOS, O BIEN DICHO DE OTRA MANERA: MATERIALIZAR EN FORMAS FUNCIONALES, LAS IDEAS CONCEPTUALES QUE DAN ORIGEN AL SUSTENTO A LA PROPUESTA DEL PROYECTO ARQUITECTÓNICO.

LOS CONOCIMIENTOS INICIALES

LOS CURSOS INICIALES DE ESTRUCTURAS PARA LOS ESTUDIANTES DE ARQUITECTURA LE DEBEN PROPORCIONAR UNA ENSEÑANZA APRENDIZAJE TEÓRICO PRÁCTICA DE LOS CONCEPTOS BÁSICOS DEL CAMPO GENERAL DE LAS ESTRUCTURAS APLICADOS AL PROCESO DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO.

EL CONOCIMIENTO ESTRUCTURAL PARA UN ARQUITECTO NO PRETENDE COMPROBAR CUANTITATIVAMENTE LAS CONDICIONES DE RESISTENCIA Y ESTABILIDAD DE LAS FORMAS FUNCIONALES PREVIAMENTE DISEÑADAS DE ACUERDO A LA CONCEPTUALIZACIÓN DE UN PROCESO INTEGRO DE PRODUCCIÓN ARQUITECTÓNICA.

EL CONOCIMIENTO ESTRUCTURAL LE DEBE PERMITIR AL ARQUITECTO EL DISEÑO VIABLE DE LA FORMA FUNCIONAL DEL CONCEPTO DEL PROYECTO, PRE-DIMENSIONÁNDOLA NO A PARTIR DE FÓRMULAS, SINO DE LA INTUICIÓN DE LA PERCEPCIÓN POÉTICA DE LAS DEFORMACIONES DE LOS DIFERENTES MATERIALES.

LA ENSEÑANZA DE LOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS, ES LA QUE SE REFIEREN A LA DESCRIPCIÓN DEL MECANISMO ESTRUCTURAL, QUE SE GENERA ENTRE LAS FUERZAS Y LOS MATERIALES CUANDO AMBOS SE RELACIONAN PARA HACER VIABLES LAS FORMAS.

EN LA ARQUITECTURA ESTAS FORMAS SON FUNCIONALES, RESPONDEN A UNA CONCEPTUALIZACIÓN DERIVADA DE UN PROCESO DE DISEÑO ARQUITECTÓNICO.

DICHAS FORMAS FUNCIONALES PARA SU DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL HAY QUE CONSIDERARLAS A TRAVÉS DEL ARTIFICIO QUE LAS CONSIDERA CONSTITUIDAS POR ESPACIOS (COMO PERCEPCIÓN INTERNA DE LA FORMA) Y POR VOLÚMENES (COMO PERCEPCIÓN EXTERNA DE LA FORMA).

EL APRENDIZAJE DE LOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS QUE RELACIONAN A LAS FUERZAS CON LOS MATERIALES, SE REALIZA A TRAVÉS DE PRÁCTICAS QUE DESCRIBEN EL MECANISMO ESTRUCTURAL DE LOS ELEMENTOS TANGIBLES QUE CONFIGURAN LOS ESPACIOS Y LOS VOLÚMENES DE LAS FORMAS ARQUITECTÓNICAS, PROPIAS DEL DISEÑO ARQUITECTÓNICO.

LOS ELEMENTOS TANGIBLES QUE CONFIGURAN LA FORMA SON LOS QUE CORRESPONDEN A LAS COBERTURAS DE LOS PISOS, DE LOS TECHOS O DE LAS PAREDES Y EN EL CASO DE QUE DICHOS ELEMENTO NO SE AUTOPORTEN, DE LOS SOPORTES NECESARIOS CORRESPONDIENTES.

CONCEPTOS BÁSICO DE ESTRUCTURAS PARA ARQUITECTOS

LAS ESTRUCTURAS Y LA ARQUITECTURA

LAS ESTRUCTURAS RESUELVEN LAS FORMAS FUNCIONALES DE LAS IDEAS CONCEPTUALES, EN LOS PROCESOS DE DISEÑO DE LOS PROYECTOS ARQUITECTÓNICOS.

LAS ESTRUCTURAS MATERIALIZAN EN ESPACIOS (PERCEPCIÓN INTERNA DE LAS FORMAS) Y VOLÚMENES (PERCEPCIÓN EXTERNA DE LAS FORMAS) LOS LUGARES PARA CIRCULAR O REUNIRSE DE LAS FORMAS FUNCIONALES, MEDIANTE ESTRUCTURAS DE COBERTURAS Y ESTRUCTURAS DE SOPORTES.

LAS ESTRUCTURAS DE LAS COBERTURAS Y DE LOS SOPORTES, SON ORGANIZACIONES QUE RELACIONAN FUERZAS Y MATERIALES EN CONDICIONES DE RESISTENCIA Y DE ESTABILIDAD.

ES ASÍ , QUE CUANDO DESEAMOS APRENDER LOS CONCEPTOS REFERIDOS A LAS ESTRUCTURAS DE LOS OBJETOS QUE EN GENERAL OCUPAN UN LUGAR EN EL ESPACIO NECESITAMOS QUE NOS ENSEÑEN ACERCA DE FUERZAS, DE MATERIALES Y DE SUS RELACIONES.

LAS FUERZAS.

LAS FUERZAS SON MANIFESTACIONES MATERIALIZADAS DE LA ENERGÍA QUE TIENDEN A PRODUCIR MOVIMIENTO O DEFORMACIONES.

LAS FUERZAS, EN LA ORGANIZACIÓNESTRUCTURAL DE LOS MATERIALES, QUE ACTUAN DESDE EL EXTERIOR DE LOS MATERIALES SE LES DENOMINAN CARGAS Y LAS QUE ACTUAN DESDE EL INTERIOR DE LOS MATERIALES SE LES DENOMINAN ESFUERZOS.

-LAS CARGAS

LAS CARGAS O FUERZAS QUE ACTÚAN DESDE EL EXTERIOR Y SOBRE LOS MATERIALES EN LAS ORGANIZACIONES ESTRUCTURALES PUEDEN CLASIFICARSE DE TRES MANERAS BÁSICAS.

SI BIEN EN CUALQUIERA DE LAS CLASIFICACIONES LAS CARGAS SIEMPRE SON LAS MISMAS FUERZAS QUE ACTÚAN DESDE EL EXTERIOR Y SOBRE LOS MATERIALES, ESTAS LAS PODEMOS CLASIFICAR DE ACUERDO A LOS EFECTOS ESTRUCTURALES QUE PRODUCEN SOBRE LOS MATERIALES.ES ASÍ QUE TENEMOS LAS SIGUIENTES CLASIFICACIONES:

LAS CARGAS ESTÁTICAS Y LAS CARGAS DINÁMICAS LAS CUALES AL APLICARSE CON DIFERENTES VELOCIDADES DETERMINAN LAS INTENSIDADES DE LAS FUERZAS QUE ESTÁN ACTUANDO SOBRE LOS MATERIALES DE LAS ESTRUCTURAS.

LAS CARGAS DE ACCIÓN Y LAS CARGAS DE REACCIÓN, SON LAS CARGAS ESTÁTICAS O LAS CARGAS DINÁMICAS QUE AL APLICARSE DE ACUERDO A LA TERCERA LEY DE NEWTON, OBTIENEN LAS CONDICIONES ESTRUCTURALES DEL EQUILIBRIO Y LA ESTABILIDAD QUE REQUIEREN TODA ESTRUCTURA.

LAS CARGAS AXIALES SON CARGAS ESTÁTICAS O CARGAS DINÁMICAS, QUE AL ACTUAR SOBRE EL EJE DEL MATERIAL COMO CARGAS DE ACCIÓN Y DE REACCIÓN, ANULAN EL MOVIMIENTO RECTILÍNEO DEL MATERIAL PONIENDO A PRUEBA LAS CONDICIONES DE RESISTENCIA Y RIGIDEZ DEL MATERIAL AL SOLICITARLE ESFUERZOS DE COMPRESIÓN O ESFUERZOS DE TRACCIÓN.

LAS CARGAS DE MOMENTO SON CARGAS ESTÁTICAS O CARGAS DINÁMICAS, QUE AL ACTUAR TRANSVERSALMENTE AL EJE DEL MATERIAL COMO CARGAS DE ACCIÓN Y DE REACCIÓN, ANULAN EL MOVIMIENTO DE ROTACIÓN DEL MATERIAL PONIENDO A PRUEBA LAS CONDICIONES DE RESISTENCIA O RIGIDEZ DEL MATERIAL, AL SOLICITARLE ESFUERZOS DE FLEXIÓN, CORTE O TORSIÓN.

-LOS ESFUERZOS

LOS ESFUERZOS O FUERZAS QUE ACTUAN DESDE EL INTERIOR DE LOS MATERIALES SE CLASIFICAN EN CINCO GRUPOS:COMPRESIÓN, TRACCIÓN FLEXIÓN, CORTE Y TORSIÓN.

ESTOS TIPOS DE FUERZAS (ESFUERZOS), SON LOS QUE TIENEN QUE VER CON LA RESISTENCIA, LA RIGIDEZ Y LA DEFORMACIÓN DE LOS MATERIALES.

-SE SOLICITAN ESFUERZOS DE COMPRESIÓN A UN MATERIAL CUANDO LAS CARGAS ESTÁTICAS O DINÁMICAS, EN CONDICIÓN DE ACCIÓN O REACCIÓN ACTUAN AXIALMENTE INTENTAN DO JUNTAR LAS PARTÍCULAS INTERNAS DEL MATERIAL

-SE SOLICITAN ESFUERZOS DE TRACCIÓN A UN MATERIAL CUANDO LAS CARGAS ESTÁTICAS O DINÁMICAS, EN CONDICIÓN DE ACCIÓN O REACCIÓN ACTUAN AXIALMENTE INTENTANDO SEPARAR LAS PARTÍCULAS INTERNAS DEL MATERIAL.

-SE SOLICITAN ESFUERZOS DE FLEXIÓN A UN MATERIAL CUANDO LAS CARGAS ESTÀTICAS O DINÀMICAS, EN CONDICION DE ACCIÒN O REACCIÒN, ACTUAN DE MOMENTO, INTENTANDO JUNTAR LAS PARTÌCULAS INTERNAS DEL MATERIAL EN EL LADO CONVEXO DE LA DEFORMACIÒN DEL MATERIAL E INTENTANDO SEPARAR LAS PARTÌCULAS INTERNAS DE MATERIAL EN EL LA DO CONVEXO DE LA DEFORMACIÒN.

-SE SOLICITAN ESFUERZOS DE CORTE A UN MATERIAL CUANDO LAS CARGAS ESTÀTICAS O DINÀMICAS EN CONDICIONES DE ACCIÒN O REACCIÒN, ACTUAN DE MANERA PARALELA A CADA LADO DEL EJE DEL MATERIAL INTENTANDO DESLIZAR LAS PARTÌCULAS INTERNAS DEL MATERIAL

RELACIÓN ENTRE CARGAS Y ESFUERZOS

LAS CARGAS ESTÁTICAS O DINÁMICAS QUE SE APLICAN SOBRE MATERIALES QUE NO SE ENCUENTRAN EN EQUILIBRIO TIENDEN A DESPLAZARLOS CON MOVIMIENTOS RECTILINEOS CUANDO LA CARGAS SE APLICAN COINCIDENTEMENTE CON EL EJE LONGITUDINAL DEL MATERIAL DE LA PIEZA O BIEN TIENDEN A DESPLAZARLOS CON MOVIMIENTOS ROTATORIOS CUANDO LAS CARGAS SE APLICAN TRANSVERSALMENTE AL EJE LONGITUDINAL DEL MATERIAL DE LA PIEZA.

LAS CARGAS ESTÁTICAS O DINÁMICAS CUANDO SE APLICAN SOBRE LOS MATERIALES EN CONDICIÓN DE EQUILIBRIO, COINCIDIENDO CON EL EJE LONGITUDINALDEL MATERIAL DE LA PIEZA, SE LES DENOMINA CARGAS AXIALES Y LE SOLICITAN AL MATERIAL DE DICHA PIEZA, ESFUERZOS DE COMPRESIÓN O DE TRACCIÓN.

LAS CARGAS ESTÁTICAS O DINÁMICAS CUANDO SE APLICAN SOBRE LOS MATERIALES EN CONDICIÓN DE EQUILIBRIO, TRANSVERSALMENTE AL EJE LONGITUDINAL DEL MATERIAL DE LA PIEZA, SE LES DENOMINA CARGAS DE MOMENTO Y LE SOLICITAN AL MATERIAL DE DICHA PIEZA, ESFUERZOS DE FLEXIÓN Y CORTE.

RESUMEN DE CONCEPTO BÁSICOS ESTRUCTURALES

LAS ESTRUCTURAS QUE ESTUDIAREMOS SON ORGANIZACIONES DE MATERIALES Y DE FUERZAS QUE EN CONDICIONES DE RESISTENCIA Y DE EQUILIBRIO ENTRE ELLOS CREAN UN MECANISMO ESTRUCTURAL QUE PERMITEN TRANSMITIR LAS FUERZAS QUE APLICADAS EN CUALQUIER LUGAR DE LAS FORMAS PUEDAN HACERLAS LLEGAR HASTA EL SUELO.

LAS ESTRUCTURAS ARQUITECTÓNICAS RESUELVEN LAS FORMAS DE LOS PROYECTOS.

LAS FORMAS DE LOS PROYECTOS ESTÁN COMPUESTAS POR ESPACIOS Y POR VOLÚMENES.

LOS ESPACIOS Y LOS VOLÚMENES SE DEFINEN POR LAS ESTRUCTURAS DE SUS COBERTURAS Y DE SUS SOPORTES.

LAS COBERTURAS Y LOS SOPORTES SE MATERIALIZAN MEDIANTE LA ORGANIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN LOS CUALES MEDIANTE SUS FUERZAS INTERNAS (RESISTENCIA DEL MATERIAL) SON CAPACES DE RESISTIR LAS FUERZAS EXTERNAS CUANDO ACTÚAN EN EQUILIBRIO SOBRE DICHOS MATERIALES.

LOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES Y LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES.

LAS FORMAS ARQUITECTÓNICAS ESTÁN COMPUESTAS POR ESPACIOS (PERCEPCIÓN INTERIOR DE LA FORMA) Y POR VOLUMENES, (PERCEPCIÓN EXTERIOR DE LA FORMA).LAS FORMAS ARQUITECTÓNICAS SE DEFINEN MEDIANTE LAS COBERTURAS LAS CUALES SON LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CERRAMIENTOS QUE DEFINEN LOS ESPACIOS Y LOS VOLÚMENES; Y LOS SOPORTES,LOS CUALES SON LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES PORTANTES PARA LAS COBERTURAS QUE CAREZCAN DE LA PROPIEDAD DE SER AUTOPORTATES

LAS FORMAS ARQUITECTÓNICAS SE DEFINEN POR PIEZAS DE GEOMETRÍA BIDIMENSIONAL PARA LAS COBERTURAS Y POR PIEZAS DE GEOMETRÍA UNIDIMENSIONAL PARA LOS SOPORTES.

EN EL CAMPO DE LAS ESTRUCTURAS EL ING. HENRICH ENGELS APORTÓ UNA IMPORTANTE CLASIFICACIÓN DE LOS DIFERENTES MECANISMOS ESTRUCTURALES EN 5 SISTEMAS SISTEMA ESTRUCTURAL DE VECTOR ACTIVO, SISTEMA ESTRUCTURAL DE FORMA ACTIVA, SISTEMA ESTRUCTURAL DE MASA ACTIVA O DE SECCIÒN ACTIVA SISTEMA ESTRUCTURAL DE SUPERFICIE ACTIVA Y SISTEMA ESTRUCTURAL DE ALTURA ACTIVA.

DE ESTOS 5 SISTEMAS ESTRUCTURALES LOS 4 PRIMEROS NOS SON PARTICULARMENTE ÚTILES PARA DETERMINAR LOS MECANISMO ESTRUCTURALES A TOMAR EN CUENTA PARA VIABILIZAR, TANGIBILIZAR, CONCRETAR O MATERIALIZAR LAS COBERTURAS Y LOS SOPORTES DE LAS FORMAS ARQUITECTÓNICAS.

SISTEMAS ESTRUCTURALES DE SOPORTES

AL RESPECTO DE LO ANTE DICHO, LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES QUE NOS PUEDEN APORTAR LOS MECANISMOS PARA DETERMINAR LOS SOPORTES SON LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES DE VECTOR ACTIVO, DE FORMA ACTIVA Y DE SECCIÓN ACTIVA.

-SISTEMAS ESTRUCTURALES DE VECTOR ACTIVO:

EN CUANTO A LOS MECANISMOS ESTRUCTURALES QUE PODEMOS UTILIZAR COMO SOPORTES Y QUE PROVIENEN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL DE VECTOR ACTIVO, ESTOS PUEDEN SER LOS SIGUIENTES: ARMADURAS PLANAS O TRIDIMENSIONALES, MARCOS ESPACIALES, GEODÉSICAS O TENSIGRITIS.

LOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS CORRESPONDIENTES A ESTOS MECANISMOS ESTRUCTURALES SON LOS SIGUIENTES:

LAS CARGAS QUE PUEDEN SOPORTAR SON AXIALES Y SOLO SE PUEDEN APLICAR EN LOS NUDOS DEL MECANISMO, LOS ESFUERZOS QUE ESTAS CARGAS SOLICITAN SON DE COMPRESIÓN O TRACCIÓN Y SE PRODUCEN EN LAS BARRAS DEL MECANISMO, LOS ENSAMBLES QUE RELACIONAN A LAS BARRAS EN LOS NUDOS DEL MECANISMO, SERÁN ARTICULADOS, MIENTRAS QUE EN LOS ENSAMBLES QUE SIRVEN DE APOYO CON EL SUELO, SE PUEDEN UTILIZAR ENSAMBLES DE RODILLO.

-SISTEMAS ESTRUCTURALES DE FORMA ACTIVA:

EN CUANTO A LOS MECANISMOS QUE TAMBIÉN PODEMOS UTILIZAR COMO SOPORTES Y QUE PROVIENEN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL DE FORMA ACTIVA, PUEDEN SER LOS SIGUIENTES: CABLES (CATENARIOS O ARRIOSTRADOS O ATIRANTADOS), ARCOS (DE MEDIO PUNTO, OJIVALES, CATENARIOS, ETC…),COLUMNAS.

LOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS CORRESPONDIENTES A ESTOS MECANISMOS ESTRUCTURALES SON LOS SIGUIENTES:

LAS CARGAS QUE PUEDEN SOPORTAR LOS CABLES ARRIOSTRADOS O ATIRANTADOS, ASÍ COMO LAS COLUMNAS SON AXIALES, SOLICITÁNDOSE EN EL CASO DE LOS CABLES ESFUERZOS DE TRACCIÓN Y EN LAS COLUMNAS COMPRESIÓN.

EN EL CASO PARTICULAR DE LAS COLUMNAS, ESTAS TAMBIÉN PUEDEN SOPORTAR CARGAS DE MOMENTO, COMO SON LAS QUE PROVIENEN DE LOS SISMOS O DE LOS VIENTOS Y QUE LES SOLICITAN POR LO TANTO ESFUERZOS DE FLEXIÓN Y CORTE.

MIENTRAS QUE EN LOS CABLES CATENARIOS Y EN LOS ARCOS, SI BIEN LAS CARGAS SE APLICAN TRANSVERSALES AL EJE, EN ESTOS MECANISMOS EN PARTICULAR, EN EL CASO DE LOS CABLES, ESTOS SOPORTAN ESFUERZOS DE TRACCIÓN PERO NO DE COMPRESIÓN, ASÍ COMO EN EL CASO DE LOS ARCOS ESTOS SOPORTAN ESFUERZOS DE COMPRESIÓN PERO NO DE TRACCIÓN, POR LO CUAL NO PUEDEN SOLICITARSE ESFUERZOS DE FLEXIÓN COMO CORRESPONDERÍA A LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES QUE SOPORTAN CARGAS TRANSVERSALES AL EJE DEL MATERIAL, SINO QUE EN ESTOS CASOS PARTICULARESPARA CUMPLIR CON SUS OBJETIVOS ESTOS MECANISMOS, SOPORTAN ESFUERZOS DE TRACCIÓN EN EL CASO DE LOS CABLES Y DE COMPRESIÓN EN EL CASO DE LOS ARCOS

LOS ENSAMBLES, EN TODOS LOS CASOS SON ARTICULADOSCON EXCEPCIÓN DE LAS COLUMNAS DEBIDO A QUE PUDIENDO SER SOLICITADAS A ESFUERZOS DE FLEXIÓN YCORTE AL SER SOMETIDAS A LA ACCIÓN DECARGAS DE MOMENTO POR ACCIÓN DE LOS SISMOS O DE LOS VIENTOS, DEBEN SER EN ESTOS CASOS SUS ENSAMBLES FIJOS, TANTO EN LA RELACIÓN CON LAS VIGAS COMO, SOBRE TODO, CON LOS CIMIENTOS.

-SISTEMA ESTRUCTURAL DE SECCIÓN ACTIVA:

EL SISTEMA ESTRUCTURAL DE SECCIÓN ACTIVA POSEE COMO SOPORTES, LOS MECANISMOS ESTRUCTURALES DE VIGUETAS Y VIGAS.

ESTAS ESTRUCTURAS SON MECANISMOS FUNDAMENTALMENTE UNIDIMENSIONALES, SON ESTRUCTURAS LARGAS Y RECTAS, DENOMINÁNDOSELE A LA DIMENSIÓN ENTRE SUS APOYOS: LUZ O CLARO.

LA CAPACIDAD RESISTENTE DE LA LONGITUD DE ESTAS ESTRUCTURAS DEPENDE SOBRE TODO DEL ALTO DE LA ESTRUCTURA, TAMBIÉN LLAMADO PERALTE.

LOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS CORRESPONDIENTES A ESTOS MECANISMOS ESTRUCTURALES SON LOS SIGUIENTES.

AMBAS ESTRUCTURAS POSEEN LOS MISMOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS ,DIFERENCIÁNDOSE EN LA CAPACIDAD PORTANTE DE CADA UNA DE ELLAS Y SE CARACTERIZAN POR TENER LA CUALIDAD DE SOPORTAR CARGAS DE MOMENTO, YA SEAN CONCENTRADAS EN CUALQUIER PUNTO O BIEN REPARTIDAS A LO LARGO DE SU DIMENSIÓN (LUZ O CLARO DE LA VIGA), Y DE TRANSMITIRLAS EQUIVALENTEMENTE A SUS APOYOS CORRESPONDIENTES, MEDIANTE SOLICITUDES DE ESFUERZOS DE FLEXIÓN Y DE CORTE.

LOS ESFUERZOS DE FLEXIÓN SON MÁXIMOS HACIA EL CENTRO DE LA VIGA, MIENTRAS QUE LOS ESFUERZOS DE CORTE SON MAYORES HACIA LA UBICACIÓN DE LOS APOYOS.

EN CUANTO A LOS ENSAMBLES, ESTOS SERÁN FIJOS ENTRE LOS MECANISMOS ESTRUCTURALES DE SECCIÓN ACTIVA, PUDIENDO SER ARTICULADOS, CUANDO SE ENSAMBLAN CON ESTRUCTURAS DE SISTEMAS DIFERENTES.

SISTEMAS ESTRUCTURALES DE COBERTURAS

LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES QUE NOS PUEDEN APORTAR LOS MECANISMOS ESTRUCTURALES PARA LAS COBERTURAS SON LOS DE MASA ACTIVA Y LOS DE SUPERFICIE ACTIVA.

-SISTEMAS ESTRUCTURALES DE MASA ACTIVA:

LAS COBERTURAS PERTENECIENTES AL SISTEMA ESTRUCTURAL DE MASA ACTIVA ESTÁN COMPUESTAS POR PIEZAS BIDIMENSIONALES QUE PUEDEN SER PLANAS HORIZONTALES O VERTICALES, POSEER INCLINACIONES, CURVATURAS O PLEGADURAS, DE ACUERDO A LA FORMA QUE REQUIERA EL PROYECTO ARQUITECTÓNICO.

LAS COBERTURAS PLANAS HORIZONTALES JUEGAN UN PAPEL IMPORTANTE EN LA CLASIFICACIÓN ANTEDICHA, PUES SON LAS ENCARGADAS DE RESOLVER LOS PISOS O ENTREPISOS DE LAS EDIFICACIONES ASÍ COMO DE TODAS LAS SUPERFICIES QUE NECESITEN SER USADAS O TRANSITADAS PEATONAL O VEHICULARMENTE POR EL SER HUMANO.

LAS PIEZAS PLANAS HORIZONTALES DE ESTAS COBERTURAS ESTÁN DESTINADAS A SOPORTAR LAS CARGAS VIVAS PROPIAS DE LA FUNCIÓN DEL EDIFICIO.

ESTAS CARGAS VIVAS ACTÚAN PERPENDICULARMENTE A ESTAS PIEZAS PLANAS HORIZONTALES, ES DECIR ACTÚAN TRANSVERSALMENTE AL EJE DE ESTAS ESTRUCTURAS POR LO QUE ESTAS CARGAS SE APLICAN COMO CARGAS DE MOMENTO, SOLICITÁNDOLE ESFUERZOS DE FLEXIÓN EN TODAS LAS DIRECCIONES DEL ÁREA DE LA PIEZA, PRODUCIÉNDOLE DEFORMACIONES DE FLEXIÓN Y CORTE, QUE SE HACEN NECESARIO CONTROLAR PARA GARANTIZAR LA ESTABILIDAD DEL PISO.

PARA DICHO EFECTO SE UTILIZAN LOS MECANISMOS ESTRUCTURALES DE LAS VIGAS O VIGUETAS, LAS CUALES ORGANIZAN UNA TRAMA DE SOPORTE.

LAS VIGAS Y VIGUETAS SON PIEZAS LONGITUDINALES DESTINADAS A CONTROLAR LAS DEFORMACIONES Y A SOPORTAR LAS CARGAS DE MOMENTO PROVENIENTES DE LAS COBERTURAS Y QUE SON APLICADAS REPARTIDA O PUNTUALMENTE A LO LARGO DE SUS LUCES O CLAROS, CON LA FINALIDAD DE QUE ESTAS ESTRUCTURAS LAS TRANSMITAN EQUITATIVAMENTE A SUS EXTREMOS, EN DONDE SE UBICAN LOS PUNTOS DE APOYO DE ESTOS MECANISMOS DE SOPORTE.

LAS VIGAS O VIGUETAS SON PIEZAS ESTRUCTURALES PARA RECIBIR CARGAS TRANSVERSALES A SU EJE LONGITUDINAL POR LO TANTO DICHAS CARGAS ACTÚAN COMO CARGAS DE MOMENTO SOBRE DICHOS MECANISMOS ESTRUCTURALES, SOLICITÁNDOLE ESFUERZOS DE FLEXIÓN A LO LARGO DE SU LUZ O CLARO Y ESFUERZOS DE CORTE CERCA DE SUS EXTREMOS.

LOS ENSAMBLES ENTRE LAS ESTRUCTURAS DE LAS COBERTURAS Y LAS VIGAS O VIGUETAS SERÁN FIJOS, MIENTRAS QUE ENTRE LOS EXTREMOS DE LAS VIGAS Y VIGUETAS Y LOS PUNTOS DE APOYO DE LAS ESTRUCTURAS DE SOPORTE SERÁN ARTICULADOS.

-SISTEMAS ESTRUCTURALES DE SUPERFICIE ACTIVA:

ANEXOS

Tipos de materiales

Los materiales están divididos en tres grupos principales: materiales metálicos, poliméricos, y cerámicos.

Materiales metálicos:Estos son sustancias inorgánicas compuestas de uno o más elementos metálicos, pudiendo contener algunos elementos no metálicos, como el carbono. (Hierro, cobre, aluminio, níquel y titanio).

Figura 2. Materiales metálicos. Kansai International Airport Terminal Osaka, Japón, 1988-1994. Renzo Piano Building Workshop, architects.

Materiales cerámicos:Los materiales de cerámica, como los ladrillos, el vidrio, la loza, los aislantes y los abrasivos, tienen escasa conductividad tanto eléctrica como térmica y aunque pueden tener buena resistencia y dureza son deficientes en ductilidad y resistencia al impacto.

Figura 3.Vidrio.Entrance Hall of University of Bremen.GesellschaftfürLicht-undBautechnikmbH.

Materiales poliméricos:

En estos se incluyen el caucho (el hule), los plásticos y muchos tipos de adhesivos. Se producen creando grandes estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas obtenidas del petróleo o productos agrícolas.

Figura 4. Polímeros. RICHARD ROGERS, Domo del Tercer Milenio, Londres 1999. Superficie cubierta: 80.000m2.

En la historia de la ingeniería y la arquitectura se ha utilizado una gran variedad de materiales. Sin embargo se han saltado etapas, o no se han desarrollado de manera adecuada, lo que ha hecho que la estética de algunas ciudades sea muy disímil o permanezca por tiempo prolongado igual, mientras que en el mundo cambia.

Aunque con el paso de los años esta imagen está cambiando, se esta tomando conciencia de la importancia de la estética de la ciudad y lo favorable que es para mejorar la calidad de vida de sus habitantes.

Hoy en día en el mundo la investigación y propuesta sobre nuevos materiales está muy avanzada. Aún nosotros no tenemos la formación y la cultura del desarrollo, cuando se nos presentan materiales como los paneles de yeso-cartón, fibrocemento, materiales sintéticos y otros, seguimos convencidos que aquel material que no tiene un peso específico alto no posee las características estructurales adecuadas para generar construcciones con altas especificaciones de sismo-resistencia y durabilidad.

Al respecto, la arquitecto Claudia Cristina Castro Guerrero arquitecto docente de morfología y estructuras, manifiesta las reflexiones siguientes en el artículo “De la manera de enseñar estructuras a los alumnos de arquitectura”:

“Si la creatividad en su esencia básica y genérica no es otra cosa que la capacidad de dar solución de manera original y adecuada a problemáticas planteadas; y dentro de la problemática arquitectónica no sólo se encuentran la espacialidad, el acto, el entorno y la semiótica, sino también todo lo referente al hacer habitable y construíble lo proyectado; podemos deducir que las asignaturas técnicas y teóricas,  no son un "un mal necesario"; por el contrario, enfocadas adecuadamente pueden y deben llegar a ser aliadas imprescindibles en el desarrollo de un diseño creativo. Diseño creativo que es hijo de una imaginación adiestrada, provista de un bagaje de conocimientos. Base de datos, a la cual recurre en forma intuitiva y realiza las conecciones necesarias, que no siempre son las más convencionales, para dar respuesta de forma integral a los múltiples desafíos que involucra el objeto arquitectónico.

Santiago Calatrava

La manera de impartir estas asignaturas técnicas y teóricas debe ser tal, que no sean percibidas como un largo listado de lo que no se puede hacer o como un montón de recetas para ser seguidas al pie de la letra. Deben transformarse en un apoyo real al proceso de taller, formando criterios, entregando herramientas para aprender a crear soluciones específicas, posibilitando que el futuro arquitecto pueda a través de ellas descubrir cómo materializar, cómo hacer realidad sus ideas y proyectos de papel.

A lo largo de toda la carrera, en la asignatura de taller que es la columna vertebral de la malla curricular, se enseña a los alumnos a observar, analizar, y descubrir la información que necesitan. Imaginar e inspirarse a partir del mundo que los rodea. En resumen se les insta a que aprendan a "aprehender", que puedan captar, que sean capaces de internalizar los fenómenos que tienen que ver con la problemática arquitectónica.  Por lo tanto no podemos pretender que estos mismos alumnos aprendan de manera eficiente y adecuada las estructuras, a través de un modelo matemático plagado de fórmulas y números abstractos escritos en un pizarrón.

Antonio Gaudí

En esta metodología, los estudiantes hacen gala de su capacidad de memorización para retener conocimientos conducentes a una nota aprobatoria hasta la fecha del certamen, pero es un porcentaje mínimo el que efectivamente comprende y asimila los conceptos entregados. Esta forma de impartir las estructuras está en crisis, no da resultados satisfactorios, no funciona. Porque esa, no es la

manera en que los estudiantes de arquitectura aprenden, y tampoco es eso lo que los estudiantes de arquitectura necesitan aprender a cerca de las estructuras.

Debemos lograr que los alumnos vean en las estructuras, más que elementos soportantes y elementos soportados que se repiten a tantos metros como un timbre. Más que una buena excusa donde atrincherarse para justificar todo lo que se pretendió hacer y no se hizo. Mucho más, que una encomienda de entrega inmediata para el primer ingeniero civil que se nos cruce en el camino.

Hay que impartir las estructuras como un hecho arquitectónico, que nace nuevo en cada proyecto, donde a partir de elementos y principios conocidos conjugados de una manera distinta se genera una realidad nueva, válida para las necesidades específicas de cada caso. Hay que enseñar a descubrir oportunidades donde otros sólo ven restricciones, logrando que el diseño estructural sea el fruto de ideas innovadoras en una mente con criterios estructurales claros. Consideremos los conceptos que Mario Salvador define en su libro "Estructuras para arquitectos" : "Diseño estructural es la conjetura inicial educada (supuestos de diseño) que proviene de la experiencia y la intuición más que de cálculos científicos".Análisis estructural es la verificación (matemática) de la resistencia (de los materiales) a cargas dadas". Es razonable pensar que lo que nuestros estudiantes necesitan aprender es diseño estructural, ya que no resulta lógico pretender que todos los alumnos de arquitectura aprendan a calcular. Los estudiantes que quieran especializarse en "análisis estructural" deben tener la posibilidad de hacerlo a través de asignaturas electivas. Pero la meta de los cursos de estructuras obligatorios debería ser que todos los alumnos de arquitectura manejen criterios, que permitan estructurar un proyecto desde su concepción para obtener mejores resultados que los que se consiguen al tratar de acomodar una estructura a un diseño ya acabado.

Peña

Para esto se debe plantear una metodología distinta, a la usada tradicionalmente, para enseñar las estructuras. Una metodología donde los estudiantes aprendan de manera más intuitiva y experimental, de manera que los conocimientos impartidos queden grabados en forma indeleble en la mente de estos futuros arquitectos. Una metodología donde los estudiantes no pierdan de vista las tres dimensiones inherentes a todo sistema estructural, yendo más allá de los diagramas de cuerpo libre en dos dimensiones, que si bien son útiles en ciertas etapas del aprendizaje, son sólo un paso en el entendimiento de las estructuras reales. Un camino válido a considerar es la interacción de los estudiantes con modelos tridimensionales. Al analizar estructuralmente obras de arquitectura paradigmáticas, construir maquetas experimentales a escala, desarrollar modelos tridimensionales en software adecuados, etc., surgen observaciones y cuestionamientos que encausados hacia los contenidos de la asignatura, logran fijar en forma efectiva los conocimientos en la mente de los alumnos. Transformando la clase en una instancia fuertemente interactiva que no deja cabida a la repetición indiscriminada de conceptos memorizados que no se sabe cómo, cuándo ni dónde aplicar. Este método demanda mucho más tiempo, recursos, compromiso y organización que el de la "tiza y el pizarrón". Pero no podemos renunciar por esto, a enseñar las estructuras como nuestros alumnos lo necesitan. Se hace necesario, entonces: Revisar los contenidos de cada asignatura del área de estructuras, impartiendo aquellos que efectivamente conduzcan a crear criterios. Programar adecuadamente las actividades en cada asignatura para optimizar el tiempo disponible.

Elegir y diseñar cuidadosamente las actividades a desarrollar, para que las observaciones y cuestionamientos surgidos de la interacción con los modelos tridimensionales puedan ser efectivamente encausados hacia los contenidos de la asignatura.

Coordinar con anticipación todos los recursos necesarios para las distintas actividades, ya que muchas veces van a trascender la infraestructura de la carrera.

El desafío es que todos los estudiantes de arquitectura "aprehendan" las estructuras, que las sientan como algo tangible, real, parte indisoluble de la arquitectura.

Porque cuando la complejidad y la envergadura de un objeto arquitectónico crece, las estructuras son un tema que no se puede seguir esquivando, y muchas veces es el factor que hace la diferencia entre un proyecto que mata y un proyecto que muere”.

Hace ya un buen tiempo, Mies Van Der Rohe, expresaba que “…la Arquitectura es la cristalización de su estructura”, decía que esta permitía “…el lento desplegar de la forma” y concluía manifestando que “…esa es la causa por la cual la tecnología y la arquitectura están tan estrechamente relacionadas”; y, no dejaba de tener razón, porque para la mente humana todo aquello que existe, todo objeto que ocupa un lugar en el espacio, posee una estructura; y, para los sentidos, todo lo perceptible como un objeto, tiene forma.

Como nos comentan Kelly Vitiello, Amelia Quezada y José Omar Marinez, catedráticos arquitectos de la Universidad Ibero Americana UNIBE “…el arquitecto muchas veces se dirige hacia la estructura a través de la forma; pero el arquitecto creativo se dirige hacia la forma a través de la estructura. El ser científico-creativo es aquel ideal de profesional que antaño representaron Leonardo y Miguel Ángel. La especialización ha llevado a disociar en nosotros el interés científico del afán creativo. Por atender a un solo aspecto se ha descuidado el otro. Pero la existencia humana es integral y exige atender no solo a su perfección o adecuación estructural, sino también a su formalización no solo correcta sino creativa. En lo creativo se unen estructura y forma en una relación en la cual, cada una de ellas está resuelta correctamente sin descuidar la función.”

Así mismo Enrique Manuel Gil, María Cecil Gil y Luis Lopez manifiestan en la separata: “La estructura en la formación del arquitecto” una serie de conceptos que coinciden con lo que se sustenta en este curso de Estructuras I, cuando afirman que “…en las grandes obras de arquitectura el arquitecto es el líder del equipo de trabajo, y el ingeniero es uno de los integrantes fundamentales, así como, en las grandes obras de ingeniería al arquitecto le compete una activa participación de apoyo y colaboración con el ingeniero.”“El arquitecto contemporáneo debe estar familiarizado con la estética, ingeniería, sociología, economía y también con el planeamiento. En general las mayores dificultades se presentan en aquellos conocimientos referentes a la estática, que los debe capacitar para formular ideas para proponer sistemas de distribución de esfuerzos, es decir proponer ideas en el rico campo del diseño estructural, íntimamente relacionado con el diseño arquitectónico, durante todo el proceso proyectual.”

“Es evidente que solo el estudio serio de la matemática y de la ciencia física permitirá a un proyectista analizar una estructura compleja con el grado de perfeccionamiento exigido por la tecnología moderna, pero es necesario establecer una clara distinción entre la comprensión de los conceptos estructurales básicos y el conocimiento cabal del análisis de estructuras; por lo cual se hace fundamental brindar a los estudiantes de arquitectura las herramientas del proceso de diseño estructural necesarias para que puedan ser aplicadas especialmente durante el proceso del diseño arquitectónico.”En ello consiste este curso de Orientación Estructural: Definir los conceptos básicos del mecanismo del fenómeno estructural y utilizar las metodologías adecuadas para la enseñanza-aprendizaje del proceso del diseño estructural.

Cabe aquí hacer una precisión con respecto al proceso del diseño estructural, ya que este no es reconocido como tal por la mayoría de los especialistas; o, mejor dicho, como bien expresa el Ing. Agustín Reboredo en su ensayo El proceso del diseño estructural: “…este es confundido con una de sus etapas: el análisis estructural, y este es un proceso muy sistemático. Para el análisis estructural se hace uso de todos los auxiliares que la tecnología actual nos permite, entre ellos las computadoras. Pero dicha etapa de análisis estructural es la etapa final del proceso del diseño estructural y corresponde a su comprobación matemática. El resto del proceso del diseño estructural presenta las mismas dificultades para su ordenamiento que cualquier proceso creativo y enteramente análogas a las que presenta el diseño arquitectónico o cualquier otro diseño de objetos.”“Todos conocemos obras maestras del diseño estructural pero el proceso de génesis que siguió el autor en cada caso permanece casi siempre ignorado. En este campo no basta que una estructura se sostenga. Eso es relativamente fácil. El problema estructural es mucho más sutil: debe sostenerse con el mínimo esfuerzo” dicho de otro modo, deberá obtener la mejor relación costo-beneficio diseñando una estructura con la cantidad justa y necesaria del o de los adecuados materiales”.

LA ARQUITECTURA Y LA ESTRUCTURA EL PROYECTAR, AUNQUE SÓLO SEAN ESTRUCTURAS, SI BIEN TIENE MUCHO DE CIENCIA Y DE TÉCNICA, TIENE MUCHO MÁS DE ARTE, DE SENTIDO COMÚN, DE DELECTACIÓN EN EL OFICIO DE IMAGINAR LA TRAZA OPORTUNA, A LA QUE EL CÁLCULO SOLO AÑADIRÁ LOS ÚLTIMOS TOQUES, CON EL ESPALDARAZO DE SU GARANTÍA ESTÁTICA RESISTENTE

Eduardo Torroja

Arquitectos, Arquitectura y Estructura.

Arquitecto: Es el profesional apto para diseñar, programar dirigir y construir edificios necesarios para albergar las actividades del hombre en sociedad, satisfaciendo las necesidades y aspiraciones que esta demanda.

 El hombre construye espacios, ambientes para vivir en el mundo, para habitar, podríamos definir la arquitectura entonces como un espacio construido para satisfacer las necesidades humanas.

Nuestro espacio arquitectónico es construido, es decir no está dado en la naturaleza aún cuando se instale y use porciones de ella. Lo construimos con materiales a los cuales se les da una forma para poder vivir dentro de ella. 

Las necesidades que satisface la arquitectura son las del ambiente físico y el espacio. Para desarrollarnos plenamente y poder trabajar, estudiar y vivir en general necesitamos de espacios ordenados y ambientados.

Para ver más cerca la arquitectura la analizaremos según tres planos usados desde la antigüedad :FUNCIÓN, CONSTRUCCIÓN Y FORMA. Por función entendemos la finalidad útil o práctica que debe tener un edificio. Tomemos por ejemplo la vivienda que debe contar con una cocina, dormitorios, baño, sitios de estar, comer y trabajar. En la utilidad de nuestra vivienda tienen un rango importante los aspectos de cada ambiente: su aislación, su comodidad, y otros factores que deben tomarse como funcionales. La casa es entonces un "espacio vital" al que la arquitectura conforma, es decir le da una forma.

Casa en Calamuchita - Miguel Angel Roca - 2004 

Función y forma no deben pensarse independientemente. El segundo punto, la construcción es el que caracteriza una espacio para que sea arquitectónico: SI NO ESTÁ CONSTRUÍDO NO ES UN EDIFICIOConstruir es levantar una forma con materiales pesados, "edificar" o sea fijarla a la tierra.  Dado el tamaño de esta forma espacial se debe tener en cuenta la resistencia de la construcción, es decir, la capacidad de no desmoronarse. La construcción requiere muchos materiales y de muy diversos tipos, El peso de todos estos materiales debe descargarse en tierra en forma estable y permanente. Esta "unidad resistente" de los materiales entre sí y la tierra es el problema central de la construcción y se llama "estructura"

Casa en Mar de las Pampas – fatuoso y Leyton– 2004

Un poco de historia

  La estructura es y ha sido siempre un componente esencial de la arquitectura.  

Ya se tratara de construir un simple refugio para sí y su familia, ya de cerrar espacios donde centenares de seres pudieran rendir culto a su divinidad, comerciar, discutir problemas políticos o entretenerse, el hombre ha tenido que dar forma a ciertos materiales a fin de que su arquitectura se mantuviera en pie resistiendo la atracción de la tierra y otras cargas peligrosas.

Era imprescindible resistir el viento, las descargas atmosféricas, los terremotos y los incendios.

 Y como desde los primeros tiempos de su existencia el hombre tuvo un sentido innato de la belleza, toda la construcción se concibió conforme a ciertos postulados estéticos que no pocas veces impusieron a la estructuras exigencias mucho más estrictas que las re resistencia y economía.  En el pasado, sólo mediante la experiencia unida a constantes fracasos (derrumbes) se logró obtener procedimientos seguros y económicos de construcción de estructuras para edificios. Cada arquitecto elaboraba un grupo de estructuras básicas, típicas de determinados materiales y terrenos.

 

En la edad moderna se producen dos hechos relevantes: Uno es la evolución de la ciencia físico - matemática que estudia también las estructuras (la estática) con lo cual se podían calcular estructuras sobre papel y experimentando en modelos y maquetas para evitar desagradables sorpresas; el otro es la aparición de materiales nuevos: el hierro, el cemento, hormigón armado, con los cuales las posibilidades de formas estructurales se ha ampliado mucho.

Edificio Chrysler – Willam Van Allen - 1930 En la actualidad han aparecido nuevas tecnologías, y con la aparición de la informática se ha reducido dramáticamente la tediosa tarea del cálculo, liberando mucho tiempo para la creatividad. La estructura, problema físico y económico, ha sido también jerarquizada como objeto estético y expresivo. Se han creado exponentes magníficos que constituyen un alarde de técnica e imaginación. 

Banco de China – Pei Torres Petronas – Cesar Pelli Hotel Burj Al Arab - Dubai

Podemos concluir, por lo tanto, que el conocimiento de las estructuras por parte del arquitecto es muy importante y que la corrección en las mismas debe contribuir a la belleza de la arquitectura.

 El arquitecto y el conocimiento estructural El arquitecto contemporáneo, quizá el último humanista de nuestro tiempo, debe estar familiarizado con la estética, ingeniería, sociología, economía y en términos generales con el planeamiento Todo arquitecto, todo estudiante de arquitectura, está hoy convencido de la importancia del conocimiento estructural La enseñanza de las estructuras para los estudiantes de arquitectura presenta una serie de cuestiones de difícil abordaje.  La propia orientación de la carrera apunta al diseño, lo que lleva a que pocos estudiantes demuestren interés en la asignaturas de contenido tecnológico o que planteen problemas matemáticos como es el caso de la materia estructuras.

 Pero, también es cierto que un buen diseño arquitectónico toma en cuenta la estructura resistente desde sus inicios Entonces.....¿es posible facilitar al arquitecto la comprensión y adquisición de los conocimientos estructurales necesarios para poder resolver problemas técnicos y de construcción? ¿es posible tal cosa sin un estudio exhaustivo de matemática superior, física y economía?.....En otras palabras ¿es posible que una persona inteligente sin un estudio profundo de las ciencias físicas y matemáticas comprenda los fundamentos del comportamiento estructural? Las respuestas a las preguntas que anteceden son afirmativas si se establece una clara distinción entre la comprensión de los conceptos estructurales básicos y el conocimiento cabal del análisis estructural

Estructuras e intuición: Es evidente que sólo el estudio serio de la matemática y de las ciencias físicas permitirá a un proyectista analizar una estructura compleja con el grado de perfeccionamiento exigido por la tecnología moderna. El ingeniero estructural de nuestros días es un especialista entre especialistas, integra un subgrupo entre los ingenieros civiles. Con el desarrollo de las nuevas tecnologías, inclusive los especialistas en estructuras se especializan: en la actualidad hay especialistas en hormigón armado, especialistas en estructuras tensadas o especialistas en cubiertas de una forma particular. Se recurre a estos especialistas en busca de asesoramiento sobre un tipo determinado de estructura, tal como se consultaría a un especialista ante un tipo raro de enfermedad. Pero es evidente, también que una vez establecidos los principios básicos del análisis estructural, no hace falta un especialista para comprenderlos sobre una base puramente física. Todos estamos en cierto grado, familiarizados con estructuras en nuestra vida cotidiana: sabemos a qué ángulo debemos colocar una escalera de mano para que soporte nuestro peso, sabemos si la cuerda es suficientemente fuerte para izar un balde con agua, y si el viento hará volar la carpa levantada en el campamento.Es un paso relativamente fácil capitalizar estas experiencias, sistematizar ese conocimiento y llegar a comprender el cómo y el porqué del comportamiento de una estructura moderna.

Tenerife Concert Hall – CalatravaTurning Torso - Calatrava Una vez captados los fundamentos, el arquitecto debe llegar a dominar los puntos más sutiles de la teoría de las estructuras. Esto le permitirá aplicar con inteligencia una gran cantidad de nuevas ideas y métodos constructivos.  En la actualidad es posible construir casi cualquier estructura, y por eso el arquitecto se ve menos limitado por las dificultades técnicas. El arquitecto contemporáneo medio puede aspirar en el campo de las estructuras a realizaciones mayores que las que eran posibles hace sólo un siglo a profesionales de excepción pero esas realizaciones son fruto no solamente de la tecnología, sino de la experiencia adquirida por el profesional.

Intentaremos entonces introducir a los alumnos en el campo de las estructuras sin recurrir a un conocimiento formal de matemática o física. Esto no quiere decir que trataremos a las estructuras de manera elemental, incompleta o simplificada: algunos conceptos estructurales presentados serán sutiles y complejos; sin embargo el alumno podrá captarlos y reconocerlos en situaciones arquitectónicas generales, sobre una base

puramente intuitiva. Este mejor conocimiento del comportamiento de las estructuras conducirá al estudiante interesado a una mejor comprensión de los puntos más delicados del diseño estructural.

Y para aquellos que piensan que la estructura de un edificio es algo tan complejo que debemos recurrir a especialistas les dedicamos esta frase:LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL ES EL ARTE DE UTILIZAR MATERIALES QUE NO CONOCEMOS DEL TODO, DE MANERA QUE RESISTAN FUERZAS QUE NO PODEMOS EVALUAR DEL TODO, Y QUE LOS MISMOS DEN UN SERVICIO A LA SOCIEDAD A TRAVÉS DE NUESTRAS ESTRUCTURAS, DURANTE UN TIEMPO QUE NO PODEMOS PREDECIR DEL TODO.TODO ESTO DE MANERA TAL QUE LA SOCIEDAD TENGA PLENA CONFIANZA EN NUESTRO TRABAJO   Y NINGUNA RAZÓN PARA SOSPECHAR LA EXTENSIÓN DE NUESTRO RECELO E IGNORANCIA.

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA RAZÓN Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALESEduardo Torroja  ESTRUCTURAS PARA ARQUITECTOSSalvadori y Héller

EL OBJETO ARQUITECTÓNICO

Según el Prof. Dr. Ing. StefánPolónyi: El objetivo del “objeto arquitectónico” es la de crear “formas espacialesvivibles, que cumplan una función específica”. Si se habla de la “Estética de la Estructura”, se debe dejar bien enclaro, que la misma cumple la función de soporte de un espacio para que se ejecute una actividad. Una determinadasuperficie puede ser diseñada de tal manera que ella misma se auto soporte. Si esto no es posible, independientementede los motivos, se debe preguntar, que se le debe agregar para hacerla estructural?, para responder esto, el Prof. Dr.Ing. S. Polónyi plantea las siguientes cuestiones:

1. INFLUENCIA DE LA FORMA: La Geometría describe las regularidades de las formas planas y espaciales. Ladescripción tiene lugar en el lenguaje matemático: con igualdades y fórmulas, por medio de números y valoresordenados sistemáticamente y seriados. La “Geometría” describe la forma del objeto, pero también desarrolla formassegún relaciones geométricas y matemáticas. La “regla de la arquitectura clásica” es la de la geometría: proporciones,simetrías, series, etc. Los volúmenes y elementos constructivos se conforman según formas geométricas. Es interesanterecordar, que la mayorías de los maestros de la antigüedad se orientaban con reglas geométricas, y no con las formasde la naturaleza. Esto es entendible, pues para producir los materiales de construcción se dependía de la naturaleza,

pero, a la naturaleza se la utilizaba como modelo para decorar la estructura. El concepto “seguir el ejemplo de lanaturaleza” se inicia en el siglo XX. Para las estructuras que serán ejecutadas con elementos constructivos seriados, esde gran importancia la relación geométrica. Las estructuras espaciales de mediados del siglo XX se organizan segúnlas reglas de empaquetamiento de los poliedros: no dejar intersticios vacíos. Así son los cantos de iguales dimensiones,lo que es una ventaja para la estructura, pues todas las distancias son iguales. Sin embargo en grandes series, no tieneningún significado, si existen uno o dos o tres largos de cantos, pues la “geometría” no es “estática”: la transmisión delas cargas solicita de diferentes maneras a los cantos, si se los considera como elementos estructurales esbeltos. Si sequiere diseñar una estructura económica, entonces se debe tener en cuenta la sección del elemento lineal utilizado comocanto, por ejemplo, en los tubos metálicos se debe considera el espesor del material de la pared y no el diámetro totaldel tubo, para que las tensiones internas se adapten a la solicitaciones externas. En los años 60 y 70 del siglo XXtuvieron las estereoestructuras una gran aceptación entre arquitectos e ingenieros, aunque son antieconómicas. Sinembargo, esta última consideración no tiene ninguna relación con la estética, pero vale citarlo: muchos nudos,producción industrial de los elementos estructurales con montaje manual, muchos elementos lineales innecesariosdesde el punto de vista estático, los tubos no eran herméticos, por lo que la corrosión los atacaba en su interior ydebían ser galvanizados, con altos costos de producción. El “Dominio de la Geometría”, durante los años 60 del sigloXX, lo demuestra la cúpula geodésica de BuckminsterFuller. En los casos de cúpulas con grandes diámetros, seoriginan superficies y elementos estructuras de grandes dimensiones, con muchos inconvenientes para su producción,transporte y montaje. BuckminsterFuller busco una combinación entre pentágonos y hexágonos (1). Debido a estoBuckminsterFuller se limito a superficies regulares, sin embargo esto llevo a inevitables elementos estructuraleslineales delgados. La división en superficies regulares similares, brinda una estructura homogénea, que no considera elmovimiento interno de las cargas. La cúpula del Pabellón para la Exposición Industrial Alemana en San Paulo (Brasil)en 1972, comprende elementos curvos y largos. El ensanchamiento en los bordes de unión de los elementosconstructivos conforma el sector estructural: una cúpula con nervaduras(2). En las nervaduras se concentran todos losesfuerzos internos y el transporte de las cargas externas. El conocimiento de este tipo de solución estructural nosignifica nada si se compara ambas soluciones técnicas con el concepto de la “Estética”. La popularidad de lasestructuras espaciales la demuestran muchos objetos de arte, que se diseñaron con dichos principios. Una interesantederivación de las estructuras espaciales son las estructuras tipo “Tensegrity”, las cuales comprenden elementos linealesesbeltos rígidos de compresión y cables de tracción. Existen muchos ejemplos de aplicación de este tipo estructural, unode los más famosos internacionalmente es la cúpula de cables y barras utilizada para el Estadio de Baseball,(Petersburg, Florida, USA) de David Geiger, 1992 (3), la cual se basa en la disertación de Peter Rudolph, (1967).

2. EQUILIBRIO ESTÁTICO: Las estructuras espaciales se determinan según la “Geometría”, pero también, son lógicaslas estructuras que se conforman según el comportamiento estructural, como por ejemplo, las estructuras de hormigónaramado que se diseñan geométricamente según los momentos flextores. El edificio “Keramion“ (Museo de laCerámica) Frechen (Alemania), Peter Neufert (1971) se asemeja a una pieza cerámica gigante (4). Tanto los puntos deapoyo de las columnas, el borde la cáscara como los hyperboloides de rotación fueron dispuestos de tal manera, paraque todas las tensiones internas sean constantes bajo solicitaciones constantes en todos los puntos. Esto significa que laforma arquitectónica fue desarrollada a partir de determinaciones científicas. Se debería ver esta obra arquitectónicacomo arte?, pues en realidad no por la determinación científica de las coordinadas, sino por su concepción primariadebido a la pautas de diseño. El Hall Central del Predio Ferial de Exposiciones de la Ciudad de Leipzig (Alemania) (5),es una bóveda transparente materializada con reticulados planos paralelos entre si, que conforman la forma total del

objeto arquitectónico. Si no tuviera las estructuras reticuladas planas paralelas cada 25 mts de separación, la cúpulavidriada por si sola no tendría capacidad de autosustentación, pero estos elementos estructural son lo que le dan carácterarquitectónico a dicho volumen vidriado, ya que debido a su transparencia se desmaterializa su presencia.

3. INTERPRETACIÓN ERRÓNEA DEL EQUILIBRIO ESTÁTICO: Para mantener alsistema estructural dentro delcampo de la estática y evitar soluciones hiperestáticas, generalmente los calculistas incorporan “articulaciones” entrelas vinculaciones de los elementos constructivos. Esto generalmente es también de mucho agrado entre los arquitectos,pues aparecen soluciones técnicas de “vistosas formas tecnológicas”. Así devinieron las “articulaciones” en elementosconstructivos deseados por su aportes a la imagen formal: hermosas decoraciones constructivas. Como actualmente lamayoría de los ingenieros estructurales trabajan con sistemas informáticos, la resolución de los sistemas de ecuacionespara el cálculo estructural ya no tiene un rol preponderante en todo el trabajo, solo hay que tener el suficiente criterioprofesional y el conocimiento científico para interpretar correctamente los resultados de los cálculos informáticos, o seaser un buen ingeniero. Por lo que las “Articulaciones” pueden ser evitadas de materializarlas en las obras cuando noson necesarias realmente. Sin embargo, muchos arquitectos las han incorporado en su jerga de soluciones formales, quepor más que el ingeniero trate de justificar su no presencia en algún proyecto, no es posible presicindir de sus serviciosformales. Esto es de observar en la obras de Foster, Rogers y Grimshaw. Todos sus edificios trascendentales estánatiborrados de “articulaciones”, pues dan la imagen de la máquina de habitar de última generación: “el maquinismodel futuro por medio de la tecnología avanzada”. Cualquier ingeniero mecánico que tenga la posibilidad de observar la(1) BuckminsterFuller: Pabellón USA, Exposición

documentación técnica de dichas obras, estallaría de risas, pues el comprobaría inmediatamente, que las articulacionesestán ubicadas donde no hay psoibisidades que existan giros de los elementos estructurales, como por ejemplo elgigantesco edificio traslúcido utilizado como Centro de Capacitación Profesional para los Empleados Públicos delEstado Federal Aleman de Nordrhein-Westfalen, Herne (Alemania) (6), tienen articulaciones metálicas todas lacolumnas de madera, pero estas están de más, pues la madera no experimenta ningun alargamiento por temperatura enel sentido longitudinal de las fibras, por lo que no puede generarse ningún giro en las articulaciones. Este modismo deincorporar en las obras de arquitectura algunos elementos constructivos de origen en la ingeniería mecánica se empezocerca de 1970. La incorporación de los tensores laterales a las columnas de madera para evitar el pandeo de las mismases para darle una imagen de liviandad, acorde con el volumen traslúcido del edificio, o sea un efecto arquitectónico.

4. INFLUENCIAS DE LA TECNOLOGÍA EN LA DETERMINACIÓN DE LA FORMA: Cuando se termino de ejecutar elencofrado de la cobertura plegada de hormigón armado de las tribunas del estadio del club de futbol “1. FC Köln”,Köln (Alemania) (7), se verifico que en los planos técnicos originales se determinó la construcción de un borde superiory se constató que el mismo tendría muchas deformaciones por dilatación por lo que no podría ser un elemento recto, porlo que se desidio doblar el borde las placas y luego se hormigonó. De esta manera, la imagen de “dientes” de la cubiertaplegada le confieren su propio carácter formal a la obra.

5. INFLUENCIAS DE LAS POSIBILIDADES TÉCNICAS EN LA ESTÉTICA: Los antiguos templos griegos impresionanpor sus columnas gordas, con una pequeña separación entre ellas, pues las vigas superiores eran de piedra, por esto queimpresionan las estructuras de grandes luces entre apoyos. Mientras que a los templos griegos se los reconoce comonaturalemente impresionantes, a las estructuras actuales se las observa con ciertas dudas por sus columnas conseperaciones mínimas entre ellas, pues dan la impresión que su función estructural es secundaria, que necesitan estárjuntas por debilidad o porque fue una decisión formal, como es el caso del Museo de Arte de Bonn, (Alemania) (8).

Si se considera el aspecto económico de la estructura , se sabe que existe una relación entre la altura y la separaciónentre las columnas. A mayor altura, mayores costos, por esto es criterioso reducir el numero de columnas y aumentar laseparación entre ellas. Cuando fue preguntado el famoso ingeniero estructural Fritz Leonhardt, cual es la separaciónadecuada para las columnas de puentes en los valles?, respondio: “primero, dibuje el puente, y cuando quede hermosoel diseño, entonces recienanalizelo desde el punto de vista económico”. Esto también es válido para grandes cubiertas.Aquí se observa claramente que las sensaciones estéticas también dan indicaciones para la economía. Tal es el caso dela solución tipo “arbol” para grandes luces de cubiertas, donde las columnas toman formas de árboles con una imagénestética agradable. Las estructuras realizada con madera presentan el problemas del direccionamiento de las fuerzas detracción entre los diferentes elementos constructivos. Los carpinteros y constructores avezados antiguos solucionaban elproblema con la construcción de un sistema estructural que evite la tracción. No es así en la actualidad, pues lasconstrucciones de madera realizadas por ingenieros responden a las condiciones estáticas de equilibrio y no a laspropiedades constructiva-estructurales de la madera, pues por medio de tensores, fijaciones metálicas y demaselementos accesorios, construyen estructuras de madera. Así se muestran como se puede materializar cada sistemaestructural con madera, en lugar de mostrar, cuales sistemas estructurales son los adecuados para la madera.

6. ELECCIÓN DE UN SISTEMA ESTRUCTURAL: Posiblemente se goza con una obra de arte, si se sabe más sobre suorigen. Esto se podría trasvasar a un caso real de diseño estructural para una obra de arquitectura, como es el caso de laampliación de los andenes de la Estación Central Ferroviaria de la Ciudad de Colonia (Alemania) (9), pues seencuentra como vecina de la Catedral. Debido a que las locomotoras modernas no emiten más humo, no fue necesariopensar en cubiertas de gran altura, además desde el punto de vista urbano hubieran sido una competencia formal con lacatedral. Entonces fue posible realizar apoyos intermedios entre los andenes, con luces estructurales de 22 mts, por loque no fue necesario salvar la luz total de todos los andenes juntos. Fue importante, que toda la cubierta sea trasparentepara no perder la imagen de la catedral. Por esto se analizaron diferentes soluciones estructural-formales.-

7. INFLUENCIA DE LAS CONSIDERACIONES NATURALES EN LA ESTRUCTURA: En la segunda mitad del sigloXX fue publicitado por muchos arquitectos e ingenieros, tomar a la naturaleza como modelo, pero para esto se debentomar ciertas precauciones, pues la producción de materiales de construcción y elementos constructivos, es totalmentediferente a la evolución de los productos naturales. Por esto, algunas funciones estructurales no son comparables enmuchos casos, como por ejemplo, los saltamontes evitan las cargas dinámicas originadas por el viento, lasconstrucciones arquitectónicas deben soportar dichas cargas, pues no tienen la capacidad de deformar su volumenpara adaptarse al viento. El efecto estructural de la carga de un voladizo no tiene el mismo efecto estructural que el deuna rama de un arbol. En el caso de una estructura tipo “árbol”(10), las “ramas” están correctamente diseñados, si estánsolicitados a compresión axial y no a la flexocompresión, además, para facilitar la producción de los elementosconstructivos, no se disminuye su sección en uno de los extremos. En este momento se debe meditar sobre la“conveniencia” de tomar a la naturaleza como ejemplo. Se afirma que la naturaleza se optimiza, pero esto tiene unobjetivo, que es más que nada el sentido de la vida, o sea, se optimiza para sobrevivir, lo que se denominacientíficamente como “evolución natural” u “optimización para adaptarse a las condiciones cambiantes del entorno”.El ejemplo de la lucha por la supervivencia no es en realidad un ejemplo para la optimización técnica. Si alguien semaravillan por las estructuras naturales optimizadas, se puede comprender, que la naturaleza utiliza métodos deoptimización derrochones, pues muchas especies desaparecen o son victimas de cambios naturales, para que luego otrassobrevivan. Debido a que el término “Sentido” tiene el primer significado de “Sensación”, el aspecto subjetivo es que

se debe utilizar es el del término “propósito” cuando se habla de “conveniencia”. En realidad, no se puede reconocer el“proposito” de la naturaleza, sin embargo nos ubicamos dentro de dicho marco como objetivo: erigir edificios quetienen determinados propósitos, esto significan que son convenientes. Mientras que algunos toman como modelosestructurales a la plantas y árboles, el arquitecto-ingeniero Santiago Calatrava toma como modelo a un “Toro”, pero nosu esqueleto como modelo estructural, sino que estudia el movimiento del animal y su forma, como fundamento para eldiseño de la sección transversal de un puente (4). Así el genera estructuras singulares con caracteristicas plásticas propiade una escultura. Aquí se observa que sus diseños estructurales no se originan en el calculo estático, pero siempre buscauna posibilidad que sus formas plasticas concuerden con criterios físicos para asegurles equilibrio estático.

8. INFLUENCIAS DE LAS ARTES PLÁSTICAS EN LA ESTÉTICA ESTRUCTURAL: Las abstracciones de LyonelFeiningers: “objetos espaciales representados en un planos vistos como a travez de un cristal”, con muchasparticiones, de manera de fomar cortinas de luz materializan espacios virtuales (12). Esta imagen sirvio de fundamentopara el diseno de la Iglesia St. Paulus (13), Neuss-Weckhoven (Alemania), con su volumen de superficies plegadas, conaberturas superiores disimuladas por las superficies plegadas, por las cuales entra iluminación natural y genera conos desombra, posibilitando un movimiento espacial interno de luces y sombras, pero esto fue posible gracias a la cáscaraestructural de hormigón armado: diseno estructural. Otro ejemplo de arte aplicado, es el caso de los arcos tubularesmetálicos, de donde cuelga un paso peatonal elevado en el predio de la Exposición Federal de Jardines de 1997 enGelsenkirchen (Alemania), con una luz estructural de 100 mts (14). Aunque los dos arcos se encuentran en dos niveles,se los vivencia como un solo paso peatonal, con diferentes perspectivas visuales. El mismo concepto se utilizo para unconcurso arquitectónico para el en puente Havel, Berlin-Spandau (Alemania) (15), donde los apoyos en los pilonessobre el rio Spree se realiza con una contra curva que luego contirnua hasta los apoyos finales en ambas costas. Labanda de rodamiento horizontal cuelga desde ambos arcos, los cuales se unen en el tramo central del puenteconformando así un espacio semicerrado virtualmente por los cables laterales inclinados y los arcos no paralelos.En el caso del puente peatonal en Castrop-Rauxel (16) se ubica el centro del paso peatonal un tubo metálico con doblecurvatura, el cual termina apoyandose en el parterre que separa la banda central, desde donde nace el otro tubo metálicocentral, también con una doble curvatura. Ambos tubos centrales sirven de apoyo a la viga doble “T” que conforma elpaso peatonal En otro puente peatonal en Oberhausen (Alemania) (17), se utiliza el mismo concepto pero con un solotubo metálico de forma parabólica invertida de manera que trabaja a compresión pura. El arco se ubica en el centro de lasuperficie de paso peatonal y desde el mismo cuelga la superficie de paso con cables. No fue necesario ninguncontrafuerte lateral u otro tubo paralelo, pues las escaleras peatonales de acceso evitan los movimientos lateras.

9. ESTÉTICA Y REALIDAD CONSTRUCTIVA: Como ya se comento, la recepción del arte por parte de una sociedaddepende siempre de la ideología dominante en un cierto período de tiempo. Mientras que la belleza estuvo ubicada en elcentro de le estética artistica, ahora se la elimina del arte moderno. Además, en la arquitectura posmoderna y en ladeconstructivista, se ha dejado de lado los criterios de “sensato”, de “adecuado” y de “apropiado”. Se sabe que la“Conveniencia” y la “Utilidad” están relacionados estrechamente con la “Renta Económica”, y también, en contra dela sensibilidad estética. Sin embargo este criterio no se puede aplicar en construcciones racionales, como por ejemploen las iglesias góticas, cuando a los maestros constructores del medievo no se los puede acusar de que si incluiantensores para absorver las acciones de tracción de los arcos, deberían haber eliminado los contrafuertes laterales quematerializan la reacción horizontal de los arcos apuntados. De igual manera, hubiera sido provechoso desde el punto devista económico, si Pier Luigi Nervi hubiera puesto una viga circular de tracción en la parte inferior de la cúpula en el

Palazzettodello Sport, Roma (Italia) (18), así hubiera podido eliminar las columnas “Y” y sus fundaciones, para asíabsorver las acciones horizontales de manera económica. En realidad sería una solución estructural acorde con laestática, pero así como se lo diseño .y construyo resulta comprensible como una objeto arquitectónico de arte.ConclusionesSegún el Prof. Dr. Ing. Stefan Polónyi (2003): A mediados del siglo XX se consideraba a la “honradez constructiva”como un importante criterio para evaluar una estructura de un objeto arquitectónico. Sin embargo, este valor tienetodavía validez, aunque los Posmodernos y Deconstructivistas no lo apliquen. Según este criterio se puede diferenciar,si es la estructura una simple decoración del objeto arquitectónico, o si la misma sirve como elemento principal de laconstrucción. Con los actuales avances de la informática se pueden plantear, diseñar y calcular formas y solucionesestructurales totalmente libres e inclusive adaptar esquemas estructurales a formas plásticas. Así se puede alcanzar elobjetivo de “humanizar” las estructuras por medio de la libertad de creación plástica, por lo que dichas estructuras enobras de arquitectura no solo podrían cumplir su función básica y esencial sino que tendrían un lugar en la historia delarte. Se pudo apreciar que el “conocimiento” influye sobre la “Estética”, así tiene en el presente trabajo la intensiónde colaborar un poco para el goce del arte y en particular del goze del objeto artistico-estructural en la arquitectura”.-

Diseño estructural

Indice1. Etapas en el proceso de l diseño 2. Conceptos Fundament a les 3. Métodos del dise ñ o estructural 4. Acciones y sus efectos sob r e los sistemas estructurales

1. Etapas en el proceso del diseñoProceso creativo mediante el cual se le da forma a un sistema estructural para que cumpla una función determinada con un grado de seguridad razonable y que en condiciones normales de servicio tenga un comportamiento adecuado. Es importante considerar ciertas restricciones que surgen de la interacción con otros aspectos del proyecto global; las limitaciones globales en cuanto al costo y tiempo de ejecución así como de satisfacer determinadas exigencias estéticas. Entonces, la solución al problema de diseño no puede obtenerse mediante un proceso matemático rígido, donde se aplique rutinariamente un determinado conjunto de reglas y formulas.

a)Etapa de estructuración

Es probable la etapa mas importante del diseño estructural pues, la optimización del resultado final del diseño depende de gran medida del acierto que se haya obtenido en adoptar la estructura esqueletalmas adecuada para una edificación específica.

En esta etapa de estructuración se seleccionan los materiales que van a constituir la estructura, se define el sistema estructural principal y el arreglo y dimensiones preliminares de los elementos estructurales mas comunes. El objetivo debe ser el de adoptar la solución optima dentro de un conjunto de posibles opciones de estructuración.

b)Estimación de las solicitaciones o accionesEn esta segunda etapa del proyecto, se identifican las acciones que se consideran que van a incidir o que tienen posibilidad de actuar sobre el sistema estructural durante su vida útil. Entre estas acciones se encuentra, por ejemplo, las acciones permanentes como la carga muerta, acciones variables como la carga viva. Acciones accidentales como el viento y el sismo. Cuando se sabe de antemano que en el diseño se tienen que considerar las acciones accidentales es posible seleccionar en base a la experiencia la estructuración mas adecuada para absorber dichas acciones.

c) Análisis estructuralProcedimiento que lleva la determinación de la respuesta del sistema estructural ante la solicitación de las acciones externas que puedan incidir sobre dicho sistema. La respuesta de una estructura o de un elemento es su comportamiento bajo una acción determinada; está en función de sus propias características y puede expresarse en función de deformaciones, agrietamiento, vibraciones, esfuerzos, reacciones, etc.Para obtener dicha respuesta requerimos considerar los siguientes aspectos:

Idealización de la estructura. Seleccionar un modelo teórico y analítico factible de ser analizado con los procedimientos de calculo disponible. La selección del modelo analítico de la estructura puede estar integrado de las siguientes partes:

I.- Modelo geométrico. Esquema que representa las principales características geométricas de la estructura.II.- Modelo de las condiciones de continuidad en las fronteras. Debe establecerse como cada elemento esta conectado a sus adyacentes y cuales son las condiciones de apoyo de la estructura.III.- Modelo del comportamiento de los materiales. Debe suponerse una relación acción - respuesta o esfuerzo - deformación del material que compone la estructura.IV.- Modelo de las acciones impuestas. Las acciones que afectan la estructura para una condición dada de funcionamiento se representan por fuerzas o deformaciones impuestas.

Determinar las acciones de diseño

En muchas situaciones las cargas y otras acciones que introducen esfuerzos en la estructura están definidos por los reglamentos de las construcciones y es obligación del proyectista sujetarse a ellos.

Determinar la respuesta de las acciones de diseño en el modelo elegido para la estructura.Es necesario obtener los elementos mecánicos y los desplazamientos en el sistema estructural.

DimensionamientoEn esta etapa se define a detalle la estructura y se revisa si se cumple con los requisitos de seguridad adoptados.

2. Conceptos FundamentalesLa principal función de un sistema estructural es la de absorber las acciones o solicitaciones que se derivan del funcionamiento de la construcción.Acciones:Son todos los agentes externos que inducen en la estructura fuerzas internas, esfuerzos y deformaciones.Respuestas:Se representa por un conjunto de parámetros físicos que describen el comportamiento de la estructura ante las acciones que le son aplicadas.Estado límite:Es cualquier etapa en el comportamiento de la estructura a partir de la cual su respuesta se considera inaceptable.

Tipos de estados limiteEstado límite de fallaSon los que se relacionan con la seguridad y corresponden a situaciones en que la estructura sufre una falla total o parcial o que presenta daños que afectan su capacidad para resistir nuevas acciones.

Estado límite de servicioSon los que se asocian con la afectación del correcto funcionamiento de la construcción y comprenden deflexiones, agrietamientos y vibraciones excesivas.

Resistencia:Es la intensidad de una acción hipotética que conduce a la estructura o alguna sección a un estado límite de falla. Por ejemplo, la resistencia a flexión será el momento máximo que es capaz de resistir la sección.

3. Métodos del diseño estructural

Diseño por medio de modelosSe recomienda en el diseño de elementos estructurales de forma muy compleja que no son fáciles de analizar por medio de los modelos matemáticos usuales.

Método de los esfuerzos de trabajo o de esfuerzos permisibles o teoría elásticaLos elementos mecánicos producidos en los distintos elementos por las solicitaciones de servicio o de trabajo se calculan por medio de un análisis elástico. Se determinan después los esfuerzos en las distintas secciones debido a los elementos mecánicos, por métodos también basados en hipótesis elásticas. Los esfuerzos de trabajo así calculados, deben mantenerse por debajo de ciertos esfuerzos permisibles que se consideran aceptables, el método es razonable en estructuras de materiales con un comportamiento esencialmente elástico.

Método de la resistencia o método de factores de carga y de reducción de resistencia o teoría plásticaLos elementos mecánicos se determinan por medio de un análisis elástico-lineal. Las secciones se dimensionan de tal manera que su resistencia a las diversas acciones de trabajo a las que puedan estar sujetas sean igual a dichas acciones multiplicadas por factores de carga, de acuerdo con el grado de seguridad deseado o especificado. La resistencia de la sección se determina prácticamente en la falla o en su plastificación completa.

Métodos basados en el análisis al limiteEn este criterio se determinan los elementos mecánicos correspondientes a la resistencia de colapso de la estructura. (Formación de suficientes articulaciones plásticas para llegar a la falla total de la estructura).Se hace un análisis estructural plástico.

Métodos probabilisticosLas solicitaciones que actúan sobre las estructuras, así como las resistencias de estas son cantidades en realidad de naturaleza aleatoria, que no pueden calcularse por métodos deterministicos como se supone en los criterios de diseño anteriores. Esto nos conduce a pensar en métodos basados en la teoría de las probabilidades.

Las principales limitaciones que se tienen en la actualidad son que no se tiene suficiente información sobre las variaciones tanto de las solicitaciones que deben de considerarse como la resistencia de los materiales y de las estructuras construidas con ellos.

4. Acciones y sus efectos sobre los sistemas estructuralesClasificación:Atendiendo los conceptos de seguridad estructural y de los criterios de diseño, la clasificación mas racional de las acciones se hace en base a la variación de su intensidad con el tiempo. Se distinguen así los siguientes tipos de acciones:

Acciones permanentes.Son las que actúan en forma continua sobre la estructura y cuya intensidad pude considerarse que no varía con el tiempo. Pertenecen a este grupo las siguientes.1.- Cargas muertas debidas al propio peso de la estructura y al de los elementos no estructurales de la construcción2.- Empujes estáticos de líquidos y tierras3.- Deformaciones y desplazamientos debido al esfuerzo de efecto del pre-esfuerzo y a movimientos diferenciales permanentes en los apoyos4.- Contracción por fraguado del concreto, flujo plástico del concreto, etc.

Acciones variables.Son aquellas que inciden sobre la estructura con una intensidad variable con el tiempo, pero que alcanzan valores importantes durante lapsos grandesSe pueden considerar las siguientes:1.- Cargas vivas, o sea aquellas que se deben al funcionamiento propio de la construcción y que no tienen carácter permanente2.- Cambios de temperaturas3.- Cambios volumétricos

Acciones accidentales.Son aquellas que no se deben al funcionamiento normal de la construcción y que puede tomar valores significativos solo durante algunos minutos o segundos, a lo mas horas en toda la vida útil de la estructura.Se consideran las siguientes

1.-Sismos2.-Vientos3.-Oleajes4.-Explosiones

Para evaluar el efecto de las acciones sobre la estructura requerimos modelar dichas acciones como fuerzas concentradas, lineales o uniformemente distribuidas.Si la acción es de carácter dinámico podemos proponer un sistema de fuerzas equivalentes o una excitación propiamente dinámica.

Trabajo enviado por:

Miguel LopezGonzalezmilogo@hotmail.

LOS NUEVOS MATERIALES EN LA ARQUITECTURAMg. Arq. Andrés Felipe PÉREZ MARÍN

Arquitecto Universidad Nacional de ColombiaMagíster en Construcción. Universidad Nacional de Colombia, Universidad Politécnica de Valencia. Profesor Asistente Área de Tecnología1

afperezm@unal.edu.co

LOS NUEVOS MATERIALES EN LA ARQUITECTURA

“NUESTRO TIEMPO SE DISTINGUE DE LAS GRANDES ÉPOCAS ARQUITECTÓNICAS DE LA HISTORIA PRIMORDIALMENTE POR LA EXISTENCIA CONCURRENTE DE MUCHAS TENDENCIAS PARCIALMENTE OPUESTAS. NO ES FÁCIL, NI PARA EL EXPERTO BIEN INFORMADO, ORIENTARSE EN ESTE CAOS APARENTE. LA SITUACIÓN ES TANTO MÁS DIFÍCIL PARA EL ESTUDIANTE O PARA EL AFICIONADO INTERESADO EN ESTOS TEMAS”.2

Materiales en la construcción3

Historia

Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto. Desde el comienzo de la civilización, los materiales junto con la energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su condición. Las primeras edades en las que se clasifica nuestra historia (ver fig. 1), llevan sus nombres de acuerdo al material desarrollado y que significó una época en nuestra evolución. La edad de piedra con las primeras herramientas y armas para cazar fabricadas en ese material, la edad de bronce en la que se descubre la ductilidad y multiplicidad de ese material, seguida de la edad de hierro en la que este reemplaza al bronce por ser un material más fuerte y con más aplicaciones, etc.

1Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá, Facultad de Artes, Escuela Arquitectura y Urbanismo.2 CEJKA Jan. TendenzenzeitgenössischerArchitektur, 1ª ed., Stuttgart: W. Kohlhammer GMBH, 1993, pág. 7. (Versión castellana: Tendencias de la arquitectura contemporánea, 2ª ed., Barcelona: Editorial Gustavo Gili, S.A., 1995, Pág. 7.) 3Documento Original, Los materiales en la construcción. Biblioteca Luís Ángel Arango.

Figura 1. Los Materiales en la Construcción - Cronología

Los productos de los que se ha servido el hombre a lo largo de la historia para mejorar su nivel de vida o simplemente para subsistir han sido y son fabricados a base de materiales, se podría decir que estos están alrededor de nosotros estemos donde estemos. De ellos depende en parte nuestra existencia. Hay muchos más materiales de los que utilizamos día a día, los que vemos en las ciudades o los que utilizamos en nuestro quehacer diario.

Tipos de materiales

Los materiales están divididos en tres grupos principales: materiales metálicos, poliméricos, y cerámicos.

Materiales metálicos:Estos son sustancias inorgánicas compuestas de uno o más elementos metálicos, pudiendo contener algunos elementos no metálicos, como el carbono. (Hierro, cobre, aluminio, níquel y titanio).

Figura 2. Materiales metálicos. Kansai International Airport Terminal Osaka, Japón, 1988-1994. Renzo Piano Building Workshop, architects.

Materiales cerámicos:Los materiales de cerámica, como los ladrillos, el vidrio, la loza, los aislantes y los abrasivos, tienen escasa conductividad tanto eléctrica como térmica y aunque pueden tener buena resistencia y dureza son deficientes en ductilidad y resistencia al impacto.

Figura 3.Vidrio.Entrance Hall of University of Bremen.GesellschaftfürLicht-undBautechnikmbH.

Materiales poliméricos:

En estos se incluyen el caucho (el hule), los plásticos y muchos tipos de adhesivos. Se producen creando grandes estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas obtenidas del petróleo o productos agrícolas.

Figura 4. Polímeros. RICHARD ROGERS, Domo del Tercer Milenio, Londres 1999. Superficie cubierta: 80.000m2.

En la historia de la ingeniería y la arquitectura se ha utilizado una gran variedad de materiales. Sin embargo se han saltado etapas, o no se han desarrollado de manera adecuada, lo que ha hecho que la estética de algunas ciudades sea muy disímil o permanezca por tiempo prolongado igual, mientras que en el mundo cambia.

Aunque con el paso de los años esta imagen está cambiando, se esta tomando conciencia de la importancia de la estética de la ciudad y lo favorable que es para mejorar la calidad de vida de sus habitantes.

Hoy en día en el mundo la investigación y propuesta sobre nuevos materiales está muy avanzada. Aún nosotros no tenemos la formación y la cultura del desarrollo, cuando se nos presentan materiales como los paneles de yeso-cartón, fibrocemento, materiales sintéticos y otros, seguimos convencidos que aquel material que no tiene un peso específico alto no posee las características estructurales adecuadas para generar construcciones con altas especificaciones de sismo-resistencia y durabilidad.

Materiales para la construcción en el siglo XXI en el mundo

Cada vez se logran mayores distancias entre apoyos en los puentes, estadios y cualquier estructura. Cada vez las construcciones responden mejor a los fenómenos naturales, son más livianas, etc. Esto se puede ver casi en todos los eventos internacionales en los que cada país (cuando tiene los medios económicos necesarios) presenta al mundo escenarios con características constructivas hace años no pensadas, y esto gracias a los materiales, en los que se trabaja día a día. Se puede afirmar que las estructuras metálicas tendrán larga vida, así mismo las aleaciones, buscando nuevas mejoras de características de los materiales, buscadas por los ingenieros y pensando siempre en el confort, la palabra clave cuando se habla de adelantos en materiales usados en la construcción llamada a solucionar los problemas espaciales del hombre. Así mismo los materiales traslucidos que dan privacidad y a la vez permiten ver todo como si no existieran muros, de gran resistencia y cada vez de mayores tamaños, los plásticos que tienen nuevas aplicaciones cada día, son los que darán muy seguramente la pauta en construcción en este siglo.

Figura 5. Estructuras de grandes luces. Anteproyecto Puente de Gibraltar. Tomado de www.cfcsl.com

La producción de nuevos materiales y el procesado de estos hasta convertirlos en productos acabados, constituyen una parte importante de nuestra economía actual. Los ingenieros diseñan la mayoría de los productos facturados y los procesos necesarios para su fabricación. Puesto que la producción necesita materiales, los ingenieros deben conocer de la estructura interna y propiedad de estos, de modo que sean capaces de seleccionar el más adecuado para cada aplicación y también capaces de desarrollar los mejores métodos de procesado.Los ingenieros especializados en investigación trabajan para crear nuevos materiales o para modificar las propiedades de los ya existentes. Los ingenieros de diseño usan los materiales ya existentes, para diseñar o crear nuevos productos y sistemas. Algunas veces el problema surge de modo inverso: los ingenieros de diseño tienen dificultades en un diseño y requieren que sea creado un nuevo material por parte de los científicos investigadores e ingenieros.

La búsqueda de nuevos materiales progresa continuamente. Por ejemplo los ingenieros mecánicos buscan materiales para altas temperaturas, de modo que los motores de reacción puedan funcionar más eficientemente. Los ingenieros eléctricos procuran encontrar nuevos materiales para conseguir que los dispositivos electrónicos puedan operar a mayores velocidades y temperaturas, etc. Aun cuando sabemos que han aparecido muchos materiales novedosos  en el siglo XX, hemos incorporado a la arquitectura muy pocos de ellos siempre de forma tardía y con desconfianza. ¿Qué ha pasado entonces con el arquitecto y su oficio en el comienzo de este siglo? Pareciera que el arquitecto espera a que le digan qué material puede ser usado en la construcción porque tiene ya muchos años de haber sido probado con éxito en otras ramas de la industria; cree que no estamos interesados en buscar nuevas aplicaciones inmediatas a los nuevos materiales emergentes descubiertos; piensa que vivimos acostumbrados a cierto tipo de materiales y procedimientos, que un poco por amor a ellos y otro poco

por desconocimiento de otros, hemos seguido utilizando por más de 5,000 años y, según parece, considera que deseamos seguir utilizándolos en el próximo milenio.

... "Tenemos lo suficiente para construir con técnicas avanzadas, si sabemos de ellas. [...] La aviación y la conquista espacial nos han señalado rumbos, mismos que nosotros queremos ignorar. [...] Queremos seguir sosteniendo la artesanía en vez de meternos en el nuevo mundo de la industria de la construcción. [...] No hemos querido emplear ni los materiales, ni los procedimientos de las nuevas técnicas"4...

Principalmente los materiales más recientes y más sofisticados tienen directamente que ver con países industrializados como Estados Unidos y algunos países europeos, en donde el apoyo para las ciencias es grande en la búsqueda por sobresalir en materia científica.

Los científicos trabajan buscando en pruebas de laboratorio por medio de diversos instrumentos en la física, la química y la metalurgia nuevas maneras para usar el plástico, la cerámica y otras sustancias no metálicas en aplicaciones antes reservadas únicamente para los metales.

Los nuevos materiales

¨ES POSIBLE QUE LA SEGUNDA MITAD DEL SIGLO XX Y EL SIGLO XXI SEAN CONSIDERADOS COMO LA ÉPOCA DE LOS PRODUCTOS SINTÉTICOS, ES DECIR, DE LOS PLÁSTICOS, LAS FIBRAS ARTIFICIALES, LOS CAUCHOS SINTÉTICOS, LOS MATERIALES COMPUESTOS Y LOS ADHESIVOS SINTÉTICOS. DESDE HACE APROXIMADAMENTE 100 AÑOS SE HA IDO CREANDO UNA INDUSTRIA MASIVA QUE SIMBOLIZA AL SIGLO XX DEL MISMO MODO QUE EL HIERRO Y EL ACERO CARACTERIZARON AL SIGLO XIX ¨ 5

INTRODUCCIÓN

La llamada ciencia de los materiales es una rama del conocimiento relativamente reciente y muy activa. Sus equipos de investigación, esencialmente multidisciplinares (físicos, químicos, ingenieros, informáticos, biólogos e incluso médicos), basan su trabajo en el centenar de elementos de la tabla periódica, las piezas químicas que componen la materia del universo. Con este aparente reducido número de elementos el número de combinaciones que se pueden realizar es tan grande que puede considerarse que acabamos de abrir las puertas de un futuro que actualmente sólo podemos imaginar.

En la actualidad, gran parte de lo que anteriormente se fiaba a la intuición o a la buena suerte se fundamenta en la aplicación de los constantes descubrimientos en física y química básica, algunos de los cuales acaban siendo incluso premios Nóbel. Los diseñadores de nuevos materiales utilizan sistemas de simulación por computador para combinar átomos, calcular su estructura molecular y deducir sus propiedades físicas y químicas. A partir de ahí, elaboran los prototipos reales de aquellos modelos que tienen más posibilidades de poseer las propiedades buscadas, con el consiguiente ahorro de tiempo y costos.

El desarrollo de nuevos materiales va dejando obsoletas las clasificaciones tradicionales de los materiales, y las líneas de investigación abiertas y prometedoras son múltiples. Por ejemplo, la fundación COTEC6 para la Innovación Tecnológica estima que, sólo en la UE, se han elaborado 1.400 proyectos de investigación en esta área en los últimos años.

4 BARBARA ZETINA, Fernando. "Materiales y procedimientos de construcción". Editorial National Text Book. México, 1990.5Los nuevos materiales en la construcción. Antonio Miravete di Marco. Centro Politécnico Superior. Universidad de Zaragoza, 1994

Según Emilio Castro Otero, investigador del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), los nuevos materiales con que conviviremos en nuestra vida diaria durante el siglo XXI se desarrollarán a la medida, con el fin de obtener un material con unas propiedades adecuadas para una aplicación determinada y serán “nano”, inteligentes y biomiméticos, así como energéticamente más eficientes, reciclables y menos tóxicos a favor del medio ambiente y el desarrollo sostenible.

Un elemento que está siendo cada vez más utilizado es el denominado composite, un compuesto que une dos o más materiales, normalmente fibras introducidas en una resina polimérica (plásticos).

Los primeros materiales compuestos o “composites” aparecieron durante la Segunda Guerra Mundial. Se trata de materiales heterogéneos, constituidos por una matriz plástica orgánica (polímero) asociada con un refuerzo fibroso, por lo general de vidrio o de carbono, que puede presentarse en forma de partículas, mats, fibras cortas, largas o continuas. Son termoestables o termoplásticos y su historia se remonta, según los casos, a menos de cincuenta años o apenas una década.

Según las características de la matriz y de los refuerzos, se distinguen generalmente dos grandes familias: los “composites” de gran difusión, poco onerosos, que ocupan una cuota importante del mercado, y los “composites” de altas prestaciones. Estos últimos, generalmente reforzados con fibras continuas de carbono o de aramida, están reservados a sectores de alto valor agregado: aeronáutica, medicina, deportes y recreo.

Pero ya se han desarrollado más de una docena de procedimientos de aplicación, lo cual es mucho más que las grandes técnicas de transformación de metales desde hace doscientos años: fundición, sinterización, forja, embutición, soldadura.

Los materiales compuestos se definen de manera general, se les llama así a los materiales estructurales que están construidos ó “compuestos” por elementos químicamente dispares.

Bajo esta definición general, los aviones de madera contra-chapada, y aún las estructuras alveolares de metal pueden considerarse como materiales compuestos (debido a que han sido unidos con adhesivos); pero la aceptación moderna es más limitada.

En el lenguaje común actual, los materiales compuestos son aquellos en los que las fibras de unas sustancias están incorporadas en una matriz de otra sustancia, habitualmente un plástico, para crear un material con propiedades mecánicas especiales. 

Comúnmente, también se designa a estos materiales como plásticos de fibra reforzada, pero esta expresión es algo engañosa por cuanto hace pensar que el material fundamental es el plástico y que las fibras son elementos accesorios. En realidad son las fibras las que casi siempre soportan la carga de los elementos y las matrices plásticas sirven únicamente para estabilizarlas y repartir las cargas entre ellas.

Los materiales compuestos estructurales, según los conceptos actuales difieren por ejemplo de los ladrillos de adobe o de hormigón reforzado con acero, en los que la paja o el acero proporcionan la resistencia a la tracción. En los materiales compuestos sintéticos modernos, tanto la fuerza tensora como la compresión las soporta el “refuerzo” fibroso.

6COTEC, Fundación para la Innovación Tecnológica. España. "COTEC es una fundación de origen empresarial que tiene como misión contribuir al desarrollo del país mediante el fomento de la innovación tecnológica en la empresa y en la sociedad españolas."

Aún con esta definición, los materiales compuestos no son algo nuevos; la fibra de vidrio y la baquelita reforzada con resina epóxica han sido utilizadas durante decenas de años en una enorme variedad de productos. Lo que es nuevo actualmente es una gama de materiales compuestos avanzados; materiales que utilizan fibras de gran rendimiento como el carbono, la aramida, o el vidrio “S” en matrices epóxicas (lo mas generalizado) y, cada vez mas, poliamidas y materiales o termoplásticos exóticos.

Estos materiales superan las aleaciones metálicas en resistencia y rigidez, son mucho más livianas, tienen características superiores de fatiga y, lo que es muy importante, son prácticamente inmunes a la corrosión. Por consiguiente están sustituyendo a los materiales en muchas aplicaciones en aeronaves, tanto civiles como militares.

Empleo de los nuevos materiales en la construcción

Los Materiales Compuestos, constituidos por fibras de refuerzo embebidas en una matriz de resina, presentan una serie de ventajas que los hacen altamente competitivos frente a los materiales tradicionalmente empleados en la construcción. “Los nuevos materiales se caracterizan por su ligereza, sus densidades oscilan entre 0.03 y 2.0 k/dm ³, lo cual aporta enormes ventajas tanto desde el punto de vista de economía y facilidad de transporte, como del de economía y facilidad de montaje. Sin olvidar la disminución significativa de cargas muertas” 7 .  “Como aspectos que limitan su uso, se debe subrayar la falta de mentalización entre los usuarios y el escaso conocimiento que de estos materiales se tiene… El costo es otro aspecto que en algunos casos limita su utilización pero es necesario subrayar que mediante un diseño adecuado y tras evaluar las ventajas económicas que conlleva el uso de estos materiales: ligereza, economía de montaje y transporte, reducción de cargas muertas, mantenimiento prácticamente nulo, eliminación del proceso de pintura, se puede afirmar en la mayoría de los casos, que el uso de estos materiales es rentable.”8

Definición de los materiales compuestos9

Un compuesto estructural es un sistema material consistente de dos o más fases en una escala macroscópica, cuyo comportamiento mecánico y propiedades están diseñados para ser superiores a aquellos materiales que lo constituyen cuando actúan independientemente. Una de las fases es usualmente discontinua, conocida regularmente como fibra (ver fig. 6), la cual es un material rígido y otra fase débil en continuo que es llamada matriz (ver fig. 7).

Las propiedades de un material compuesto dependen de las propiedades de los elementos, geometría, y distribución de las fases. Uno de los parámetros más importantes es la fracción en volumen o en peso de fibras en el material compuesto.

La distribución del refuerzo determina la homogeneidad o uniformidad del sistema del material. Cuanto menos uniforme es la distribución del refuerzo, y cuanto más heterogéneo sea, causará una alta probabilidad de falla en las áreas débiles. La geometría y orientación del refuerzo afecta la anisotropía del sistema.

Figura 6. Estructura de un material compuesto. Fibra (diagrama de distribución)

7 MIRAVETE Antonio, Los nuevos materiales en la construcción, 1ª ed, Zaragoza: Editado por A. Miravete, 1994, Pág. 138 MIRAVETE Antonio, Los nuevos materiales en la construcción, 1ª ed, Zaragoza: Editado por A. Miravete, 1994, Pág. 149PÉREZ MARÍN Andrés Felipe, Aplicación de nuevos materiales a soluciones de vivienda en Colombia. Tesis de Maestría. Bogotá, 2005

COMPOSITE: MATRIZ+ FASE DISPERSA

La Matriz es continua y envuelve la otra fase, llamada frecuentemente Fase Dispersa.

Figura 7. Estructura de un material compuesto. Matriz (diagrama de un plástico con modelos moleculares)

Las fases del sistema compuesto tienen diferentes funciones que dependen del tipo y aplicación del material compuesto. En el caso de un material compuesto de bajo o medio comportamiento, el refuerzo es usualmente en la forma de fibras cortas o partículas, proporcionando alguna rigidez, pero sólo frente a esfuerzos locales del material. La matriz en cierta forma es el principal elemento que soporta cargas gobernando las propiedades mecánicas del material. En el caso de compuestos estructurales de alto comportamiento, son usualmente reforzados con fibra continua, la cual es la columna vertebral del material que determina la rigidez y refuerzo en la dirección de la fibra y los esfuerzos locales se transfieren de una fibra a otra. La interfase a pesar de su corto tamaño, puede jugar un importante rol en controlar el mecanismo de fractura, la fuerza para fracturar y en conjunto el comportamiento, esfuerzo - deformación del material.

COMPOSITES

Reforzadocon

Fibras

Estructural

Reforzadocon

Partículas

Partículas Grandes

Reforzado por dispersión

Continuo (alineado)

Discontinuo (corto)

Laminados

Paneles tipo sándwich

Alineado

OrientadoAleatoriamen

te

Figura 8. Configuración general de un material compuesto.

Como son y serán los nuevos materiales

“LA OBTENCIÓN DE NUEVOS, SINGULARES Y ASOMBROSOS MATERIALES DESCUBIERTOS A TRAVÉS DE LA NANOTECNOLOGÍA, ESTÁN MODIFICANDO NUESTRA COMPRENSIÓN DEL MUNDO Y NUESTRO FUTURO INMEDIATO. LA ARQUITECTURA TENDRÁ QUE UTILIZAR ESTOS MATERIALES, TARDE O TEMPRANO, PARA CONCEBIR EL ESPACIO QUE HABITAREMOS EN EL SIGLO XXI”.10

La nanotecnología es uno de los novedosos campos que promete cambios espectaculares en la fabricación de nuevos materiales. La nanotecnología es la ciencia de fabricar y controlar estructuras y máquinas a nivel y tamaño molecular, capaz de construir nuevos materiales átomo a átomo. Su unidad de medida, el nanómetro, es la milmillonésima parte de un metro, 10-9 metros. Algunos de estos dispositivos se utilizan en la actualidad, como por ejemplo los nanotubos, pequeñas tuberías conformadas con átomos de carbono puro para diseñar todo tipo de ingenios de tamaño nanoscópico.

Daniel López, investigador del laboratorio de Nanofabricación de Bell Labs, de Lucent Technologies, habla también de los metamateriales, compuestos cuyas propiedades físicas son distintas a la de sus constituyentes. Algunos de ellos se fabrican con técnicas de nanotecnología similares a las que se usan para fabricar micromáquinas y circuitos integrados. Según López, una ventaja de estos metamateriales es que con ellos se podrían fabricar lentes planas que permitirían enfocar la luz en áreas más pequeñas que la longitud de onda de la luz, con lo que podrían conseguirse aplicaciones en el terreno de la óptica o de las comunicaciones totalmente inéditas. Una de estas posibles aplicaciones serían los ordenadores ópticos, muchísimo más potentes y rápidos que los actuales, aunque su desarrollo se encuentra todavía en una fase muy preliminar.

10OCAMPO RUIZ, Ernesto. Nanotecnología y Arquitectura. UNAM, México D.F., 1998

Asimismo, los materiales inteligentes revolucionarán la forma de concebir la síntesis de materiales, puesto que serán diseñados para responder a estímulos externos, extender su vida útil, ahorrar energía o simplemente ajustarse para ser más confortables al ser humano. Así, las investigaciones en nanomateriales permitirán en el futuro, por ejemplo, sistemas de liberación de fármacos ultra-precisos, nanomáquinas para microfabricación, dispositivos nanoelectrónicos, tamices moleculares ultra-selectivos y nanomateriales para vehículos de altas prestaciones. Según Emilio Castro Otero, investigador del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), los materiales inteligentes podrán replicarse y repararse así mismos, e incluso, si fuera necesario, autodestruirse, reduciéndose con ello los residuos y aumentando su eficiencia. Entre los materiales inteligentes que se están investigando se encuentran los músculos artificiales o los materiales que “sienten” sus propias fracturas.

Algunos ejemplos que podemos encontrar de nuevos materiales a partir de la nanotecnología son:

METALES TRANSPARENTES.

Esta tecnología desarrollada inicialmente por el INSTITUTO METALÚRGICO DNEPROPETROVSK De Ucrania, hoy es comercializada incluso fuera de ese país como en ESTADOS UNIDOS a través de la empresa DMK Tek.

Es un proceso que incorpora micro poros o nanoporos en su estructura así, los metales tratados llegan a ser porosos y translucidos, dejan pasar a través de ellos la luz y además de esto son extraordinariamente ligeros.

Metales transparentesACERO

Figura 9. Acero nanoestructurado.

ALON

Llamado también aluminio transparente. Es un aluminio modificado de tal forma que permite cualidades de transparencia; es utilizado actualmente en la industria automotriz como blindaje, en la construcción de naves espaciales y en estos momentos se hacen algunas pruebas como su utilización de vidrio en las viviendas.

Figura 10. Aluminio nanoestructurado.

CONCRETO TRASLÚCIDO: novedoso material de construcción.

Un novedoso material que otorgará luminosidad a los espacios cerrados. Los días del hormigón gris y oscuro están quedando atrás. El arquitecto húngaro ÁronLosonczi ha mezclado cemento, el material más popular del mundo, con fibra óptica, para crear un nuevo tipo de hormigón que permite el paso de la luz.

Una pared realizada con este material, denominado 'Litra Con', tiene la solidez y resistencia del hormigón tradicional y además, gracias a las fibras de cristal que se le han incorporado, tiene la posibilidad de permitir visualizar las 'siluetas' del espacio exterior.

Figura 11. Concreto traslucido.

Concreto Transparente, Materiales Inteligentes, Metales que Recuerdan…

Finalmente, es injusto adentrarse en un recuento de grandes sondas de exploración de un futuro tecnológico a mediano y largo plazo sin un preámbulo que aludiera, aún cuando someramente, al área de los materiales de construcción y a sus fascinantes posibilidades futuras, en un plano más cercano y aprehensible a nosotros que lo que habría de constituirse en el leitmotif de este articulo. De hecho, el concreto transparente promovido a través de su experimentación por un personaje de la talla de Rem Koolhaas (apoyado por Bill Price), nos hace presentir la probable irrupción en el mercado de innovadoras líneas de materiales que deberán ejercer un impacto notable sobre nuestras formas arquitectónicas y urbanas.

En otro plano de evolución se mueven los denominados materiales inteligentes una línea de investigación derivada, entre otros factores de influencia de la siempre creciente carga digital de las edificaciones de hoy. La posibilidad de imbuir a nuestros actuales rígidos materiales de construcción con una capacidad mayor de asumir y de aceptar tareas a través de la incorporación de componentes digitales constituye un poderoso atractivo de investigación en los ámbitos académicos, industriales y comerciales.

Caso enteramente diferente y atípico en su mayor independencia de la tecnología digital e informática es el de los metales que recuerdan y su abanderado el Nitinol, concepto formulado hace ya bastantes años y con aplicaciones destacadas en áreas de conocimiento como la medicina. En esencia se trata de

aleaciones metálicas que, en forma de alambre, poseen la extraña propiedad de recuperar formas adoptadas al regresar al nivel de temperatura en el cual fueron originalmente deformadas.

Un ejemplo que ilustra el concepto fue reseñado hace algún tiempo en la revista “Scientific American”: imagínese una sonda metálica que ha sido deformada hasta adquirir una forma análoga a la estructura de un diminuto paraguas bajo rigurosas condiciones de temperatura T1. Luego al ser sometida a otra determinada temperatura T2 la sonda recupera su forma original totalmente recta. De esta forma se genera una útil herramienta de apoyo a cateterismos según la cual la sonda es introducida en la arteria bajo condiciones de temperatura T2 y luego llevada a temperatura T1 adquiere una forma aparaguada que le permite arrastrar coágulos hasta extraerlos de la arteria o reforzar paredes arteriales debilitadas.

Llevado al plano de la especulación arquitectónica pudiéramos imaginar, entre muchas aplicaciones, ahorros significativos de transporte de estructuras en forma compacta y lineal para luego, a nivel de obra, recuperar su forma estructural bajo el rango flexible de condiciones ambientales imperantes.

Problemas de costos, entre otros, han diferido por largo tiempo la aparición de los metales que recuerdan y sus derivados en el mercado de la construcción, pero no por ello dejan de ser una de las más interesantes especulaciones con relación a sus aplicaciones arquitectónicas y constructivas.

CONCLUSIONES

Frank Lloyd Wright dijo acertadamente que "en algunas mentes, hay duda o temor o esperanza, de que la arquitectura esté trasladando su circunferencia. Así como la pala de cemento y algunos ladrillos ceden el paso al metal laminado, y a la trituradora; así como el obrero le da paso a la máquina automática, así el arquitecto parece estar dándole paso al ingeniero, al vendedor o al propagandista... [Por el contrario]…la circunferencia de la arquitectura está cambiando con asombrosa rapidez, pero su centro permanece inamovible".

El desarrollo de nuevos materiales, materiales muy livianos, nos permite crear una estructura de bajo peso la cual se diseña para ser desmontada en su totalidad facilitando su transporte, ensamble y montaje en obra.

Las propiedades mecánicas comparadas con los materiales tradicionales son mucho mas altas, lo que garantiza primero la disminución de deformaciones por el incremento del peso propio, segundo, factores de seguridad mayores, y tercero una relación adecuada masa - carga.

El empleo de materiales livianos y sistemas constructivos que faciliten el transporte, la adecuación y la solución de viviendas y edificaciones de gran calidad en las diferentes zonas que componen el territorio colombiano, debe ser prioritario en un país como el nuestro que se niega a aceptar que estamos en una gran zona de amenaza sísmica, con condiciones climatológicas desfavorables, estado de guerra permanente y que aún no implementa sistemas constructivos adecuados para el empleo de nuevos materiales.

EL CONCEPTO EN EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO Ernesto Miranda Méndez

Uno de los momentos que más dolores de cabeza da a los estudiantes de diseño arquitectónico, es cuando su maestro les pide que doten a su proyecto de un concepto. Este problema se deriva fundamentalmente del desconocimiento tanto de lo que es un concepto

de diseño en arquitectura como de su utilidad.

El concepto de diseño es una idea que guía el proceso de diseño, y sirve para asegurar una o varias cualidades del proyecto: imagen, funcionalidad, economía, mensaje…

Hay varios tipos de conceptos de diseño, desde los de carácter espiritual hasta los dirigidos a atender necesidades netamente prácticas. El reto para el diseñador es, conforme al tipo de

proyecto en cuestión, seleccionar el adecuado tipo de concepto que aplicará. De hecho, puede incluso señalarse que en diseño no hay buenos ni malos conceptos, sino buena o

mala elección de conceptos.

La sabia elección del concepto dependerá de la consideración de las características particulares del proyecto específico de que se trate: tipo y número de usuarios, actividades

que se desarrollarán, servicios ofrecidos, contexto donde se emplazará el proyecto, disponibilidad de recursos técnicos y económicos, etc.

En el ejercicio de la docencia, para ilustrar a los estudiantes sobre la variedad de conceptos de diseño, me ha sido particularmente útil ejemplificar con la relación expuesta por

PlazolaCisneros en Arquitectura Habitacional, Volumen I (1993, pág. 453), en la cual se enuncian un total de once diferentes tipos de conceptos. De cada uno de estos, se

presentará en este artículo y en emisiones subsiguientes la transcripción  (en cursivas) de su denominación y definición tal como aparecen en la obra citada, y, a fin de asegurar su cabal

comprensión, cada tipo de concepto será acompañado con ejemplos de obras arquitectónicas en las que fueron aplicados.

Comencemos:

1.Analogía con la naturaleza: Estudia las formas orgánicas de animales, vegetales o minerales, para reinterpretarlas y expresarlas en un diseño.

Ejemplos:

1.a. Hemisfèric de la Ciudad de las Artes y las Ciencias de Valencia, Santiago Calatrava (Valencia, 1994-1998)

Inspirado en la forma de un ojo, en su interior contiene una sala de proyecciones con una pantalla cóncava de 900 m2.

1.B. Turning Torso, Santiago Calatrava (Malmö, 1999-2006)

Está basado en una escultura que el propio Santiago Calatrava hizo en 1998, en la cual representó un torso humano.

http://4.bp.blogspot.com/-482GBwLGpqY/Tu5-Lyyn77I/AAAAAAAAK0E/MNYirSkGeGQ/s1600/turing.JPG

2.Analogía con otros proyectos: A partir de prototipos arquitectónicos, evoluciona el diseño de los mismos con aportación, incluso de un tipo de edificio diferente.

Ejemplos:

2.A. Pirámide del Louvre, Ieoh Ming Pei (París, 1989)

Realizada en aluminio y vidrio, esta pirámide da acceso al Museo del Louvre; es una versión moderna de la milenaria pirámide de Keops, con la cual guarda una sensible similitud en lo que se refiere al ángulo de inclinación de sus caras: 51°50’ en la obra egipcia y 51°07’ en la

francesa (García Jiménez &TuréganoMoratalla).

    2.B. Capitolio del Estado de Virginia, Thomas Jefferson (Richmond, 1785-1789)

    Jefferson tomó como modelo para el Capitolio de Virginia el templo romano MaisonCarrée situado en Naimes, por considerar a este edificio como ejemplo de la superioridad de la

arquitectura republicana romana y, en consecuencia, de gran valor simbólico para el nuevo gobierno republicano estadounidense (Roth, 2010).

3.Metáforas formales: Relaciona su diseño formalmente con objetos conocidos, sin

copiarlos de manera idéntica. (No obstante, en algunos casos la copia sí puede ser casi idéntica, como se verá en el ejemplo 3.B.)

Ejemplos:

3.A. Capilla Notre Dame du Haut, Le Corbusier (Ronchamp, 1955)

La aparentemente pesada cubierta de la capilla de Notre Dame du Haut está inspirada, según lo referido por el mismo Le Corbusier, en el caparazón de una almeja (Roth, 2010).

3.B. Salón de la Fama del Fútbol en México, Ricardo Calderón (Pachuca, 2011)

    No es necesario mayor comentario, la alusión a un balón es clarísima incluso para

aquellos que no saben nada de arquitectura… ni de fútbol.

Siguiendo con la revisión de conceptos arquitectónicos conforme a la clasificación propuesta por Plazola (1993), en esta segunda parte se expondrán tres tipos de conceptos: el basado

en la metáfora de alguna idea, el basado en una explotación formal y el basado en inspiración vernácula.

Al igual que en la parte anterior (Apuntes de Arquitectura No. 34), se presentará la transcripción  (en cursivas) de la denominación y definición de cada tipo de concepto tal como se presenta en la obra de Plazola, y, a fin de asegurar su cabal comprensión, cada

uno será acompañado con ejemplos de obras arquitectónicas en las que fueron aplicados. [La numeración continúa del número anterior.]

4.Metáfora de alguna idea: El diseñador expresa en tres dimensiones alguna idea intangible, como la tranquilidad, el silencio, la pasión.

Ejemplos:

4.A. Capilla de la Luz, Tadao Ando (Osaka, 1988-1989).

La proyección de la luz que taladra el muro en forma de cruz, así como la ausencia de

elementos distractores (vistas al exterior, ornamentos), genera un ambiente de serenidad que facilita la reflexión sobre cuestiones espirituales.

Figura 7. (Grey, 2010). Con una austera cruz luminosa, Tadao Ando consigue un efecto tan

o quizá aún más impresionante que el logrado con los tradicionales altares recargados de decoración.

4.B. Terminal TWA del aeropuerto Kennedy, EeroSaarinen (Nueva York, 1956-1963)

El dinamismo es capturado en una estructura que aunque inanimada, aparenta ser tan móvil como los aviones que en ella aterrizan y despegan.

Figura 8. (Witte, 2010). Con sus original cubierta y característicos apoyos, el afamado edificio de Saarinen parece estar dispuesto a emprender el vuelo en cualquier momento.

5.Explotación formal: Predomina el lenguaje formal, regular o irregular, pudiéndose usar el

módulo. Entra en acción el juego perceptivo luz y sombra.

Ejemplos:

5.A. Palacio de Minería, Manuel Tolsá (Ciudad de México, 1797-1813)El principio ordenador de la repetición es empleado para distribuir las arquerías de las

plantas baja y alta que enmarcan el patio claustral, elemento en cuyo derredor se ubican las crujías del edificio.

Figura 9. (Miranda Méndez, 2006). El estricto empleo del principio de la repetición, aunado al uso de durables materiales pétreos y de formas clásicas (arcos de medio punto, columnas de fuste liso, balaustradas con florones), son elementos a través de los cuales Tolsá logró

dotar al Palacio de Minería de una imagen de recia solidez.

5.B. Arco de la defensa, Johann Otto von Spreckelsen (París, 1989)

La simetría sirve como principio de ordenamiento a esta versión moderna y monumental del Arco del Triunfo parisino y del Arco del Carrusel, monumentos con los que se encuentra

alineado.

http://2.bp.blogspot.com/-Wn0qBPBo7XA/TxZonvGmdvI/AAAAAAAALWw/XAaK10wNY04/s1600/106+simetria.png

Figura 10. (equipodocente, 2011). La simetría de la monumental edificación solamente es irrumpida por las estructuras ubicadas en su colosal vano.

6.Inspiraciones vernáculas: Tiene como base la arquitectura hecha por sus habitantes.

Ejemplos:

6.A. Edificio del Parlamento, Geoffrey Bawa (Kotte, Sri Lanka, 1979-1982)

Con la inclusión de las cubiertas típicas de la región, se consigue darle a este edificio del siglo XX un enlace con las milenarias tradiciones artísticas y arquitectónicas de la república insular de Sri Lanka. El éxito del proyecto hace patente el hecho de que no es indispensable recurrir a importaciones de estilo y estructura para resolver los problemas arquitectónicos de

forma y función que plantea la vida moderna.

Figura 11. (Gricey49, 2011). El uso de formas y materiales regionales, así como su emplazamiento junto a las aguas del lago Diyawanna, le confieren al nuevo edificio del

Parlamento de Sri Lanka una peculiar identidad.

6.B. Villa Nueva Gourna, Hassan Fathy (Egipto, 1948)

Armado con materiales y procedimientos constructivos tradicionales, Fathy encaró la tarea de construir una nueva ciudad en las cercanías de Luxor. Aunque el plan global no llegó a terminarse y algunas de las edificaciones han sido destruidas, actualmente se conservan –

restaurados– algunos edificios públicos, la plaza central, la mezquita y varias viviendas.

Figura 12. (Pietonnecairote, 2011). La realización de Nueva Gourna demostró que a pesar del paso del tiempo, los tradicionales materiales, formas, colores y procedimientos

constructivos, seguían siendo una respuesta eficaz a las necesidades formales, estructurales y funcionales de las edificaciones del siglo XX.