Orientación estructural o Introducción a la enseñanza del diseño de las estructuras arquitectónicas.
En la actualidad, la enseñanza de las estructuras a los alumnos de arquitectura contiene las experiencias experiencias docentes que durante las últimas décadas décadas se han ido acumulando y reinterpretando, no solo en cuanto a lo que al alumno se le debe enseñar, sino también en cuanto a lo que el alumno debe aprender como conocimiento práctico del amplio campo estructural. Como Como evide evidente ntemen mente te los concep conceptos tos estruc estructur turale aless son son los mismos mismos para para el ingeniero como para el arquitecto, esto deriv durante muchas décadas en la interpretacin, de que ante la !alta de arquitectos especializados en la docencia de estructuras, !ueran los pro!esionales en "ngenier#a los mas indicados para el e$ercicio académico de la enseñanza de los cursos de Estructuras, lo cual con el tiempo, y ante la visin de un grupo de arquitectos preocupados por la necesidad necesidad de contar contar con un conocimien conocimiento to acerca acerca de las estructuras estructuras que le pued pueda a ser ser útil útil en el e$er e$erci cici cio o del del proc proces eso o del del dise diseño ño arqu arquititec ect tni nico co,, !ue !ue cambiando al reconocer que dichos conocimientos di!ieren del ob$etivo para el que tanto el ingeniero como el arquitecto los utilizan en el cumplimiento de sus competencias pro!esionales. %ientras el "ngeniero está comprometido con el delicado cálculo cuantitativo de la dosi!icacin de materiales necesarios para resistir las cargas propias de la !uncin arquitectnica, el &rquitecto requiere poseer los conocimientos cualitativos del comportamiento estructural de los di!erentes materiales necesarios para sustentar la toma de partido estructural corres correspon pondie diente nte a la !orma !orma !uncio !uncional nal del del proyect proyecto o arquit arquitect ectni nico co que está está diseñando. Esta situacin gener, ante la tradicional enseñanza de las estructuras a cargo de ingenieros civiles, que se permitiera, en las últimas décadas, la participacin de los arquitectos en la enseñanza del primer nivel de los cursos del área de estructuras '(rientacin Estructural, ahora Estructuras "). *a conclusin inicial que tuvo una importante relevancia en el desarrollo de los méto método doss de ense enseña ñanz nza a que que se !uer !ueron on delin delinea eand ndo o como como prod produc ucto to de las las investigaciones tericas tericas y experiencias prácticas prácticas en el e$ercicio de la docencia de las las estr estruc uctu tura ras, s, !ue !ue el que que se deri deriv v de ente entend nder er y acep acepta tarr que que el conocimiento estructural en arquitectura, se encuentra #ntimamente relacionado con el el proceso del diseño. diseño. En la actualidad, a la luz de esta conclusin debemos plantear la continuacin del del desa desarr rrol ollo lo de la curr# curr#cu cula la del del área área de estr estruc uctu tura rass enma enmarc rcad ada a en dos dos gran grande dess cap# cap#tu tulo los+ s+ El de la ense enseña ñanz nza a del del meca mecani nism smo o del del !en !enme meno no estructural y, el de los sistemas estructurales para la tangibilizacin de la !orma !uncional de los proyectos pro yectos arquitectnicos. *os cursos de la asignatura de estructuras deberán proporcionar al alumno conoci conocimie miento ntoss de nivel nivel básico básico pero pero integr integrale aless de los dos grand grandes es temas temas aludidos en el párra!o anterior, con el ob$etivo académico de darle el su!iciente
conocimiento estructural para permitirle sustentar, proponer y de!inir, como parte del proceso de diseño, el o los sistemas estructurales necesarios para la materializacin de la !orma !uncional del proyecto proyecto que se está desarrollando. desarrollando. En el primer gran tema, el del mecanismo del !enmeno estructural, se deberá enseñar las relaciones entre las !uerzas y los materiales, con el ob$etivo de que el alumno aprenda a sustentar como las !uerzas, que actuando en equilibrio sobre los materiales, deberán ser resistidas sin colapsar. En el segundo gran tema, el de los sistemas estructurales, se deberá enseñar al alumno los sistemas estructurales básicos con el ob$etivo de que el alumno aprenda a determinar, a partir de dichos sistemas básicos, los sistemas de coberturas y los sistemas soportes que sustentaran la !orma !uncional del proyecto. *a enseñanza aprendiza$e en los cursos de la asignatura de estructuras deberá ser terico práctica, de tal manera que la enseñanza terica se evalúe que ha sido ido apre prendi ndida, da, a trav travé és de su utili tilizzaci acin en la suste ustent nta acin in de las las caracter#sticas estructurales del tema que sirve como e$ercicio práctico. *a naturaleza terico práctica de los cursos de la asignatura de estructuras deben proporcionarle al alumno el conocimiento terico sobre el mecanismo del !enmeno estructural, as# como, la experiencia práctica para que sea capaz de desarrollar el discurso que sustente la toma del partido estructural del proyecto arquitectnico. El discurso debe sustentar la intervencin de las estructuras en el proyecto arquitectnico, viabilizando la sostenibilidad de la !orma !uncional mediante la materializacin correspondiente. El mecanismo del !enmeno estructural relaciona las !uerzas con los materiales en condiciones de equilibrio y resistencia, mediante el mane$o de los conceptos siguientes+ El equilibrio y la estabilidad, las cargas estáticas y las cargas dinámicas, las cargas axiales y las cargas de momento, las cargas de accin y las cargas de reacci reaccin n,, los ensamb ensambles les o apoyo apoyos, s, la contin continuid uidad ad estruc estructur tural, al, el suelo, suelo, la resistencia y la rigidez, los es!uerzos de compresin y traccin, de !lexin y corte, la torsin, las de!ormaciones, la de!ormacin unitaria, el rango elástico, el rango plástico, la tensin unitaria, el mdulo de young, la !ractura, la energ#a, la resilencia, los nuevos métodos para calcular la resistencia de los materiales, los nuevos materiales, la nanotecnolog#a. *a asignatura de estructuras deberá proveer al alumno de la metodolog#a que le perm permitita a reso resolv lver er la part partic icip ipac aci in n de las las estr estruc uctu tura rass en el proy proyec ecto to arquitectnico, es decir, que le permita contar con un método que establezca la relacin entre la estructura y la !orma. Estructuralmente la !orma, sea cual sea su geometr#a, está compuesta por los sist sistem emas as estr estruc uctu tura rale less de los los plan planos os de las las cobe cobertu rtura ras, s, que que de!i de!ine nen n sus sus espa espaci cios os y volu volume metr# tr#as as,, as# as# como como,, por por los los sist sistem emas as estr estruc uctu tura rale less de los los
sopo soport rtes es nece necesa sari rios os para para el apoy apoyo o corre corresp spon ondi dien ente te de antedichas.
las las cobe cobert rtur uras as
*os sistemas estructurales le permitirán contar al alumno con una seleccin de posibilidades para materializar la !orma !uncional del pro yecto. *a clasi!icacin de los sistemas estructurales básicos que se le proporcionará al alumno deberá ser la siguiente+ -istemas estructurales de !orma activa, sistemas estructurales de vector activo, sistemas estructurales de masa activa, sistemas estructurales de super!icie activa y sistemas estructurales de altura activa. *a arquitectura es un producto de s#ntesis, en ella se materializa el desarrollo de las civilizaciones en lo humano, art#stico y tecnolgico. En la prod produc ucci cin n de la arqu arquite itect ctur ura, a, el cono conoci cimi mien ento to que que orga organi niza za a los los materiales para que sean capaces de soportar sin moverse, las !uerzas que ponen en peligro la integridad de la !orma !uncional, ha sido siempre una variable !undamental en el diseño arquitectnico. *a enseñanza del componente estructural !orma parte del conocimiento integral que debe aprender el arquitecto. Estos conocimientos se han venido enseñando mediante cursos en los cuales se ha procurado de manera sencilla, explicar los conceptos básicos del cálculo estructural. Este método, método, ha venido siendo siendo aceptado y utilizado utilizado para el aprendiza$e de los conocimientos sobre la estructura de los materiales. *os ob$etivos de los curso de estructuras !ueron proporcionando de esa manera un conocimiento elemental y correcto de dichos conocimientos básicos, pero re!eridos al cálculo y no al diseño de los sistemas estructurales. *o que no resolv#a este método de enseñar las estructuras era el ob$etivo !undamental del conocimiento que requer#a aprender el estudiante+ diseñar el adecuado sistema estructural como parte del proceso integral del diseño del proyecto arquitectnico. &l respecto, la arquitecto Claudia Cristina Castro uerrero arquitecto docente de mor!olog#a y estructuras, mani!iesta las re!lexiones siguientes en el art#culo /0e la manera de enseñar estructuras a los alumnos de arquitectura1+ /-i la creatividad en su esencia básica y genérica no es otra cosa que la capacidad de dar solucin de manera original y adecuada a problemáticas planteadas y dentro de la problemática arquitectnica no slo se encuentran la espacialidad, el acto, el entorno y la l a semitica, sino también todo lo re!erente al hace hacerr habi habita tabl ble e y cons constr tru# u#bl ble e lo proy proyec ecta tado do pode podemo moss dedu deduci cirr que que las las asignaturas técnicas técnicas y tericas, no son un 2un mal necesario2 necesario2 por el contrario, en!ocadas adecuadamente adecuadamente pueden y deben llegar l legar a ser aliadas imprescindibles en el desarrollo de un diseño creativo. 0iseño creativo que es hi$o de una imaginacin adiestrada, provista de un baga$e de conocimientos. 3ase de datos, a la cual recurre en !orma intuitiva y realiza las conecciones necesarias, que no siempre son las más convencionales, para dar respuesta de !orma integral a los múltiples desa!#os que involucra i nvolucra el ob$eto arquitectnico.
-antiago Calatrava
*a manera de impartir estas asignaturas técnicas y tericas debe ser tal, que no sean percibidas como un largo listado de lo que no se puede hacer o como un montn de recetas para ser seguidas al pie de la letra. 0eben trans!ormarse en un apoy apoyo o real real al proc proces eso o de tall taller er,, !orm !orman ando do crit criter erio ios, s, entr entreg egan ando do herramientas para aprender a crear soluciones espec#!icas, posibilitando que el !uturo arquitecto pueda a través de ellas descubrir cmo materializar, cmo hacer realidad sus ideas y proyectos de papel. & lo largo de toda la carrera, en la asignatura de taller que es la columna vertebral de la malla curricular, se enseña a los alumnos a observar, analizar, y descubrir la in!ormacin que necesitan. "maginar e inspirarse a partir del mundo que los rodea. En resumen se les insta a que aprendan a 2aprehender2, que puedan captar, que sean capaces de internalizar los !enmenos que tienen que ver con la problemática problemática arquitectnica. 4or lo tanto no podemos podemos pretender que esto estoss mism mismos os alum alumno noss apre aprend ndan an de mane manera ra e!ic e!icie ient nte e y adec adecua uada da las las estructuras, a través de un modelo matemático plagado de !rmulas y números abstractos escritos en un pizarrn.
&ntonio aud#
En esta esta meto metodo dolo log# g#a, a, los los estu estudi dian ante tess hace hacen n gala gala de su capa capaci cida dad d de memorizacin para retener conocimientos conducentes a una nota aprobatoria hasta asta la !ech !echa a del cert certa amen, men, pero ero es un porc porce enta$ nta$e e m#n m#nimo imo el que e!ectivamente comprende y asimila los conceptos entregados. Esta !orma de impart impartir ir las estruc estructur turas as está está en crisis crisis,, no da result resultado adoss satis! satis!act actori orios, os, no !unciona. 4orque 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. 0ebemos lograr que los alumnos vean en las estructuras, más que elementos soportantes y elementos soportados que se repiten a tantos metros como un timbre. timbre. %ás que una buena excusa donde atrincherarse atrincherarse para $usti!icar todo lo que se pretendi hacer y no se hizo. %ucho más, que una encomienda de entrega inmediata para el primer ingeniero civil que se nos cruce en el camino. 5ay que impartir las estructuras como un hecho arquitectnico, que nace nuevo en cada cada proy proyec ecto to,, dond donde e a part partir ir de elem elemen ento toss y prin princi cipi pios os cono conoci cido doss con$ugados de una manera distinta se genera una realidad nueva, válida para las necesi necesidad dades es espec espec#!i #!icas cas de cada cada caso. caso. 5ay que enseñ enseñar ar a descub descubrir rir oportu oportunid nidade adess donde donde otros otros slo slo ven ven restric restriccio ciones nes,, logran logrando do que el diseño diseño estruc estructur tural al sea el !ruto !ruto de ideas ideas innov innovado adoras ras en una una mente mente con criterios criterios estructurales claros. Consideremos los conceptos que %ario -alvador de!ine en su libro 2Estructuras para arquitectos2 + 20iseño estructural es la con$etura inicial educada 'supuestos de diseño) que proviene de la experiencia y la intuicin más que de cálculos cient#!icos2.&nálisis estructural es la veri!icacin 'mat 'matem emát átic ica) a) de la resi resist sten enci cia a 'de 'de los los mate materi rial ales es)) a carg cargas as dada dadas2 s2.. Es
razona razonable ble pensa pensarr que lo que nuestr nuestros os estudi estudiant antes es neces necesita itan n aprend aprender er es diseño estructural, ya que no resulta lgico pretender que todos los alumnos de arquitectura aprendan a calcular. *os estudiantes que quieran especializarse en 2aná 2anális lisis is estru estruct ctur ural al22 debe deben n tene tenerr la posi posibi bililida dad d de hace hacerl rlo o a travé travéss de asignaturas electivas. 4ero la meta de los cursos de estructuras obligatorios deber#a ser que todos los alumnos de arquitectura mane$en criterios, que permitan estructurar un proyecto desde su concepcin para obtener me$ores resultados que los que se consiguen al tratar de acomodar una estructura a un diseño ya acabado.
4eña
4ara esto se debe plantear una metodolog log#a dist istinta, a la usada tradicionalmente, para enseñar las estructuras. 6na metodolog#a donde los estudiantes aprendan de manera más intuitiva y experimental, de manera que los conocimientos impartidos queden grabados en !orma indeleble en la mente de estos estos !uturo !utuross arquit arquitect ectos. os. 6na metod metodolo olog#a g#a donde donde los estudi estudiant antes es no pierdan de vista las tres dimensiones inherentes a todo sistema estructural, yendo más allá de los diagramas de cuerpo libre en dos dimensiones, que si bien son útiles en ciertas etapas del aprendiza$e, son slo un paso en el entendimiento de las estructuras reales. 6n camino válido a considerar es la intera interacci ccin n de los estudi estudiant antes es con modelo modeloss tridim tridimens ension ionale ales. s. &l analiz analizar ar estructura estructuralment lmente e obras de arquitectu arquitectura ra paradigmáti paradigmáticas, cas, construir construir maquetas maquetas experimen experimentales tales a escala, escala, desarrolla desarrollarr modelos modelos tridimensio tridimensionales nales en so!t7are so!t7are adecuados, etc., surgen observaciones y cuestionamientos que encausados haci hacia a los los cont conten enid idos os de la asig asigna natu tura ra,, logr logran an !i$ar !i$ar en !orm !orma a e!ec e!ectiv tiva a los los conocimientos en la mente de los alumnos. 8rans!ormando la clase en una inst instan anci cia a !uer !uerte teme ment nte e inte intera ract ctiv iva a que que no de$a de$a cabid abida a a la repe repetitici cin n indiscriminada de conceptos memorizados que no se sabe cmo, cuándo ni dnd dnde e apli apliccar. ar. Este Este méto método do dema demand nda a much mucho o más más tiem tiempo po,, recu recurs rsos os,, compromiso y organizacin que el de la 2tiza y el pizarrn2. 4ero no podemos renunc renunciar iar por esto, esto, a enseña enseñarr las estruc estructur turas as como como nuest nuestros ros alumno alumnoss lo necesi necesitan tan.. -e hace hace necesa necesario rio,, entonc entonces+ es+ 9evisa 9evisarr los conte contenid nidos os de cada cada
asignatura del área de estructuras, impartiendo aquellos que e!ectivamente conduzcan a crear criterios. 4rogramar 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 interaccin con los modelos tridimensionales puedan ser e!ectivamente encausados hacia los contenidos de la asignatura. Coordinar con anticipacin todos los recursos necesarios para las distintas actividades, ya que muchas veces van a trascender la in!raestructura de la carrera. El desa!#o es que todos los estudiantes de arquitectura 2aprehendan2 las estructuras, que las sientan como algo tangible, real, parte indisoluble de la arquitectura. 4orque cuando la comple$idad y la envergadura de un ob$eto arquitectnico crece, las estructuras son un tema que no se puede seguir esquivando, y muchas veces es el !actor que hace la di!erencia entre un proyecto que mata y un proyecto que muere1. 5ace ya un buen tiempo, %ies :an 0er 9ohe, expresaba que /;la &rquitectura es la crista cristaliz lizaci acin n de su estruc estructur tura1, a1, dec#a dec#a que esta permit permit#a #a /;el /;el lento lento desplegar de la !orma1 y conclu#a mani!estando que /;esa es la causa por la cual la tecnolog#a y la arquitectura están tan estrechamente relacionadas1 y, y, no de$aba de tener razn, porque para la mente humana todo aquello que existe, todo ob$eto que ocupa un lugar en el espacio, posee una estructura y, para los sentidos, todo lo perceptible como un ob$eto, tiene !orma. Como nos comentan
osé (mar %arinez, catedr catedráti áticos cos arquit arquitect ectos os de la 6nive 6niversi rsidad dad "bero "bero &merica mericana na 6?"3E 6?"3E /;el /;el arquitecto muchas veces se dirige hacia la estructura a través de la !orma pero el arquitecto creativo se dirige hacia la !orma a través de la estructura. El ser cient# cient#!ic !ico@c o@crea reativ tivo o es aquel aquel ideal ideal de pro!es pro!esion ional al que antaño antaño repres represent entaro aron n *eonardo y %iguel Angel. *a especializacin ha llevado a disociar en nosotros el interés cient#!ico del a!án creativo. 4or atender a un solo aspecto se ha descuidado el otro. 4ero la existencia humana es integral y exige atender no solo a su per!eccin o adecuacin estructural, sino también a su !ormalizacin no solo correcta sino creativa. En lo creativo se unen estructura y !orma en una relacin en la cual, cada una de ellas está resuelta correctamente sin descuidar la !uncin.1 &s# mismo Enrique %anuel il, il , %ar#a Cecil il y *uis *opez mani!iestan en la separata+ /*a estructura en la !ormacin del arquitecto1 una serie de conceptos que coinciden con lo que se sustenta en este curso de Estructuras ", cuando a!irman que /;en las grandes obras de arquitectura el arquitecto es el l#der del equipo de traba$o, y el ingeniero es uno de los integrantes !undamentales, as# como, en las grandes obras de ingenier#a al arquitecto le compete una activa participacin de apoyo y colaboracin con el ingeniero.1
/El /El arqu arquititec ecto to cont contem empo porá ráne neo o debe debe esta estarr !ami !amililiar ariz izad ado o con con la esté estétitica ca,, ingenier#a, sociolog#a, econom#a y también con el planeamiento. En general las mayores di!icultades se presentan en aquellos conocimientos re!erentes a la estática, que los debe capacitar para !ormular ideas para proponer sistemas de distribucin de es!uerzos, es decir proponer ideas en el rico campo del diseño estructural, #ntimamente relacionado con el diseño arquitectnico, durante todo el proceso proyectual.1 /Es evidente que solo el estudio serio de la matemática y de la ciencia !#sica permitirá a un proyectista analizar una estructura comple$a con el grado de per!ec per!eccio cionam namien iento to exigid exigido o por la tecno tecnolog log#a #a modern moderna, a, pero pero es necesa necesario rio esta estable blece cerr una una clar clara a dist distin inci cin n entr entre e la comp compre rens nsi in n de los los conc concep epto toss estructurales básicos y el conocimiento cabal del análisis de estructuras por lo cual cual se hace hace !und !undam amen enta tall brin brinda darr a los los estu estudi dian ante tess de arqu arquititec ectu tura ra las las herramientas del proceso de diseño estructural necesarias para que puedan ser aplicadas especialmente durante el proceso del diseño arquitectnico.1 En ello consiste consiste este curso de (rientacin (rientacin Estructu Estructural+ ral+ 0e!inir los conceptos conceptos básicos del mecanismo del !enmeno estructural y utilizar las metodolog#as adecuadas para la enseñanza@aprendiza$e del proceso del diseño estructural. Cabe aqu# hacer una precisin con respecto al proceso del diseño estructural, ya que este no es reconocido como tal por la mayor#a de los especialistas o, me$or dicho, como bien expresa el "ng. &gust#n 9eboredo en su ensayo El proceso del diseño estructural+ /;este es con!undido con una de sus etapas+ el análisis estructural, y este es un proceso muy sistemático. 4ara el análisis estructural se hace uso de todos los auxiliares que la tecnolog#a actual nos permite, entre ellos las computadoras. 4ero dicha etapa de análisis estructural es la etap etapa a !inal !inal del del proc proces eso o del del dise diseño ño estr estruc uctu tura rall y corre corresp spon onde de a su comprobacin matemática. El resto del proceso del diseño estructural presenta las mismas di!icultades para su ordenamiento que cualquier proceso creativo y enteramente análogas a las que presenta el diseño arquitectnico o cualquier otro diseño de ob$etos.1 /8odos conocemos obras maestras del diseño estructural pero el proceso de génesis que sigui el autor en cada caso permanece casi siempre ignorado. En este campo no basta que una estructura estructura se sostenga. sostenga. Eso es relativame relativamente nte !ácil. El problema estructural es mucho más sutil+ debe sostenerse con el m#nimo es!uerzo1 dicho de otro modo, deberá obtener la me$or relacin costo@ bene!icio diseñando una estructura con la cantidad $usta y necesaria del o de los adecuados materiales1. El cono conoci cimi mien ento to de los los conc concep epto toss bási básico coss del del dise diseño ño estr estruc uctu tura rall debe deben n procurarle al estudiante de arquitectura, el discurso su!iciente y necesario para sustentar el partido estructural correspondiente al proyecto arquitectnico que se encuentra diseñando. El parti partido do estr estruc uctu tura rall debe debe sust susten enta tarr la viab viabililid idad ad de la !orm !orma a !unc !uncio iona nall correspondiente a la materializacin de las ideas conceptuales del proyecto arquitectnico. *a propuesta del diseño estructural del proyecto arquitectnico debe permitirle tangibilizar los espacios y los volúmenes correspondientes a las actividades
!uncionales del proyecto arquitectnico, tanto a nivel de escala como ob$eto arquitectnico, como a escala de ob$eto urbano. El aprendiza$e de los conocimientos del proceso de diseño estructural para los estu estudia diant ntes es de arqu arquititec ectu tura ra debe deben n abar abarca car+ r+ los los conc concep epto toss bási básico coss del del mecanismo del !enmeno estructural los sist istemas mas estructural rales !undamentales, as# como la metodolog#a de aplicacin de dichos conceptos y sistemas en el diseño de la !orma !uncional del proyecto arquitectnico. *os *os conc concep epto toss bási básico coss de meca mecani nism smo o del del !en !enme meno no estr estruc uctu tura rall son son los los re!eridos a+ las !uerzas, que en condicin estática, actúan sobre materiales resistentes. *os sistemas estructurales !undamentales son aquellos que le proporcionan al alum alumno no una una visi visin n inte integr gral al de los los sist sistem emas as estr estruc uctu tura rale less que que se han han ido ido creando, desarrollando y utilizando a lo largo de la historia para satis!acer las di!ere di!erente ntess necesi necesidad dades es !ormal !ormales es que que surg#a surg#an n como como reque requerimi rimient entos os en la evolucin de las civilizaciones. En esta etapa de la enseñanza aprendiza$e del proceso del diseño de la estructura utilizamos la importante y reconocida clasi! clasi!ica icaci cin n que el "ng. "ng. 5einri 5einrich ch Engel Engel plante plantea a en su obra obra /-iste /-istemas mas de Estructuras1+ -istema estructural de !orma activa -istema estructural de vector activo -istema estructural de masa activa -istema estructural de super!icie activa y, -istema estructural de altura activa. Por qué es importante el conocimiento sobre estructuras en la profesión de la arquitectura? Porque nos permite tener el control del diseño de la forma funcional de la arquitectura.
LA ARQUITECTURA Y LA ESTRUCTURA EL PROYECTAR, 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 ÚLTIMOS TOQUES, CON EL ESPALDARAZO ESPALDARAZO DE SU GARANTÍA ESTÁTICA RESISTENTE Edu!d" T"!!"#
Arquitectos, Arquitectura y Estructura.
Arquitecto: Es el pro!esional apto para diseñar, diseñar, programar programar dirigir y construir edi!icios necesarios para albergar las actividades del hombre en sociedad, satis!aciendo las necesidades y aspiraciones que esta demanda. El hombr hombre e constr construye uye espaci espacios, os, ambien ambientes tes para para vivir vivir en el mundo, mundo, para para habita habitar, r, podr#a podr#amos mos de!ini de!inirr $ !%u&'()'u! !%u&'()'u! ento entonc nces es como como u* (+)&" (+)&" )"*+'!u )"*+'!u&d" &d" ! +'&+-)(! $+ *()(+&dd(+ .u/*+0 ?ues ?uestr tro o (+)&" (+)&" !%u&'( !%u&'()'1 )'1*&) *&)" " (+ )"*+'!u )"*+'!u&d" &d",, es decir cir no está está dado en la natura naturale leza za aún cuando cuando se insta instale le y use porci porcione oness de ella. ella. *o constr construi uimos mos con materiales a los cuales se les da una !orma para poder vivir dentro de ella. L+ *()(+&dd(+ *()(+&dd(+ que satis!a satis!ace ce la arqui arquitec tectur tura a son las del ambient ambiente e !#sico !#sico y el espacio. 4ara desarrollarnos plenamente y poder traba$ar, estudiar y vivir en general *()(+&'/"+ de espacios ordenados y ambientados.
4ara ver más cerca la arquitectura la analizaremos analizaremos según tres planos usados desde la antigBedad + FUNCIÓN, CONSTRUCCIÓN Y FORMA0 4or -u*)&1* enten entendem demos os la !inali !inalidad dad útil útil o prácti práctica ca que debe tener tener un edi!i edi!icio cio.. 8omemos 8omemos por e$emplo la vivienda vivienda que debe contar con una cocina, dormitorios, dormitorios, baño,
sitios de estar, estar, comer y traba$ar. traba$ar. En la utilidad utilidad de nuestra nuestra vivienda tienen un rango import important ante e los los aspec aspectos tos de cada cada ambien ambiente+ te+ su aislac aislacin in,, su comod comodida idad, d, y otros otros !actores !actores que deben tomarse tomarse como !unciona !uncionales. les. *a casa es entonces entonces un 2(+)&" 3&'$2 al que la arquitectura )"*-"!/, )"*-"!/, es decir le da una !orma.
Casa en Calamucita ! "i#uel An#el Roca ! $%%&
uncin y !orma no deben pensarse independientemente. El segundo punto, punto, $ )"*+'!u))&1* es el que caracteriza una una espacio para que sea arquitectnico+ SI NO ESTÁ CONSTRUÍDO NO ES UN EDIFICIO C"*+'!u&! es es levantar una !orma con materiales pesados, 2(d&-&)!2 o o sea !i$arla a la tierra. resistencia de la 0ado el tamaño de esta !orma espacial se debe tener en cuenta la resistencia construcción, construcción, es decir, la capacidad de *" d(+/"!"*!+(0 *a d(+/"!"*!+(0 *a construccin requiere muchos materiales materiales y de muy diversos tipos, tipos, El peso de de todos estos estos materiales materiales debe descargarse en tierra en !orma estable y permanente. Esta 2u*&dd !(+&+'(*'(2 !(+&+'(*'(2 de los materiales entre s# y la tierra es el problema central de la construccin y se llama "estructura"
Casa en "ar de las Pampas ' fatuoso ( Le(ton ' $%%&
Un poco de historia La estructura es y ha sido siempre un componente esencial de la arquitectura.
Da se tratara de construir un simple re!ugio para s# y su !amilia, ya de cerrar espacios donde centenares de seres pudieran rendir culto a su divinidad, comerciar, discutir problemas pol#ticos o entretenerse, el hombre ha tenido que dar !orma a ciertos materiales a !in de que su arquitectura se mantuviera en pie resistiendo la atraccin de la tierra y otras cargas peligrosas.
Era imprescindible resistir el viento, las descargas atmos!éricas, los terremotos y los incendios.
D como desde los primeros tiempos tiempos de su existencia el hombre tuvo un sentido sentido innato de la belleza, toda la construccin se concibi con!orme a ciertos postulados estéticos que no pocas veces impusieron a la estructuras exigencias mucho más estrictas que las re resistencia y econom#a. En el pasado, slo mediante la experiencia unida a constantes !racasos 'derrumbes) se logr obtener procedimientos seguros y econmicos de construccin de estructuras para edi!icios. Cada arquitecto elaboraba un grupo de estructuras básicas, t#picas de determinados determinados materiales y terrenos.
En la edad moderna se producen dos hechos relevantes+ 6no es la evolucin de la ciencia !#sico @ matemática que que estudia también las estructuras estructuras 'la estática) con lo cual se pod#an calcular calcular estructuras sobre papel papel y experimentando experimentando en modelos y maquetas maquetas para evitar desagradables sorpresas el otro es la aparicin de materiales nuevos+ el hierro, el cemento, hormign armado, con los cuales las posibilidades de !ormas estructurales se ha ampliado mucho.
Edificio Cr(sler ' )illam *an Allen ! +,-%
En la actualidad han aparecido nuevas tecnolog#as, y con la aparicin de la in!ormática se ha reducido dramáticamente la tediosa tarea del cálculo, liberando mucho tiempo para la creatividad. *a estructura, problema !#sico y econmico, ha sido también $erarquizada como ob$eto estético y expresivo. -e han creado exponentes magn#!icos que constituyen un alarde de técnica e imaginacin.
anco de Cina ' Pei Torres Torres Petronas ' Cesar Pelli /otel ur0 Al Ara1 Ara1 ! 2u1ai Podemos concluir3 por lo tanto3 que el conocimiento de las estructuras por parte del arquitecto es mu( importante ( que la correcci4n en las mismas de1e contri1uir a la 1elle5a de la arquitectura.
El arquitecto y el conocimiento estructural El arquitecto contemporáneo, quizá el último humanista de nuestro tiempo, debe estar !amiliarizado !amiliarizado con la estética, ingenier#a, sociolog#a, econom#a y en términos generales con el planeamiento 8odo arquitecto, todo estudiante de arquitectura, está hoy convencido de la importancia del conocimiento estructural *a enseñanza de las estructuras para los estudiantes de arquitectura presenta una serie de cuestiones de di!#cil aborda$e. *a propia orientacin de la carrera apunta al diseño, lo que lleva a que pocos estudiantes demuestren interés en la asignaturas de contenido tecnolgico o que planteen problemas matemáticos matemáticos como es el caso de la materia estructuras. P(!", '/4&5* (+ )&(!'" %u( u* 4u(* d&+(6" !%u&'()'1*&)" '"/ (* )u(*' $ (+'!u)'u! !(+&+'(*'( d(+d( +u+ &*&)&"+ Entonces.. Entonces.....e ...ess posible posible !acilitar !acilitar al arquitec arquitecto to la comprensi comprensin n y adquisici adquisicin n de los conocimientos estructurales necesarios para poder resolver problemas técnicos y de construccinF es posible tal cosa sin un estudio exhaustivo de matemática superior, !#sica y econom#aF.....En otras palabras es posible que una persona inteligente sin un estud estudio io pro! pro!un undo do de las cien cienci cias as !#sic !#sicas as y mate matemá mátitica cass comp compre rend nda a los !undamentos del comportamiento comportamiento estructuralF *as respuestas a las preguntas que anteceden son a!irmativas si se establece una clara distincin entre la comprensin de los conceptos estructurales básicos y el conocimiento cabal del análisis estructural
Estructuras e intuición: Es evidente que slo el estudio serio de la matemática y de las ciencias !#sicas perm permititir irá á a un proy proyec ectitist sta a anal analiz izar ar una una estr estruc uctu tura ra comp comple le$a $a con con el grad grado o de per!eccio per!eccionami namiento ento exigido exigido por la tecnolog tecnolog#a #a moderna. moderna. El ingenier ingeniero o estructura estructurall de nuestros d#as es un especialista entre especialistas, integra un subgrupo entre los ingenieros civiles. Con el desarrollo de las nuevas tecnolog#as, inclusive los especialistas en estructuras se especializan+ en la actualidad hay especialistas en hormign armado, especialistas en estructuras tensadas o especialistas en cubiertas de una ! orma particular. particular. -e recurre a estos especialistas en busca de asesoramiento sobre un tipo determinado de estr estruc uctu tura ra,, tal tal como como se cons consul ulta tar# r#a a a un espe especi cial alis ista ta ante ante un tipo tipo raro raro de en!ermedad. 4ero es evidente, también que una vez establecidos los principios básicos del análisis estruc estructur tural al,, no hace hace !alta !alta un especi especiali alista sta para para compre comprende nderlo rloss sobre sobre una base base puramente !#sica. 8odos estamos en cierto grado, !amiliarizados con estructuras en nuestra nuestra vida cotidiana cotidiana++ sabemos a qué ángulo ángulo debemos debemos colocar colocar una escalera escalera de mano para que soporte nuestro peso, sabemos si la cuerda es su!icientemente !uerte para izar un balde con agua, y si el viento hará volar la carpa levantada en el campamento. Es un paso paso relati relativa vamen mente te !ácil !ácil capita capitaliz lizar ar estas estas experi experienc encias ias,, sistem sistemati atizar zar ese conocimiento y llegar a comprender el cmo y el porqué del comportamiento de una estructura moderna.
Tenerife Concert /all ' Calatra6a Calatra6 a
Turnin# Torso ! Calatra6a
6na vez captados los !undamentos, el arquitecto debe llegar a dominar los puntos más sutiles de la teor#a 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 di!icultades técnicas. El arquitecto contemporáneo medio puede aspirar en el campo de las estructuras a realizaciones mayores que las que eran posibles hace slo un siglo a pro!esionales de excepcin pero esas realizaciones realizaciones
son !ruto no solamente de la tecnolog#a, sino de la experiencia adquirida por el pro!esional.
"ntentaremos entonces introducir a los alumnos en el campo de las estructuras sin recurrir a un conocimiento !ormal de matemática o !#sica. Esto no quiere decir que trataremos a las estructuras de manera elemental, incompleta o simpli!icada+ algunos conceptos estructurales presentados presentados serán sutiles y comple$os sin embargo el alumno podrá captarlos y reconocerlos en situaciones arquitectnicas generales, sobre una base base puram purament ente e intui intuitiv tiva. a. Este Este me$or me$or conoci conocimi mient ento o del compor comportam tamien iento to de las estructuras conducirá al estudiante interesado a una me$or comprensin de los puntos más delicados del diseño estructural. D para aquellos que piensan que la estructura de un edi!icio es algo tan comple$o que debemos recurrir a especialistas les dedicamos esta !rase+ LA INGENIERÍA INGENIERÍA ESTRUCTURAL ES EL ARTE DE UTILIZAR UTILIZAR MATER MATERIALES IALES QUE NO CONOCEMOS DEL TODO, DE MANERA QUE RESISTAN FUERZAS QUE NO PODEMOS PODEMOS E7ALUAR E7ALUAR DEL TODO, Y QUE LOS MISMOS DEN UN SER7ICIO SER7ICIO A LA SOCIEDAD SOCIEDAD A TRA7É TRA7ÉS S DE NUESTRAS ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS,, DURANTE DURANTE UN TIEMPO TIEMPO QUE NO PODEMOS PREDECIR DEL TODO0 TODO ESTO DE MANERA TAL QUE LA SOCIEDAD TENGA PLENA CONFIANZA EN NUES NUESTR TRO O TRAB TRABA8 A8O O Y NINGU INGUNA NA RAZÓ RAZÓN N PARA SOSPE OSPECH CHAR AR LA E9TENSIÓN DE NUESTRO RECELO E IGNORANCIA0
BIBLIOGA!A B#$I%A A&'( ) $E *E LO$ +IO$ E$+U%+UALE$ Eduardo 8orro$a 8orro$a E$+U%+UA$ AA A-UI+E%+O$ -alvadori y 5éller
G. 0e!ina &rquitectura
H. Cuál es el rol del &rquitectoF I. 0e!inir espacio &rquitectnico J. =ué necesidades satis!ace la arquitecturaF E$empli!icar K. =ué se entiende por !uncinF E$empli!icar L. 4uede la !orma pensarse pensarse independientemente independientemente de la !uncinF M. =ué signi!ica construirF =ué es edi!icarF N. Cmo debe descargarse el peso de los materiales a la tierraF O. 0e!inir estructura GP. 0escriba brevemente la evolucin del conocimiento conocimiento de los problemas estructurales y su resolucin a través de la historia GG. GG. Cuándo debe tomarse en cuenta la estructura resistente para lograr un buen proyectoF GH. 0ebe el arquitecto dominar la teor#a estructuralF 4or quéF
Cómo se compone la forma funcional en la arquitectura?
Se compone de espacios ( de 6ol7menes.
Según el Prof. Dr. Ing. Stefán Polónyi: El objetivo del “objeto arquitectónico” e la de crear “for!a e"aciale vivible# que cu!"lan una función e"ec$%ca”. Si e &abla de la “Et'tica de la Etructura”# e debe dejar bien en claro# que la !i!a cu!"le la función de o"orte de un e"acio "ara que e ejecute una actividad. (na deter!inada u"er%cie "uede er die)ada de tal !anera que ella !i!a e auto o"orte. Si eto no e "oible# inde"endiente!ente de lo !otivo# e debe "reguntar# que e le debe agregar "ara &acerla etructural*# "ara re"onder eto# el Prof. Dr. Ing. S. Polónyi "lantea la iguiente cuetione: +. I,-(E,/I0 DE 0 -1230: a 4eo!etr$a decribe la regularidade de la for!a "lana y e"aciale. a decri"ción tiene lugar en el lenguaje !ate!ático: con igualdade y fór!ula# "or !edio de nú!ero y valore ordenado ite!ática!ente y eriado. a “4eo!etr$a” decribe la for!a del objeto# "ero ta!bi'n dearrolla for!a egún relacione geo!'trica y !ate!ática. a “regla de la arquitectura cláica” e la de la geo!etr$a: "ro"orcione# i!etr$a# erie# etc. o volú!ene y ele!ento contructivo e confor!an egún for!a geo!'trica. E intereante recordar# que la !ayor$a de lo !aetro de la antig5edad e orientaban con regla geo!'trica# y no con la for!a
de la naturale6a. Eto e entendible# "ue "ara "roducir "roducir lo !ateriale de contrucción e de"end$a de la naturale6a# "ero# a la naturale6a e la utili6aba co!o !odelo "ara decorar la etructura. El conce"to “eguir el eje!"lo de la naturale6a” e inicia en el iglo 77. Para la etructura que erán ejecutada con ele!ento contructivo contructivo eriado# e de gran i!"ortancia la relación geo!'trica. a etructura e"aciale de !ediado del iglo 77 e organi6an egún la regla de e!"aqueta!iento e!"aqueta!iento de lo "oliedro: "oliedro: no dejar interticio vac$o. 0$ on lo canto de iguale di!enione# lo que e una ventaja "ara la etructura# "ue toda la ditancia on iguale. Sin e!bargo en grande erie# no tiene ningún igni%cado# i e8iten uno o do o tre largo de canto# "ue la “geo!etr$a” no e “etática”: la tran!iión de la carga olicita de diferente !anera a lo canto# i e lo conidera co!o ele!ento etructurale ebelto. ebelto. Si e quiere die)ar una etructura econó!ica# entonce e debe tener en cuenta la ección del ele!ento lineal utili6ado co!o canto# "or eje!"lo# en lo tubo !etálico e debe conidera el e"eor del !aterial de la "ared y no el diá!etro total del tubo# "ara que la tenione interna interna e ada"ten a la olicitacione e8terna. e8terna. En lo a)o 9 y ; del iglo 77 tuvieron la etereoetructura una gran ace"tación entre arquitecto e ingeniero# aunque on antieconó!ica. Sin e!bargo# eta últi!a conideración no tiene ninguna relación con la et'tica# "ero vale citarlo: !uc&o nudo# "roducción indutrial de lo ele!ento etructurale con !ontaje !anual# !uc&o ele!ento lineale inneceario dede el "unto de vita etático# lo tubo no eran &er!'tico# "or lo que la corroión corroión lo atacaba en u interior y deb$an er galvani6ado# con alto coto de "roducción. El “Do!inio de la 4eo!etr$a”# durante lo a)o 9 del iglo 77# lo de!uetra la cú"ula geod'ica de +?. Debido a eto A?. nervadura>A?. En la nervadura e concentran todo lo efuer6o interno interno y el tran"orte de la carga e8terna. El conoci!iento de ete ti"o de olución etructural no igni%ca nada i e co!"ara a!ba olucione t'cnica con el conce"to de la “Et'tica”. a "o"ularidad de la etructura e"aciale la de!uetran !uc&o objeto de arte# que e die)aron con dic&o "rinci"io. (na intereante derivación de la etructura e"aciale on la etructura ti"o “Benegrity”# la cuale co!"renden ele!ento lineale ebelto r$gido de co!"reión y cable de tracción. E8iten !uc&o eje!"lo de a"licación de ete ti"o etructural# uno de lo !á fa!oo internacional!ente e la cú"ula de cable y barra utili6ada "ara el Etadio de
>Peterburg# >Peterburg# -lorida# (S0? de David 4eiger# +@@A >C?# la cual e baa en la diertación de Peter 2udol"&# >+@9;?. A. E(II<2I1 ESBBI/1: a etructura e"aciale e deter!inan egún la “4eo!etr$a”# "ero ta!bi'n# on lógica la etructura que e confor!an egún el co!"orta!iento etructural# co!o "or eje!"lo# la etructura de &or!igón ara!ado que e die)an geo!'trica!ente egún lo !o!ento Fe8tore. El edi%cio “Gera!ion“ >3ueo de la /erá!ica? -rec&en >0le!ania?# Peter ,eufert >+@;+? e ae!eja a una "ie6a cerá!ica gigante >H?. Banto lo "unto de a"oyo de la colu!na# el borde la cácara co!o lo &y"erboloide de rotación fueron di"ueto de tal !anera# "ara que toda la tenione interna ean contante bajo olicitacione contante en todo lo "unto. Eto igni%ca que la for!a arquitectónica fue dearrollada a "artir de deter!inacione cient$%ca. Se deber$a ver eta obra arquitectónica arquitectónica co!o arte*# "ue en realidad no "or la deter!inación cient$%ca de la coordinada# ino "or u conce"ción "ri!aria debido a la "auta de die)o. El all /entral del Predio -erial de E8"oicione de la /iudad de ei"6ig >0le!ania? >J?# e una bóveda tran"arente !ateriali6ada con reticulado "lano "aralelo entre i# que confor!an la for!a total del objeto arquitectónico. Si no tuviera la etructura reticulada "lana "aralela cada AJ !t de e"aración# la cú"ula vidriada "or i ola no tendr$a ca"acidad de autoutentación# "ero eto ele!ento etructural on lo que le dan carácter arquitectónico a dic&o volu!en vidriado# ya que debido a u tran"arencia e de!ateriali6a u "reencia. "reencia. C. I,BE2P2EB0/IK, E22K,E0 DE E(II<2I1 ESBBI/1: Para !antener alite!a etructural dentro del ca!"o de la etática y evitar olucione &i"eretática# &i"eretática# general!ente lo calculita incor"oran “articulacione” entre la vinculacione de lo ele!ento contructivo. Eto general!ente e ta!bi'n de !uc&o agrado entre lo arquitecto# "ue a"arecen olucione t'cnica de “vitoa for!a tecnológica”. 0$ devinieron la “articulacione” en ele!ento contructivo deeado "or u a"orte a la i!agen for!al: &er!oa decoracione contructiva. contructiva. /o!o actual!ente la !ayor$a de lo ingeniero etructurale etructurale trabajan con ite!a infor!ático# la reolución de lo ite!a de ecuacione "ara el cálculo etructural ya no tiene un rol "re"onderante en todo el trabajo# olo &ay que tener el u%ciente criterio "rofeional y el conoci!iento cient$%co "ara inter"retar correcta!ente lo reultado de lo cálculo infor!ático# o ea er un buen ingeniero. Por lo que la “0rticulacione” "ueden er evitada de !ateriali6arla en la obra cuando no on necearia real!ente. Sin e!bargo# !uc&o arquitecto la &an incor"orado en u jerga de olucione for!ale# que "or !á que el ingeniero trate de juti%car u no "reencia en algún "royecto# no e "oible "reicindir de u ervicio for!ale. Eto e de obervar en la obra de -oter# 2oger y 4ri!&aL. Bodo u edi%cio tracendentale etán atiborrado de “articulacione”# "ue dan la i!agen de la !áquina de &abitar de últi!a generación: “el !aquini!o del futuro "or !edio de la tecnolog$a avan6ada”. /ualquier ingeniero !ecánico que tenga la "oibilidad de obervar la >+?
docu!entación docu!entación t'cnica de dic&a obra# etallar$a de ria# "ue el co!"robar$a in!ediata!ente# in!ediata!ente# que la articulacione
etán ubicada donde no &ay "oibiidade que e8itan giro de lo ele!ento etructurale# co!o "or eje!"lo el giganteco edi%cio tralúcido utili6ado co!o /entro de /a"acitación Profeional "ara lo E!"leado Público del Etado -ederal 0le!an de ,ordr&einMNetfalen# erne >0le!ania? >9?# tienen articulacione !etálica toda la colu!na de !adera# "ero eta etán de !á# "ue la !adera no e8"eri!enta ningun alarga!iento "or te!"eratura en el entido longitudinal de la %bra# "or lo que no "uede generare ningún giro en la articulacione. Ete !odi!o de incor"orar en la obra de arquitectura alguno ele!ento contructivo de origen en la ingenier$a !ecánica e e!"e6o cerca de +@;. a incor"oración de lo tenore laterale a la colu!na de !adera "ara evitar el "andeo de la !i!a e "ara darle una i!agen de liviandad# acorde con el volu!en tralúcido del edi%cio# o ea un efecto arquitectónico. arquitectónico. H. I,-(E,/I0S DE 0 BE/,114O0 E, 0 DEBE23I,0/IK, DE 0 -1230: /uando e ter!ino de ejecutar el encofrado de la cobertura "legada de &or!igón ar!ado de la tribuna del etadio del club de futbol “+. -/ Gln”# Gln >0le!ania? >;?# e veri%co que en lo "lano t'cnico originale e deter!inó la contrucción de un borde u"erior y e contató que el !i!o tendr$a !uc&a defor!acione "or dilatación "or lo que no "odr$a er un ele!ento recto# "or lo que e deidio doblar el borde la "laca y luego e &or!igonó. De eta !anera# la i!agen de “diente” de la cubierta "legada le con%eren u "ro"io carácter for!al a la obra. J. I,-(E,/I0S DE 0S P1SI0le!ania? >R?. Si e conidera el a"ecto econó!ico de la etructura # e abe que e8ite una relación entre la altura y la e"aración entre la colu!na. 0 !ayor altura# !ayore coto# "or eto e criterioo reducir el nu!ero de colu!na y au!entar la e"aración entre ella. /uando fue "reguntado el fa!oo ingeniero etructural -rit6 eon&ardt# cual e la e"aración adecuada "ara la colu!na de "uente en lo valle*# re"ondio: “"ri!ero# dibuje el "uente# y cuando quede &er!oo el die)o# entonce recien anali6elo dede el "unto de vita econó!ico”. Eto ta!bi'n e válido "ara grande cubierta. 0qu$ e oberva clara!ente que la enacione et'tica ta!bi'n dan indicacione "ara la econo!$a. Bal e el cao de la olución ti"o “arbol” "ara grande luce de cubierta# donde la colu!na to!an for!a de árbole con una i!ag'n et'tica agradable. a etructura reali6ada con !adera "reentan el "roble!a del direcciona!iento de la fuer6a de tracción entre lo diferente ele!ento contructivo. o car"intero y contructore ave6ado antiguo olucionaban el "roble!a "roble!a con la contrucción contrucción de un ite!a etructural que evite la tracción. ,o e a$ en la actualidad# actualidad# "ue la
contruccione de !adera reali6ada "or ingeniero re"onden a la condicione etática de equilibrio y no a la "ro"iedade contructivaMetructurale de la !adera# "ue "or !edio de tenore# %jacione !etálica y de!a ele!ento acceorio# contruyen etructura etructura de !adera. 0$ e !uetran co!o e "uede !ateriali6ar cada ite!a etructural con !adera# en lugar de !otrar# cuale ite!a etructurale on lo adecuado "ara la !adera. 9. EE//IK, DE (, SISBE30 ESB2(/B(20: Poible!ente e go6a con una obra de arte# i e abe !á obre u origen. Eto e "odr$a travaar a un cao real de die)o etructural "ara una obra de arquitectura# co!o e el cao de la a!"liación de lo andene de la Etación /entral -erroviaria de la /iudad de /olonia >0le!ania? >@?# "ue e encuentra co!o vecina de la /atedral. Debido a que la l a loco!otora !oderna !oderna no e!iten !á &u!o# no fue neceario "enar en cubierta de gran altura# ade!á dede el "unto de vita urbano &ubieran ido una co!"etencia for!al con la catedral. Entonce fue "oible reali6ar a"oyo inter!edio entre lo andene# con luce etructurale de AA !t# "or lo que no fue neceario alvar la lu6 total de todo lo andene junto. -ue i!"ortante# que toda la cubierta ea tra"arente "ara no "erder la i!agen de la catedral. Por eto e anali6aron diferente olucione etructuralMfor!ale.M ;. I,-(E,/I0 DE 0S /1,SIDE20/I1,ES ,0B(20ES E, 0 ESB2(/B(20: En la egunda !itad del iglo 77 fue "ublicitado "or !uc&o arquitecto e ingeniero# to!ar a la naturale6a co!o !odelo# "ero "ara eto e deben to!ar cierta "recaucione# "ue la "roducción de !ateriale de contrucción y ele!ento contructivo# e total!ente diferente a la evolución de lo "roducto naturale. Por eto# alguna funcione etructurale no on co!"arable en !uc&o cao# co!o "or eje!"lo# lo alta!onte evitan la carga diná!ica originada "or el viento# la contruccione arquitectónica deben o"ortar dic&a carga# "ue no tienen la ca"acidad de defor!ar u volu!en "ara ada"tare al viento. El efecto etructural de la carga de un voladi6o no tiene el !i!o efecto etructural que el de una ra!a de un arbol. En el cao de una etructura ti"o “árbol”>+?# la “ra!a” etán correcta!ente die)ado# i etán olicitado a co!"reión a8ial y no a la Fe8oco!"reión# Fe8oco!"reión# ade!á# "ara facilitar la "roducción de lo ele!ento contructivo# no e di!inuye u ección en uno de lo e8tre!o. En ete !o!ento e debe !editar obre la “conveniencia” de to!ar a la naturale6a co!o eje!"lo. Se a%r!a que la naturale6a e o"ti!i6a# "ero eto tiene un objetivo# que e !á que nada el entido de la vida# o ea# e o"ti!i6a "ara obrevivir# lo que e deno!ina cient$%ca!ente co!o “evolución natural” u “o"ti!i6ación "ara ada"tare a la condicione ca!biante del entorno”. El eje!"lo de la luc&a "or la u"ervivencia no e en realidad un eje!"lo "ara la o"ti!i6ación t'cnica. Si alguien e !aravillan "or la etructura naturale o"ti!i6ada# e "uede co!"render# que la naturale6a utili6a !'todo de o"ti!i6ación derroc&one# "ue !uc&a e"ecie dea"arecen o on victi!a de ca!bio naturale# "ara que luego otra obrevivan. Debido a que el t'r!ino “Sentido” tiene el "ri!er igni%cado de “Senación”# el a"ecto ubjetivo e que
e debe utili6ar e el del t'r!ino “"ro"óito” cuando e &abla de “conveniencia”. En realidad# no e "uede reconocer el “"ro"oito” de la naturale6a# in e!bargo no ubica!o dentro de dic&o !arco co!o objetivo: erigir edi%cio que tienen deter!inado "ro"óito# eto igni%can que on conveniente. 3ientra que alguno to!an co!o !odelo etructurale a la "lanta y árbole# el arquitectoMingeniero arquitectoMingeniero Santiago /alatrava to!a co!o !odelo a un “Boro”# "ero no u equeleto co!o !odelo etructural# ino que etudia el !ovi!iento del ani!al y u for!a# co!o funda!ento "ara el die)o de la ección tranveral de un "uente >H?. 0$ el genera etructura ingulare ingulare con caracteritica "lática "ro"ia de una ecultura. 0qu$ e oberva que u die)o etructurale no e originan en el calculo etático# "ero ie!"re buca una "oibilidad que u for!a "latica concuerden con criterio f$ico "ara aegurle equilibrio etático. R. I,-(E,/I0S DE 0S 02BES PSBI/0S E, 0 ESBQBI/0 ESB2(/B(20: a abtraccione de yonel -eininger: “objeto e"aciale re"reentado en un "lano vito co!o a trave6 de un crital”# con !uc&a "articione# de !anera de fo!ar cortina de lu6 !ateriali6an e"acio virtuale >+A?. Eta i!agen irvio de funda!ento "ara el dieno de la Igleia St. Paulu >+C?# ,euMNec=&oven >0le!ania?# con u volu!en de u"er%cie "legada# con abertura u"eriore dii!ulada dii!ulada "or la u"er%cie "legada# "or la cuale entra ilu!inación natural y genera cono de o!bra# "oibilitando un !ovi!iento e"acial interno de luce y o!bra# "ero eto fue "oible gracia a la cácara etructural de &or!igón ar!ado: dieno etructural. 1tro eje!"lo de arte a"licado# e el cao de lo arco tubulare !etálico# de donde cuelga un "ao "eatonal elevado en el "redio de la E8"oición -ederal de ardine de +@@; en 4elen=irc&en >0le!ania?# con una lu6 etructural de + !t >+H?. 0unque lo do arco e encuentran en do nivele# e lo vivencia co!o un olo "ao "eatonal# con diferente "er"ectiva "er"ectiva viuale. El !i!o conce"to e utili6o "ara un concuro arquitectónico "ara el en "uente avel# 0le!ania? >+J?# donde lo a"oyo en lo "ilone obre el rio S"ree e reali6a con una contra curva que luego contirnua &ata lo a"oyo %nale en a!ba cota. a banda de roda!iento &ori6ontal cuelga dede a!bo arco# lo cuale e unen en el tra!o central del "uente confor!ando confor!ando a$ un e"acio e!icerrado e!icerrado virtual!ente "or lo cable laterale inclinado y lo arco no "aralelo. En el cao del "uente "eatonal en /atro"M2au8el >+9? e ubica el centro del "ao "eatonal un tubo !etálico con doble curvatura# el cual ter!ina a"oyandoe en el "arterre que e"ara la banda central# dede donde nace el otro tubo !etálico central# ta!bi'n con una doble curvatura. 0!bo tubo centrale irven de a"oyo a la viga doble “B” que confor!a el "ao "eatonal En otro "uente "eatonal en 1ber&auen >0le!ania? >+;?# e utili6a el !i!o conce"to "ero con un olo tubo !etálico de for!a "arabólica invertida de !anera que trabaja a co!"reión "ura. El arco e ubica en el centro de la u"er%cie de "ao "eatonal y dede el !i!o cuelga la u"er%cie de "ao con cable. ,o fue neceario ningun contrafuerte lateral u otro tubo "aralelo# "ue la ecalera "eatonale de acceo evitan lo !ovi!iento latera. @. ESBQBI/0 T 2E0ID0D /1,SB2(/BIU0: /o!o ya e co!ento# la rece"ción del arte "or "arte de una ociedad
de"ende ie!"re de la ideolog$a do!inante en un cierto "er$odo de tie!"o. 3ientra que la belle6a etuvo ubicada en el centro de le et'tica artitica# a&ora e la eli!ina del arte !oderno. !oderno. 0de!á# en la arquitectura "o!oderna y en la decontructivita# e &a dejado de lado lo criterio de “enato”# de “adecuado” y de “a"ro"iado”. Se abe que la “/onveniencia” y la “(tilidad” etán relacionado etrec&a!ente con la “2enta Econó!ica”# Econó!ica”# y ta!bi'n# en contra de la enibilidad et'tica. Sin e!bargo ete criterio no e "uede a"licar en contruccione contruccione racionale# co!o "or eje!"lo en la igleia gótica# cuando a lo !aetro contructore del !edievo no e lo "uede acuar de que i incluian tenore "ara aborver la accione de tracción de lo arco# deber$an &aber eli!inado lo contrafuerte laterale que !ateriali6an la reacción &ori6ontal de lo arco a"untado. a"untado. De igual !anera# &ubiera ido "rovec&oo dede el "unto de vita econó!ico# i Pier uigi ,ervi &ubiera "ueto una viga circular de tracción en la "arte inferior de la cú"ula en el Pala66etto dello S"ort# 2o!a >Italia? >+R?# a$ &ubiera "odido eli!inar la colu!na “T” y u fundacione# "ara a$ aborver la accione &ori6ontale de !anera econó!ica. En realidad er$a una olución etructural acorde con la etática# "ero a$ co!o e lo die)o .y contruyo reulta co!"renible co!o una objeto arquitectónico arquitectónico de arte. /oncluione Según el Prof. Dr. Ing. Stefan Polónyi >AC?: 0 !ediado del iglo 77 e conideraba a la “&onrade6 contructiva” co!o un i!"ortante criterio "ara evaluar una etructura de un objeto arquitectónico. Sin e!bargo# ete valor tiene todav$a valide6# aunque lo Po!oderno y Decontructivita no lo a"liquen. Según ete criterio e "uede diferenciar# diferenciar# i e la etructura una i!"le decoración del objeto arquitectónico# arquitectónico# o i la !i!a irve co!o ele!ento "rinci"al de la contrucción. contrucción. /on lo actuale avance de la infor!ática e "ueden "lantear# die)ar y calcular for!a y olucione etructurale total!ente libre e incluive ada"tar eque!a etructurale a for!a "lática. 0$ e "uede alcan6ar el objetivo de “&u!ani6ar” la etructura "or !edio de la libertad de creación "lática# "or lo que dic&a etructura en obra de arquitectura no olo "odr$an cu!"lir u función báica y eencial ino que tendr$an un lugar en la &itoria del arte. Se "udo a"reciar que el “conoci!iento” inFuye obre la “Et'tica”# a$ tiene en el "reente trabajo la intenión de colaborar un "oco "ara el go6e del arte y en "articular del go6e del objeto artiticoMetructural artiticoMetructural en la arquitectura”.M arquitectura”.M Como se definen las formas de los espacios y de los volúmenes? Se definen mediante elementos de co1ertura que determinan los espacios ( 6ol7menes ( elementos de soporte de los elementos de co1ertura. Cómo se compone estructuralmente la forma funcional arquitectónica? 2e los su1sistemas estructurales de los elementos de co1erturas ( de los su1sistemas estructurales de elementos soportes3 am1os su1sistemas estructurales crean el sistema estructural propio ( e8clusi6o de la o1ra que da ori#en a la forma arquitect4nica. ué si!nifica estructura en !eneral? 9r#ani5aci4n.
"e qué estructura u or!anización en particular se trata cuando nos referimos a ob#etos utilitarios incluida la arquitectura? Se trata de estructuras u or#anismos que relacionan las diferentes fuerzas que act7an 0untas con los materiales que al adoptar formas funcionales son capaces de resistirlas manteni:ndose en equilibrio. ué relacionan las estructuras? ;uer5as ( "ateriales. ué condiciones deben cumplir estas relaciones? Equili1rio ( Resistencia. $n la condición de equilibrio como se relacionan las %uerzas con los &ateriales? En la condici4n de equilibrio' las fuer5as se relacionan con los materiales3 que actuando desde el e(terior de los materiales se de1en anular' para e6itar ni6eles de movimiento que puedan poner en peli#ro la función formal del o10eto. $n la condición de )esistencia como se relacionan las %uerzas con los &ateriales? En la condici4n de resistencia3 los materiales se relacionan3 con las fuer5as3 que actuando desde el interior de los materiales se de1en esforzar3 para e6itar ni6eles de deformaciones que puedan poner en peli#ro la función formal del o10eto. Cu*ntos !rupos de %uerzas encontramos en la naturaleza que actúan en el mecanismo del fenómeno estructural? Encontramos dos #randes #rupos que act7an en relaci4n con los materiales< Las fuer5as que se aplican3 que car#an3 so1re los materiales desde el e8terior de los mismos ( que cu(a acci4n les producen mo6imientos que de1en ser anulados para que adquieran la condici4n del equili1rio requerida. Y las fuer5as interiores que poseen los materiales3 las cuales a la acci4n de las fuer5as e8teriores en equili1rio de1en de resistirlas3 esfor5=ndose en controlar las deformaciones dentro de los m=r#enes permisi1les para que no a#an peli#rar la inte#ridad de la forma funcional3 en otras pala1ras3 para e6itar el colapso3 la rotura3 la fractura del material.
Elementos estructurales Las columnas de un edificio soportan el peso del teco ( de los pisos superiores. Estos elementos est=n sometidos a una fuer5a que tiende a aplastarlos< es la fuer5a de compresión. Los elementos estructurales que soportan fuer5as de compresi4n se llaman soportes. Suelen ser partes que se disponen de forma 6ertical. Las columnas como las de la foto3 los pilares de una casa ( las patas de una silla son elementos estructurales de este tipo.
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uer5a de compresi4n
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olumnas Los ca1les de un puente col#ante soportan unas fuer5as que tienden a estirarlos< son las denominadas fuer5as de tracción. Los elementos estructurales que soportan fuer5as de tracci4n se llaman tensores o tirantes. Los ca1les del puente ( el ca1le de una #r7a son e0emplos de tensores.
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uer5a de tracci4n
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uente Un estante de un mue1le soporta una fuer5a que tiende a do1larlo. Es la fuer5a de fle(ión. Los elementos estructurales que soportan fuer5as de fle8i4n se disponen ori5ontalmente ( se llaman vi!as o barras. El estante ( la plataforma de un puente son tam1i:n e0emplos de este tipo de elementos.
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uer5a de fle8i4n
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E
stanter>a La deformaci4n que pro6oca la fuer5a de fle8i4n se puede o1ser6ar con claridad en las estanter>as< si colocamos mucos li1ros en un estante3 podemos 6er c4mo la ta1la aca1a
por deformarse. Como se dice 6ul#armente3 la ta1la se ?com1a@< se cur6a ( puede romperse si el peso es e8cesi6o.
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stanter>a El efecto de esta fuer5a es ma(or si la 6i#a que soporta el esfuer5o es m=s lar#a. As>3 cuanto m=s lar#o sea el estante3 m=s f=cil ser= que la ta1la se cur6e. La distancia en 6ertical entre la l>nea de los apo(os ( el punto de m=8ima deformaci4n se denomina flec,a. Esta es ma(or cuanto m=s lar#a sea la 6i#a.
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eformaci4n
*iseo estructural Indice /. Etapas en el proceso del diseo 0. %onceptos !undamentales 1. 23todos del diseo estructural 4. Acciones y sus e5ectos so6re los sistemas estructurales /. Etapas en el proceso del diseo 4roceso creativo mediante el cual se le da !orma a un sistema estructural para que cumpla una !uncin 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 interaccin con otros aspectos del proyecto global las limitaciones globales en cuanto al costo y tiempo de e$ecucin as# como de satis!acer determinadas exigencias estéticas. Entonces, la solucin al problema de diseño no puede obtenerse mediante un proceso matemático r#gido, donde se aplique rutinariamente un determinado con$unto de reglas y !ormulas. a)Etapa de estructuracin Es probable la etapa mas importante del diseño estructural pues, la optimizacin del resultado !inal del diseño depende de gran medida del acierto que se haya obtenido en adoptar la estructura esqueletal mas adecuada para una edi!icacin espec#!ica. En esta etapa de estructuracin se seleccionan los materiales que van a constituir la estructura, se de!ine el sistema estructural principal y el arreglo y dimensiones preliminares de los elementos estructurales mas comunes. El ob$etivo debe ser el de adoptar la l a solucin optima dentro de un con$unto de posibles opciones de estructuracin. b)Estimacin de las solicitaciones o acciones En esta segunda etapa del proyecto, se identi!ican las acciones que se consideran que van a incidir o que tienen posibilidad de actuar sobre el sistema estructural durante su vida útil. Entre estas acciones se encuentra, por e$emplo, las acciones permanentes como la carga muerta, acciones variables como la carga viva. &cciones &cciones 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 estructuracin mas adecuada para absorber dichas acciones. c) &nálisis estructural 4rocedimiento que lleva la determinacin de de la respuesta del del sistema estructural ante la solicitacin de las acciones externas que puedan incidir sobre dicho sistema. *a respuesta de una estructura o de un elemento es su comportamiento ba$o una accin determinada está en !uncin de sus propias caracter#sticas y puede expresarse en !uncin de de!ormaciones, agrietamiento, vibraciones, es!uerzos, reacciones, etc. 4ara obtener dicha respuesta requerimos considerar los siguientes aspectos+
"dealizacin de la estructura. -eleccionar un modelo terico y anal#tico !actible de ser analizado con los procedimientos de calculo disponible. *a seleccin del modelo anal#tico de la estructura puede estar integrado de las siguientes partes+ ".@ %odelo geométrico. Esquema que representa las principales caracter#sticas geométricas de la estructura. "".@ %odelo de las condiciones de continuidad en las !ronteras. 0ebe establecerse como cada elemento esta conectado a sus adyacentes y cuales son las condiciones de apoyo de la estructura. """.@ %odelo del comportamiento de los materiales. 0ebe suponerse una relacin accin @ respuesta o es!uerzo @ de!ormacin del material que compone la estructura. ":.@ ":.@ %odelo de las acciones impuestas. *as acciones que a!ectan la estructura para una condicin dada de !uncionamiento se representan por !uerzas o de!ormaciones impuestas. 0eterminar las acciones de diseño En muchas situaciones las cargas y otras acciones que introducen es!uerzos en la estructura están de!inidos por los reglamentos de las construcciones y es obligacin del proyectista su$etarse a ellos. 0eterminar 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. 0imensionamiento En esta etapa se de!ine a detalle la estructura y se revisa si se cumple con los requisitos de seguridad adoptados.
0. %onceptos !undamentales *a principal !uncin de un sistema estructural es la de absorber las acciones o solicitaciones que se derivan del !uncionamiento de la construccin. &cciones+ -on todos los agentes externos que inducen en la estructura !uerzas i nternas, es!uerzos y de!ormaciones. 9espuestas+ -e representa por un con$unto de parámetros !#sicos que describen el comportamiento de la estructura ante las acciones que le son aplicadas. Estado l#mite+ Es cualquier etapa en el comportamiento de la estructura a partir de la cual su respuesta se considera inaceptable. 8ipos de estados limite Estado l#mite de !alla -on los que se relacionan con la seguridad y corresponden a situaciones en que la estructura su!re una !alla total o parcial o que presenta daños que a!ectan su capacidad para resistir nuevas acciones.
Estado l#mite de servicio -on los que se asocian con la a!ectacin del correcto !uncionamiento de la construccin y comprenden de!lexiones, agrietamientos y vibraciones excesivas. 9esistencia+ Es la intensidad de una accin hipotética que conduce a la estructura o alguna seccin a un estado l#mite de !alla. 4or e$emplo, la resistencia a !lexin será el momento máximo que es capaz de resistir la seccin.
1. 23todos del diseo estructural 0iseño por medio de modelos -e recomienda en el diseño de elementos estructurales estructurales de !orma muy muy comple$a que no son !áciles de analizar por medio de los modelos matemáticos usuales. %étodo de los es!uerzos de traba$o o de es!uerzos permisibles o teor#a elástica *os elementos mecánicos producidos en los distintos elementos por las solicitaciones de servicio o de traba$o se calculan por medio de un análisis elástico. -e determinan después los es!uerzos en las distintas secciones debido a los elementos mecánicos, por métodos también basados en hiptesis elásticas. *os es!uerzos de traba$o as# calculados, deben mantenerse por deba$o de ciertos es!uerzos permisibles que se consideran aceptables, el método es razonable en estructuras de materiales con un comportamiento esencialmente elástico. %étodo de la resistencia o método de !actores de carga y de reduccin de resistencia o teor#a plástica *os elementos mecánicos se determinan por medio de un análisis elástico@ lineal. *as secciones se dimensionan de tal manera que su resistencia a las diversas acciones de traba$o a las que puedan estar su$etas sean igual a dichas acciones multiplicadas por !actores de carga, de acuerdo con el grado de seguridad deseado o especi!icado. *a resistencia de la seccin se determina prácticamente en la !alla o en su plasti!icacin completa. %étodos basados en el análisis al limite En este criterio se determinan los elementos mecánicos correspondientes correspondientes a la resistencia de colapso de la estructura. 'ormacin de su!icientes articulaciones plásticas para llegar a la !alla total de la estructura). -e hace un análisis estructural plástico. %étodos probabilisticos *as solicitaciones que actúan sobre las estructuras, as# como las resistencias de estas son cantidades en realidad de naturaleza aleatoria, que no pueden calcularse por métodos deterministicos como se supone en los criterios de diseño anteriores. Esto nos conduce a pensar en métodos basados en la teor#a de las probabilidades. *as principales limitaciones que se tienen en la actualidad son que no se tiene su!iciente in!ormacin sobre las variaciones tanto de las solicitaciones que
deben de considerarse como la resistencia de los materiales y de las estructuras construidas con ellos.
4. Acciones y sus e5ectos so6re los sistemas estructurales Clasi!icacin+ &tendiendo los conceptos conceptos de seguridad estructural estructural y de los criterios de diseño, diseño, la clasi!icacin mas racional de las acciones se hace en base a la variacin de su intensidad con el tiempo. -e distinguen as# los siguientes tipos de acciones+ &cciones permanentes. permanentes. -on las que actúan en !orma continua sobre la estructura y cuya intensidad pude considerarse que no var#a con el tiempo. 4ertenecen a este grupo las siguientes. G.@ Cargas muertas debidas al propio peso de la estructura y al de los elementos no estructurales de la construccin H.@ Empu$es estáticos de l#quidos y tierras I.@ 0e!ormaciones y desplazamientos debido al es!uerzo de e!ecto del pre@ es!uerzo y a movimientos di!erenciales permanentes en los apoyos J.@ Contraccin por !raguado del concreto, concreto, !lu$o plástico del del concreto, etc. &cciones variables. variables. -on aquellas que inciden sobre la estructura con una i ntensidad variable con el tiempo, pero que alcanzan valores importantes durante lapsos grandes -e pueden considerar las siguientes+ G.@ Cargas vivas, o sea aquellas que se deben al !uncionamiento propio de la construccin y que no tienen carácter permanente H.@ Cambios de temperaturas I.@ Cambios volumétricos &cciones accidentales. accidentales. -on aquellas que no se deben al !uncionamiento normal de la construccin y que puede tomar valores signi!icativos solo durante algunos minutos o segundos, a lo mas horas en toda la vida útil de la estructura. -e consideran las siguientes G.@-ismos H.@:ientos I.@(lea$es J.@Explosiones 4ara evaluar el e!ecto de las acciones sobre la estructura requerimos modelar dichas acciones como !uerzas concentradas, lineales o uni!ormemente distribuidas. -i la accin es de carácter dinámico podemos proponer un sistema de !uerzas equivalentes o una excitacin propiamente dinámica. 8raba$o enviado por+ %iguel *opez onzalez milogoQhotmail.
