FICHA 05 – Encuentro de la estructura con su realidad topográfica

Clase 05 / 24.07.2014

Alumno: Cristóbal Toro Rossi

1| Continuidad estructural: Importancia de las uniones en la estructura

La finalidad de las uniones es lograr transmitir las cargas de un elemento de la estructura a otro en plena continuidad, permitiendo la conformación de un total estructural en el que todas las partes sean indispensables. Para entender mejor este concepto, podemos utilizar el ejemplo de una silla:

Sin embargo, no siempre una unión otorgará una continuidad literal a la obra: en el caso de los puentes, en que un lado queda fijo y el otro deslizante sobre una junta de dilatación, ésta última permitirá en una continuidad “no literal” pero si “visual” en la obra el deslizamiento del total ante un evento sísmico, evitando daños mayores producidos por la compresión o tracción generados por ambos apoyos.

2| Continuidad en la obra de Gaudí: uso de la catenaria estructuras laminares

La obra de Gaudí no solo se caracteriza por un uso excepcional de la forma irregular fundida y suavizada con gran cantidad de elementos ornamentales; también es un logro de la ingeniería del siglo XX en la cual mediante la aplicación de nuevos conceptos físicos y un uso de nuevos elementos estructurales, se logra concebir formas nuevas que caracterizarán la obra del catalán, pero también darán un nuevo campo de trabajo al área de la arquitectura e ingeniería.

Definiciones

Catenaria: “La catenaria es la curva descrita por un cable fijo en sus dos extremos la cual no está sometida a otra fuerza más que a la de su propio peso. Perfectamente flexible en su totalidad, posee un campo gravitatorio uniforme el cual permite una distribución uniforme de la masa dentro del total de la estructura.”

Estructuras laminares: “Las estructuras laminares, llamadas también cáscaras, son superficies delgadas curvas de pequeño espesor, comparado con las dimensiones globales de la estructura, que por su forma resisten cargas de peso propio y cargas externas mediante esfuerzos normales de compresión y/o tracción uniformes en el espesor de la propia superficie.

Su eficiencia se debe a su curvatura y alabeo, por lo que puede mejorarse su comportamiento resistente con gran economía de sección, material y peso.”

Gaudí, principalmente, en base a estos dos elementos logra desarrollar estructuras de grandes dimensiones, curvatura e irregularidad. Sin embargo la forma de su concepción no es casual: las formas curvas e irregulares de los arcos tan característicos en todas sus obras surgen de un estudio detenido de la forma final sobre maquetas colgantes desde las cuales el arquitecto estudia la deformabilidad de la forma, la reversibilidad de la catenaria y la optimización de su forma mediante la aplicación de pesos sobre cordeles simulando la estructura. Es así como logra dilucidar el óptimo resultado de la catenaria siendo invertida, la cual pasará de trabajar bajo total tracción a su total compresión y por ende mayor resistencia al generar la misma por su propio peso.

Maqueta funicular de la Sagrada Familia de Gaudí siendo trabajada. Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/Maqueta_polifunicular.jpg
Maqueta funicular de la Sagrada Familia acabada. Fuente: https://c2.staticflickr.com/2/1426/1409291683_03233fef09.jpg
Vista estructuras interiores cielo Sagrada Familia - Barcelona. Fuente: http://elbloc.net/wp-content/uploads/2012/07/SFlia-2.jpg

3| Contención de terrenos: conformación del espacio habitable

Para comprender mejor la forma en que se lleva a cabo la contención de un terreno para su posterior habitabilidad, procedemos al estudio de un caso referencial llevado a cabo sobre el campo dunar de Con Con, en la zona norte del área metropolitana del Gran Valparaíso. El proyecto consiste en la construcción de dos edificios longitudinales, desnivelados el uno respecto al otro y vinculados mediante un tercer edificio central en el cual se emplazan tanto estacionamientos como diversas áreas de servicios.

Para llevar a cabo su construcción es necesario:

Un estudio de viabilidad del proyecto que mediante un estudio de suelo permita entender que soluciones se deben desarrollar en el mismo.

Retirar parte de la arena conformante de la duna - lo cual no solo permite emplazar el proyecto bajo el nivel de la calle superior alejándonos de rasantes y sobreexposición al entorno, también permite una proximidad del total edificio a un suelo edificable de mayor resistencia, en este tipo de terrenos a aproximadamente entre 10-15 metros de profundidad.

Generar contenciones que permitan la generación de una gran terraza habitable sobre la cual se pueda edificar el proyecto.

Para lograr lo anteriormente descrito y por la realidad topográfica propia del lugar de la obra, se consideran diversas soluciones, dependiendo emplazamiento en el sitio: Muros de contención y taludes.

4| Contención de suelos y conceptos asociados

La importancia del estudio de suelo es relevante a la hora de determinar con que estructura se procederá a contener el mismo. En base a esto podemos partir definiendo los dos tipos básicos de terrenos existentes:

Terrenos de equilibrio estable: Terrenos en donde existe un equilibrio de la materia. Ante una modificación de la misma, ésta vuelve a su lugar.

Terrenos de equilibrio inestable: Son los más clásicos en el mundo de la construcción. Son todos aquellos terrenos en donde sí se modifica parte de su equilibrio, se desestabiliza el total. Este es el caso de los taludes.

5| Muro Pantalla

Entre los diversos adelantos que presenta esta solución estructural esta la elección de su inclusión o no en la obra: por sus características estructurales puede perfectamente funcionar como muro portante dentro de la misma, sin embargo a continuación presentaremos las ventajas y desventajas de ambas opciones:

Muro pantalla con doble función estructural:

La fusión del muro de contención con el muro portante dentro de una obra puede disminuir notablemente el costo de la misma. Sin embargo fusionar el muro pantalla con la estructura erguida también puede ser de gran peligro ante un evento sísmico: se corre el riesgo que ante la oscilación excesiva del edificio se produzca un debilitamiento de los tensores y por ende un colapso del total de la estructura, es decir tanto del muro pantalla como del edificio.

Muro pantalla aislado

Esta solución no solo permite la conformación de un aire intermedio entre el muro pantalla y la obra, también otorga una nueva fachada habitable al edificio en la cual se puede trabajar tanto desde las zonas húmedas del mismo hasta sus circulaciones. En el caso de elegir esta última opción, es posible vincular ambos elementos mediante pasarelas con juntas de dilatación en uno de sus extremos: esto permite vincular el total sin unirlo físicamente, evitando interacción o influencia de un elemento sobre otro en caso de eventos sísmicos de gran intensidad.

La construcción del muro pantalla se lleva a cabo mediante una fuerte coordinación entre el la excavación y la colocación de los anclajes a través de los paneles del muro mismo; se excava y se procede a instalar anclajes de modo coordinado tal que la excavación aumente en tamaño de forma segura y con su parte superior ya contenida. Del mismo modo, y por las características propias del muro, es posible elegir el tipo de anclaje con el cual se desea trabajar:

Tensor pasivo

El anclaje está compuesto por un perno atornillado en el suelo cuyo cabezal descansa sobre el muro. Este sistema funciona solo cuando se produce una falla en el suelo contenido, ante la cual el perno entra en tensión y por ende procede a tirar del muro pantalla.

Tensor activo

La perforación del anclaje se efectúa mediante una vaina dentro de la cual por un lado se inyecta el hormigón que conformará el contrapeso al final del anclaje, y por otro se incrusta un tensor que procederá a tensar el cable, manteniendo el muro en constante tirantez, es decir en una contención activa o continua del suelo. Sistema recomendado.