Estudio y relaciones entre Gaudí (sagrada familia) y Frei Otto - (estadio de Munich / Stuttgart 21)

Antoni Gaudi y la Catenaria

La catenaria es la forma que adopta una cuerda o cadena cuando se cuelga de dos puntos y solo soporta su propio peso.

El estudio de la estatica del arco catenario invertido nos dice que este es el arco que se sostiene a sí mismo, luego es la forma óptima (debido a su estabilidad) para construir arcos que se soporten por su propio peso. Si estudiamos entonces la estática de un arco que se sostiene a sí mismo descubrimos que el diagrama de fuerzas es el opuesto al de la catenaria, luego el equilibrio sigue manteniéndose.

Uno de los primeros arquitectos que investiga y hace uso de la catenaria y de otros arcos antifuniculares es Antoni Gaudí. La utilización que Gaudí hace de la catenaria está justificada ya en los siguientes puntos: forma que emana de la naturaleza, estabilidad, simplicidad en los cálculos, sencillez de realización para los carpinteros y otros trabajadores.

Para Gaudí “la catenaria da elegancia y espiritualidad al arco, elegancia y espiritualidad para la construcción entera. La función autoestable de la catenaria evita contrafuertes, el edificio pesa menos, gana una gracia vaporosa y se aguanta sin raros accesorios. Gaudí utiliza los arcos catenarios en el Colegio de las Teresianas (1889), en la casa Batlló (1904-1906), en la casa Milá, La Pedrera, (1905-1910),etc.

Frei Otto

Frei Otto, arquitecto y doctor en ingeniería civil alemán, fue uno de los grandes arquitectos del siglo pasado. Precursor de los grupos interdisplinarios, en los que no solo trabajan en conjunto arquitectos e ingenieros, sino también biólogos.Estos últimos le permitieron hacerse del conocimiento necesario para desarrollar sus proyectos basados en las formas naturales y obtener respuestas en la naturaleza a problemas estructurales.

Es uno de los grandes referentes en el campo de las tensoestructuras y membranas livianas, sin embargo resulta erróneo encasillarlo de esta manera. “Sería incorrecto el caracterizarme siempre como constructor en membranas. He construido con piedra, hormigón y madera y he procurado siempre construir de un modo energético y estético sensato” (Frei Otto).

Tenía la optimización como uno de sus objetivos primordiales. Buscaba la superficie mínima, de modo de utilizar la menor cantidad de material y de recursos económicos posible, causa por la cual es considerado uno de los primeros en pensar en construcción sostenible.

Otto buscaba estructuras extremadamente livianas y fuertes, para lograr optimizar el trabajo. Utilizar poco material para cubrir grandes superficies constituía su objetivo.

Los métodos de trabajo de Otto se basaron en el estudio de la naturaleza. Observaba el comportamiento de la estructura de plantas y animales. De esta manera logró soluciones estructurales que hubiesen sido imposibles en aquella época sin programas de computación sofisticados. Realizaba experimentos con burbujas de jabón. Como se sabe una de éstas adopta la forma según la cual tendrá la superficie mínima, concepto que le interesaba a Otto.

En general, los ensayos consistían en sumergir el marco en agua jabonosa, y al retirarlo, la burbuja tomaría la forma que implicase menor superficie. Los modelos basados en la naturaleza permiten obtener automáticamente esfuerzos mínimos y uniformes. Otto se especializaba en tenso estructuras, por lo que algunos trabajos importantes fueron realizados aprovechando las propiedades a tracción de ciertos materiales, especialmente el acero, pero también poliuretano, poliéster, PVC, fibra de vidrio, mezcla de poliéster y algodón, paneles acrílicos, entre otros.

Cubierta del Estadio Olímpico de Munich:

El deseo del ingeniero era conseguir el mínimo impacto sobre el parque, como un velo tendido sobre la colina; pero por primera vez en su experimentación con carpas de mallas de cable, la generación de la forma no provenía de procesos físicos naturales, sino de un diseño preconcebido ya que debía adaptarse a una forma previamente diseñada por el ganador del concurso, el arquitecto Günter Benisch.

Una red de malla rectangular de cables pretensados, de longitud variada entre 440 y 65m, espaciados en ambos sentidos 75cm y con ángulo de intersección variable, permite acomodarse a las curvaturas de la cubierta. La cubierta tiene una superficie de 74.800m2.

El cerramiento de la estructura consiste en una lámina de poliéster revestida de PVC, de 2,9 x 29m y 4mm de espesor. Para evitar deformaciones a causa de la temperatura, descansa sobre válvulas de neopreno La tela esta suspendida sobre 12 mástiles de acero de más de 80m de longitud.

Elementos que componen la cubierta:

• Ancho del elemento de membrana 75 x 75cm. • Cables de borde cordones cerrados. • Cables interiores cordones abiertos. • Nudos de acero de fundición. • Mástiles de tubos de acero. • Cubierta cristal acrílico (Plexiglás).

Los mástiles de acero utilizados para sustentar la cubierta se clasifican dentro de dos grupos:

• Soportes exteriores con cables suspendidos para puntos altos situados en el centro. • Soportes interiores con cable portante para apoyar los puntos altos centrales

Los mástiles son los elementos estructurales encargados de trasmitir las cargas hacia la parte firme, y lo hacen de una forma inclinada. La unión entre los distintos cables que conforman la malla estructural se materializa mediante un nudo de acero de fundición, con un sistema de anclajes por medio de atornillados y tensados.

Respecto al sistema de cables exteriores e interiores podemos destacar que las mallas de cables con elementos cuadrangulares tienen algunas ventajas sobre otros tipos de estructuras: su variedad de formas, su ligereza incluso para grandes luces, su facilidad de colocación retirada y reciclado, y su idoneidad para cubiertas translúcidas. Las mallas de cables, de elementos cuadrangulares de 75x75 cm, son sujetadas con cables de borde, que llevan la carga a apoyos puntuales situados sobre columnas de sustentación.

El sistema de cubierta mediante la estructura tensada, hace posible que el espacio creado en el interior sea continuo y único. La cubierta del Estadio Olímpico de Munich, que cubre y unifica el estadio, las pistas y las piscinas, fue un hito en la utilización de estas técnicas por la enorme escala a la que se aplicaron y por el uso de procedimientos matemáticos informatizados en la determinación de su forma y comportamiento.

Pero no son las cuestiones técnicas lo primero que llama la atención sobre estas estructuras: ante ellas uno cree encontrarse algo "natural". Alejadas de las rígidas pautas ortogonales de la arquitectura moderna, las superficies mínimas presentan formas orgánicas de una elegancia extraordinaria. Es la elegancia que el ojo descubre en lo que, lejos de imponerse al medio, se adapta a él.

1998 Estación central, Stuttgart 21

Una cubierta de hormigón de 35 centímetros cubre la estación central de Stuttgart. Trabaja a compresión y fue construida de modo de usar la menor cantidad de material posible. Las claraboyas en la cubierta permiten iluminar los andenes subterráneos hasta 14 horas por día y proporciona un ambiente ventilado.