Por definición, "estructura" es un término muy amplio y ampliamente utilizado en diferentes disciplinas. En arquitectura, por su parte, el término "estructura" puede utilizarse tanto para referirse a una obra construida como para describir el conjunto de elementos portantes que componen un edificio, encargados de distribuir y transmitir sus cargas al suelo.
Sin embargo, si queremos analizar el concepto de "estructura" desde un punto de vista puramente formal o funcional, el campo de estudio de esta, puede dividirse en diferentes niveles o categorías.
En primer lugar, todas y cada una de las estructuras se diseñan y calculan según una serie de reglas preestablecidas que varían de un material a otro. En segundo lugar, es necesario asegurarse de que la estructura diseñada cumple todos los requisitos básicos y las normas de seguridad.
Tipos de estructuras
Aunque el concepto de "estructura" es bastante amplio, puede dividirse en varias categorías. La primera clase de estructuras abarca las controladas por principios naturales, como las estructuras matemáticas (producidas mediante cálculos) y las estructuras turbulentas (producidas en medios fluidos).
Un segundo tipo de estructuras son las que nacen de la subjetividad, como las que se encuentran en las obras de arte, ya sea en la composición de una imagen, las melodías de la música o el soporte interno de una escultura. Estas estructuras siguen reglas creadas por la conciencia subjetiva de las personas, estructuras que expresan las emociones internas o los conceptos abstractos de los artistas que las producen.
En la tercera categoría de estructuras, relativamente más cercana a las que se encuentran en un proyecto estructural, están las estructuras que sufren procesos evolutivos o de desarrollo continuo. Esto tiene que ver con el propio concepto de estructura relacionado con la arquitectura, que comprende un proceso evolutivo a lo largo del desarrollo del proyecto.
Estructuras de circulación
El puente peatonal de Pingshan está situado en la entrada del instituto de Pingshan, en la ciudad de Shenzhen (China). Desarrollado en estrecha colaboración entre NODE Architecture & Urbanism y la AND office, el puente peatonal de Pingshan es una estructura de 70 metros de longitud construido para conectar las dos orillas del río Pingshan.
Para distribuir mejor el flujo de peatones que llegan o salen de la escuela por la calle Zhenhuan, el puente se diseñó en forma de "Y" para evitar la congestión a la salida de la pasarela. Además, su estructura cubierta está diseñada para adaptarse mejor a las altas temperaturas del verano y al clima lluvioso típico de la región de Shenzhen.
Durante el largo proceso de diseño, desarrollado en colaboración entre los arquitectos y los ingenieros estructurales, el equipo desarrolló una solución de planta en forma de Y con un techo ligero y lados abiertos. En lugar de utilizar un sistema tradicional de cerchas, el equipo desarrolló una solución unificada en la que las placas del suelo y del techo trabajan juntas.
Como resultado, la estructura del puente parece sencilla y compleja al mismo tiempo, mientras que la propia estructura portante queda oculta en la forma final del puente.
El sencillo soporte que se encuentra en la bifurcación de la pasarela permite que el plano de la cubierta sobresalga, permitiendo lanzar la plataforma que se posa en la segunda orilla del río.
La solución en voladizo se utilizó deliberadamente para crear una mayor transparencia al final del puente peatonal, ya que se bifurca al acercarse al suelo. El resultado es una estructura en perfecto equilibrio, que contrasta con el peso de la columna de soporte y la ligereza de la sección en voladizo.
Estructuras que integran lo antiguo y lo nuevo
El Museo de Arte Moderno de Shanghái, situado a orillas del río Huangpu, es un gran ejemplo de reutilización que logra integrar lo antiguo y lo nuevo.
Apropiándose del concepto de "sombreros de bambú", una estructura de tejado tradicional en la arquitectura china, el diseño estructural del museo funciona de la siguiente manera: todas las nuevas adiciones se hicieron con una estructura ligera de acero; la cercha del tejado se dimensionó para soportar los pisos inferiores, que están unidos a la cercha mediante cables de acero.
De este modo, además de minimizar los puntos de apoyo en el suelo y la necesidad de construir nuevos cimientos, cada piso adosado a la cubierta se niveló para que coincidiera con los demás pisos de la estructura existente, creando nuevas conexiones sin necesidad de grandes intervenciones; además, la sección de los cables de soporte es de sólo 50 mm, algo que permite integrar fácilmente la nueva "estructura" en el sistema de la fachada.
De este modo, la nueva estructura parece "revestir" a la antigua, adaptándose perfectamente a ella, mientras que, al mismo tiempo, marca evidentemente una clara separación entre lo nuevo y lo antiguo.
El equipo responsable del proyecto arquitectónico, el Atelier Deshaus, considera que la nueva cubierta encaja perfectamente con la estructura principal del edificio existente. El viejo edificio en ruinas había perdido su significado y función, pero con la incorporación de la nueva estructura, el pasado cobró un nuevo significado y volvió a la vida.
Ante esto, el equipo de ingenieros de AND Office decidió hacerse cargo de la antigua estructura, proporcionando soporte para la nueva cubierta de acero, que representa el alma del nuevo edificio del Museo de Arte Moderno de Shanghai. Sin embargo, la estructura existente no podía soportar por sí sola el peso de todas las nuevas incorporaciones, pero como sigue soportando la mayor parte de él, se convierte en una parte indispensable del proyecto global. De este modo, el edificio adquirió un nuevo significado y las antiguas ruinas volvieron a cobrar vida.
Estructuras que reinterpretan las tecnologías de construcción tradicionales
El "Pabellón Rojo" es la puerta de entrada a la Conferencia Mundial de Internet en Wuzhen. Para construir esta proyecto, los arquitectos se apropiaron de una solución estructural muy tradicional basada en arcos de ladrillo trabajando a compresión. Buscando llevar al límite una de las tecnologías de construcción más antiguas y tradicionales, crearon grandes vanos y utilizaron nuevas tecnologías de construcción paramétrica para lograr una mayor eficiencia estructural, obteniendo la máxima resistencia con la menor sección posible.
Asentado sobre una base circular de treinta metros de diámetro, el edificio en forma de caparazón cubre una superficie total de 273 m2, con el cuerpo principal elevado sobre el suelo, que descansa suavemente sobre cinco puntos de apoyo.
Formando un armazón de compresión autoportante con una superficie total de 625 m2, la luz máxima alcanzada es de algo más de 40 metros, con un grosor de sólo 150 mm.
Para construir la estructura de ladrillos, los ingenieros utilizaron diferentes coeficientes para cada uno de los arcos, dando como resultado una forma compleja y equilibrada que busca responder a las exigencias específicas de cada sección, como la altura libre y el grado de inclinación de los arcos, así como la capacidad portante y el ángulo de aterrizaje.
Los ladrillos estaban hechos de arcilla y mortero a base de polímeros. La estructura de los arcos, a su vez, está compuesta por una triple capa de ladrillos intercalados por dos capas de mortero. El soporte de la base de los arcos, responsable de distribuir las cargas de los caparazones de manera uniforme a través de la estructura, se ejecutó en hormigón armado con espesores que varían entre 450 y 750 mm. El sistema final terminado es una mezcla de arco de compresión y estructura de hormigón armado, una solución que permite un mejor rendimiento de ambas tecnologías constructivas.
El futuro del diseño estructural
Yimin Guo, profesor asociado de la Escuela de Arquitectura de Southeast University, afirmó que:
"Las estructuras arquitectónicas se parecen mucho al cuerpo humano. Los cuerpos equilibrados son más ágiles, más ligeros y más fuertes. Construir la estructura de una casa es como vestir un cuerpo desnudo. Aunque las ropas sirven para cubrir el cuerpo, todavía es posible observar las formas que se esconden sobre ellas."
Desde el punto de vista estructural, el valor de un buen proyecto de ingeniería no es sólo garantizar el cumplimiento de las normas y la seguridad de los usuarios. Es nuestro deber como ingenieros y arquitectos buscar un camino intermedio en el que la estructura y la arquitectura funcionen en perfecta sincronía. En este sentido, podemos sacar lo mejor de cada material, cada estructura y cada edificio.
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