La arquitectura se sustenta sobre tres pilares fundamentales: función, firmeza y forma. Aspectos que deben estar presentes de manera equilibrada y armónica, sin que ninguno sea más importante que otro. En muchos ejemplos de arquitectura a lo largo de la historia se puede identificar esta tricotomía, y reconocer la singularidad de que los elementos estructurales al mismo tiempo son elementos expresivos del proyecto, es decir, cumplen un rol de firmeza y forma simultáneamente.
Hoy el arquitecto pierde autonomía sobre su proyecto al encargar detalles importantes de planificación a diferentes especialistas, como por ejemplo el planteamiento estructural, que se convierte en uno de los aspectos más influyentes dentro de las propiedades funcionales y formales de un programa arquitectónico. Hay que reconocer la importancia de las estructuras dentro del proyecto arquitectónico, no solamente como sistema soportante, sino, también como recurso expresivo y componente básico del proceso creativo.
¿Qué son las estructuras?
La estructura es como el esqueleto de un animal. Es la parte elemental sin la cual el resto del edificio se cae. En la construcción, todos los elementos son en mayor o menor medida estructura, puesto que al menos se sujetan a sí mismos y a otros elementos cercanos.
En este sentido, la arquitectura tradicional no diferenciaba estructura de cerramiento. Para ilustrarlo, pensemos en una pirámide o en una catedral románica. Todas las piedras de la envolvente son importantes y, aunque podríamos quitar algunas, no diferenciamos cuáles son importantes y cuáles no. Todas cooperan en la estabilidad del conjunto.
Aunque el concepto de estructura ya se conoce desde la antigüedad, es a partir del siglo XIX, con la aparición de nuevos materiales como el acero y posteriormente el hormigón, cuando se extiende la diferenciación entre la estructura y la envolvente.
Hoy en día, casi todas las edificaciones tienen una estructura diferenciada, ya sea de hormigón, de acero o de madera. Incluso aunque la estructura sea de muros de carga (ladrillo, bloques de hormigón, etc.) se diferencia claramente qué muros son estructura (los llamados de carga) y qué muros son cerramiento o tabiquería.
Obra de Neohaus
¿Qué tipos de estructuras existen hoy en día?
En la actualidad, existen infinidad de tipos de estructuras diferentes, aunque impera claramente el hormigón armado. Veamos cuáles son los sistemas de estructuras más habituales en España, tanto en obra nueva como en rehabilitación:
1. El hormigón armado
Es el rey indiscutible de las estructuras en nuestro país y en gran parte del mundo. Se usa tanto para obra nueva como para rehabilitación.
Cabe señalar que el hormigón armado se compone de dos materiales básicos: una masa continua de hormigón y un refuerzo interior de barras o mallas de acero. Existen varios sistemas diferentes de estructuras de hormigón armado, desde el sistema tradicional adintelado formado por pilares, vigas y forjados hasta los muros continuos de hormigón o las losas.
Obra de Neohaus
Todos estos sistemas se pueden combinar, es decir, puede haber estructuras que tengan pilares, por un lado, y muros de hormigón por el otro. Además, puede haber zonas con vigas y forjados y también zonas que tengan una losa continua.
El hormigón armado está presente en casi la totalidad de las obras en, al menos, un elemento: la cimentación. La cimentación es como la raíz de una planta. Todas las estructuras necesitan una cimentación, que será mayor o menor en función de la resistencia del terreno y del peso de la estructura que sujete. La cimentación es un elemento tan complejo o más que la propia estructura, y normalmente necesita de un estudio geotécnico del terreno para poder ser calculada convenientemente.
2. El acero
El acero es un material imprescindible en las estructuras, pues recordemos que la armadura del hormigón armado se compone de él. A nivel individual, las estructuras de acero se asocian, por ejemplo, a las naves industriales, las torres de telecomunicaciones, etc.
El acero es un material ideal para soportar grandes luces, mediante la utilización de cerchas o vigas de gran canto, por eso, es muy habitual su uso en grandes espacios diáfanos.
También es el material más usual en los edificios de gran altura, como torres o rascacielos, pues, en general, tiene una mayor resistencia que el hormigón.
En edificación convencional se usa menos debido, por un lado, a su precio, y por el otro, a la falta de tradición y de mano de obra cualificada para su empleo.
La ventaja que posee es su mayor grado de prefabricación, que permite obras más rápidas y más limpias. Es un material muy recomendable en rehabilitación, gracias a que las obras en seco producen menos daños en la edificación original y son más reversibles.
Las estructuras de acero se pueden combinar perfectamente con las de hormigón armado. El caso más común es el llamado forjado colaborante o forjado de chapa colaborante, que consiste en un forjado compuesto por una chapa grecada sobre la que se apoya una losa de hormigón, las cuales trabajan solidariamente.
Sin embargo, también se pueden combinar los pilares de acero con losas de hormigón, con forjados unidireccionales de vigas planas, etc.
3. La madera
La madera es el material primigenio para la formación de estructuras, y ya se usaba desde la prehistoria. Todas las grandes civilizaciones han recurrido a la madera para la elaboración de estructuras, especialmente de tejados y forjados intermedios, es decir, para las estructuras horizontales. Esto es debido a su gran resistencia a flexión, que otros materiales como la piedra y el ladrillo no tienen.
La madera se ha usado para la formación de estructuras en nuestro país hasta bien entrado el siglo XX, cuando se ha empezado a expandir la obsesión por el hormigón armado. Sin embargo, en los últimos años del siglo pasado, la madera era una rareza en las estructuras, que no estaba ni contemplada por la reglamentación del cálculo de estructuras.
Con la entrada del siglo XXI, gracias a la difusión de la ecología, la eficiencia energética y la sostenibilidad la madera se ha vuelto a poner de moda en Europa y tímidamente también en nuestro país.
Hoy en día, se pueden hacer todo tipo de estructuras de madera, desde pilares y vigas de gran resistencia, gracias a la madera laminada; hasta forjados y muros de carga, gracias al CLT. La madera es un material ideal para la rehabilitación, especialmente de las estructuras que originalmente ya eran de madera.
Es un material reversible y ecológico que produce una huella de carbono nula y está disponible en casi todas las partes del mundo.
4. Los muros de fábrica
Se entiende por muros de fábrica a aquellos muros compuestos por elementos trabados, normalmente con mortero, como pueden ser los muros de ladrillo, de bloques de hormigón, de piedra, de cerámica aligerada, etc.
Los muros de fábrica son los elementos tradicionales de la arquitectura popular para las estructuras verticales. En cada región se hacen con los materiales disponibles en la zona. Por ejemplo, en el noroeste peninsular son habituales los muros de piedra (normalmente de granito), mientras que en levante son más habituales los muros de materiales cerámicos como el ladrillo.
Obra de Neohaus
En zonas interiores se combinan armazones de madera con rellenos de piedra. Las fábricas populares habitualmente se encalaban, puesto que se hacían con piezas poco homogéneas.
Hoy en día todavía se hacen muros de fábrica estructurales, sobre todo para la construcción de elementos de poca importancia como cobertizos, muros de cerramiento de fincas, naves, etc. A modo experimental también se hacen viviendas u otras construcciones de bloques de cerámica aligerada o de ladrillo, aunque lo acostumbrado es que estos sean solo un cerramiento.
¿Cuál es la mejor estructura?
No existe un sistema estructural óptimo. Dependiendo del tipo de edificación, la estructura más adecuada será una u otra. El agente más cualificado para elegir el tipo de estructura será el proyectista de la obra. Para su elección dependen varios factores, como las cargas que va a soportar el edificio, el tamaño de las luces (distancia entre pilares), la altura del edificio, el tipo de terreno, etc.
Muchas veces, el constructor nos querrá condicionar a hacer un tipo de estructura concreto, adecuado a los medios materiales y humanos que posee. Siempre es bueno escuchar sus motivaciones, por si nos podemos ahorrar algún coste, pero también hay que tener en cuenta otros motivos técnicos, como el cálculo y el diseño concreto de cada estructura.
Por regla general, las estructuras más habituales para edificios de tamaño intermedio (viviendas, edificios de viviendas, colegios, hospitales, etc.) son de hormigón. Por otro lado, el sistema más común es el de pilares y vigas de hormigón.
Hoy en día son más usuales las vigas planas porque, aunque necesiten más cantidad de hormigón y de acero, son más fáciles de construir y originan espacios más versátiles. Los forjados más frecuentes son los unidireccionales de viguetas y bovedillas. Este sistema es el estándar y, por tanto, a priori, el más barato para edificios de tamaño intermedio.
Estas imágenes son de un edificio construido por Neohaus destinado para vivienda vacacional, en la zona de las canteras.