Tipos de estructuras en la edificación 📐 ARQUITECTURAL

En arquitectura y construcción, la estructura es la parte del edificio encargada de soportar el peso, proteger y dar estabilidad al conjunto. Hay veces que la estructura pasa casi desapercibida, y otras en la que está muy presente, da personalidad al edificio e incluso pueden llegar a ser simplemente maravillas de la construcción.

Se podría decir que la estructura es el esqueleto del edificio. Lo que da rigidez, consistencia y hace que todo se mantenga en pie. Es una de las partes más importantes de la construcción, porque sobre ella va todo lo demás, y un fallo o problema estructural puede ser catastrófico.

Como cada obra de arquitectura tiene una estructura, en este artículo expondré todos los tipos que existen y sus características principales para que puedas apreciar y entender esta parte fundamental de las construcciones.

Contenido

Concepto de estructura

La estructura es un conjunto de elementos que unidos entre sí, tienen la función de soportar las que actúan sobre la edificación.

Existe otra acepción para estructura que es lo que da orden y articula el resto de partes dentro de un conjunto. Pues bien, las estructuras en la construcción también cumplen esta premisa, pues casi siempre condicionan la distribución interior y el aspecto exterior.

A continuación pasamos a ver los tipos de estructuras que existen.

Estructuras masivas

Gran pirámide de Giza, ejemplo de estructura masiva — Gran pirámide de Gizah

Las estructuras masivas son aquellas que se construyen por acumulación de grandes cantidades de material de forma muy compacta y maciza, sin dejar a penas huecos en ella. Esta acumulación se puede realizar mediante grandes piezas o bloques o mediante material continuo como el hormigón. Estas estructuras soportan las cargas gracias a su gran masa y solidez.

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Al ser estructuras enormemente pesadas deben de construirse de forma que sean muy estables es decir, con una base más ancha que las partes superiores, puesto que una estructura demasiado alta y esbelta caería por su propio peso.

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Ejemplos de estructuras masivas:

Las pirámides
Las murallas de un castillo
La presa de un pantano
Las cimentaciones de los edificios

Chichenitza, pirámide en México. Ejemplo de estructura masiva — Chichenitza

Castillo medieval, ejemplo de estructura masiva — Castillo medieval

presa hoover. Ejemplo contemporáneo de estructura masiva — Presa Hoover

losa de cimentacion hormigon. Ejemplo habitual de estructura masiva — Losa de cimentacion de hormigon

Estructuras adinteladas

El Partenón, el ejemplo clásico de estructura adintelada — Partenón en la Acrópolis de Atenas

Las estructuras adinteladas, también llamadas arquitrabadas se construyen mediante dinteles, que son piezas horizontales que se apoyan sobre dos soportes verticales, como pilares o columnas que se denominan jambas. Esto permite que bajo el dintel y entre las dos jambas se configure un hueco en la estructura. Sobre los dinteles suelen ir apoyados otros elementos como cubiertas.

El dintel es un elemento sencillo y fácil de construir puesto que solo se necesita un material medianamente resistente y dos puntos de apoyo, de tal manera que con tres elementos se consigue un pórtico. Si se colocan varios de estos elementos unos junto a otros, tendremos varios dinteles sobre los que se puede apoyar un tejado de tal manera que se consigue un espacio cubierto.

Con este tipo de estructuras no se pueden crear huecos demasiado grandes porque entonces el dintel se partiría ya que normalmente se hacía en piedra y ésta no resiste bien los esfuerzos de flexión.

Debido a esta sencillez técnica, las estructuras adinteladas fueron de las primeras empleadas por el hombre. Algunos ejemplos de estructuras adinteladas:

Los dólmenes neolíticos
Stonehenge
Los templos griegos y egipcios

Dolmen de Menga en Antequera. Estructura adintelada del neolítico — Dolmen de Menga, Antequera

Stonehenge, ejemplo de estructura con dinteles — Stonehenge, ejemplo de estructura adintelada

Templo griego, una estructura adintelada — Templo griego

Templo de Luxor, estructura a base de columnas y dinteles — Templo de Luxor

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Hoy en día se siguen empleando los dinteles para hacer los huecos de puertas y ventanas y tanto en una como en otra, se sigue denominando dintel a la parte superior y jambas a los laterales.

Estructuras abovedadas

Coliseo romano, estructura abovedada — El Coliseo de Roma

Las estructuras abovedadas son aquellas construidas empleando arcos, bóvedas y cúpulas. Esto permite crear huecos más amplios y en general espacios cubiertos más grandes que con estructuras adinteladas.

La importancia del arco radica en que se pueden construir con elementos o piezas más pequeñas llamadas dovelas que pueden ser de piedra o ladrillo y transmiten las cargas que vienen desde arriba mediante esfuerzos de compresión hacia los puntos de apoyo. A diferencia del dintel que son elementos grandes de una pieza y transmite los esfuerzos mediante flexión. Los materiales cerámicos y los pétreos resisten muy bien la compresión pero no tienen a penas resistencia a la flexión.

En este video se puede ver de forma muy clara como funcionan los arcos:

Una bóveda es simplemente la construcción de un arco junto a otro de forma contínua siguiendo una dirección. Una cúpula parte también de un arco pero esta vez sigue una trayectoría circular de tal manera que sirve para cubrir espacios de planta cuadrada o circular. Estructuralmente las bóvedas y las cúpulas funcionan igual que los arcos: a compresión.

Otro factor a tener en cuenta, es que los esfuerzos en los puntos donde se apoya el arco, siguen una trayectoría oblicua llamada empuje. Esto no es problema si hay una sucesión de arcos, uno junto a otro, puesto que los empujes se anulan, pero si el arco termina y a continuación no hay nada más, es necesario contrarrestar este empuje mediante un contrafuerte o arbotante como en las catedrales góticas. Si no el arco se abriría y la estructura colapsaría.

Las estructuras abovedas son algo más complejas técnicamente pero también se han usado desde muy antiguo. Se sabe que los egipcios y los griegos conocían el arco, sin embargo no lo utilizaron para sus edificios más importantes. Algunos ejemplos de estructuras abovedadas.

El Coliseo romano y la mayoría de edificios de la Antigua Roma
Iglesias cristianas románicas, góticas, renacentistas, barrocas…
Estructuras civiles como puentes y acueductos

Interior del Panteón romano. Una estructura que destaca por su inmensa cúpula y el óculo en la parte superior bañando de luz todo el espacio. — Cúpula del Panteón de Roma

Interior de una catedral gótica. Estructura de bóvedas de crucería — Interior de una catedral gótica

Interior de la Iglesia de Grundtvig. Maravillosa estructura abovedada hecha de ladrillos blancos y grandes ventanales al fondo. — Iglesia de Grundtvig

Puente medieval de Lavertezzo construido mediante dos grandes arcos de piedra. — Puente medieval de Lavertezzo

Estructuras entramadas

Edificio en construcción en el que se ve la estructura de hormigón, puntales y enconfrados — Estructura de hormigón armado

Las estructuras entramadas son las que se construyen mediante la unión rígida de elementos verticales y horizontales formando un armazón o entramado. Son las estructuras de pilares, vigas y forjados, la más habitual en nuestros edificios hoy en día.

Según el tipo de material empleado, estas estructuras pueden ser de madera, de hormigón armado, metálicas o mixtas.

Edificio en construcción con una estructura metálica

Los elementos verticales se denominan soportes de forma genérica porque pueden ser de varios tipos: si es de sección cuadrada se llaman pilares y si es circular, columna. Si el soporte está adosado en una pared es una pilastra y si está construido mediante bloques de piedra o ladrillo se denomina machón.

Estos soportes verticales se colocan alineados formando una cuadrícula y sobre ellos se sitúan las vigas. A esta disposición de soporte-viga-sopote se la conoce como pórtico, por lo que este tipo de estructuras también se las conoce como estructuras porticadas.

Esquema estructura entramada porticada de hormigón armado — Esquema estructura entramada de hormigón armado

Sobre las vigas se apoyan las viguetas, llamadas así porque son más pequeñas. Y el espacio entre viguetas se cubre mediante otros elementos como las bovedillas, de tal manera que se consigue una losa o armazon horizontal y continúo sobre cuatro pilares. Como todos los elementos van unidos entre sí ya sea porque están hechos de hormigón armado o si no, porque todas las uniones son rígidas, el conjunto forma una única pieza. A este elemento horizontal formado por todas las vigas, viguetas, bovedillas y demás se le llama forjado. Por tanto el forjado es el techo de una planta y el suelo de la superior.

Esquema de un forjado unidireccional con sus elementos principales: vigas o jácenas, zunchos, viguetas y bovedillas — Esquema de forjado unidireccional

Estructuras trianguladas

Las estrcturas trianguladas son aquellas construidas a base de barras unidas creando patrones triangulares. Esto es así porque el triángulo es la única figura geométricamente indeformable. Esto quiere decir, que aunque las barras no se unan de forma rígida unas a otras, la estructura triangular es completamente estática y las barras están sometidas únicamente a esfuerzos de tracción o compresión. Con esto se aprovecha al máximo la capacidad resistente del material.

A continuación otro video muy ilustrativo sobre el funcionamiento de este tipo de estructuras:

Las estructuras triangulares se pueden construir con barras o elementos lineales de cualquier material, lo más común es ver estructuras metálicas aunque las hay de madera y hormigón.

Las formas que se pueden construir son muy diversas. Desde elementos planos sencillos como cerchas, hasta grandes estructuras espaciales como la cubierta de un pabellón deportivo. Es muy común encontrar este tipo de estructuras triangulares en puentes, torres eléctricas, grúas…

Hall del British Museum. Contrasta el estilo neoclásico de la fachada con un techo que cubre todo el hall construido mediante una estructura metálica triangular y vidrio — Hall del British Museum

Ejemplos notables de estructuras trianguladas:

La torre Eiffel
Puentes de hierro
Bank of China Tower

Estructuras colgantes

Vista aérea del magnífico puente colgante Arthur Ravenel Jr en Charleston. Una estructura atirantada — Puente colgante Arthur Ravenel Jr en Charleston

Las estructuras colgantes, también llamadas estructuras colgadas, suspendidas o atirantadas son aquellas que poseen elementos estructurales sometidos a tracción como cables tensores o tirantes.

Con esto se puede conseguir que una parte de la construcción esté sujeta o colgada desde arriba, y no apoyada desde abajo como sería lo normal. Este documental de Megaconstrucciones lo ilustra muy bien:

Este tipo de estructuras es habitual verlas en puentes colgantes o pasarelas. También en torres de con una gran esbeltez se emplean cables tensores anclados al terreno para dar mayor estabilidad y que no vuelque.

Ejemplos de estructuras colgantes:

Cualquier puente colgante
London Eye
Torre de Collserola

Pasarela formada por un arco metálico del que cuelgan cables que sujeta una pasarela sobre el mar. — Pasarela con tirantes

Vista de pájaro de varios puentes colgantes de Nueva York — Puentes colgantes en Nueva York

Torre de comunicaciones Collserola. Esbelta torre con varios niveles de los que sobresalen antenas y una serie de cables tensores que la anclan al suelo para mayor estabilidad — Torre de Collserola. Para que tenga mayor estabilidad, la estructura posee unos cables tensores que la anclan al suelo.

Detalle de la estructura de la noria del London Eye — London Eye. La noria está hecha con una estructura triangular, sin embargo los radios son cables, elementos a tracción

Detalle de los cables que hacen de radios de la noria

Detalle de los soportes de la noria dónde se observa los cables que anclan el eje. — Soporte del eje de la noria. Está hecho con dos grandes tubos metálicos que además están sujetos mediante cables tensores hacia la parte posterior, de manera que la noria parece que está flotando sobre el río

Otro tipo bastante curioso dentro las colgantes, son las llamadas estructuras tensegríticas.

Las estructuras tensegíticas son aquellas construidas con un gran número de elementos a tracción como cables, y en menor medida elementos a compresión como barras o tubos, con la particularidad de que estos últimos están colocados de forma discontinúa. Con esto se crea un efecto de estructura flotante que parece desafíar toda lógica.

Ejemplos de esculturas tensegríticas como decoración o adorno:

Kurilpa Bridge, Brisbane. Ejemplo de estructura tensegrítica.

Estructuras laminares

Estación de autobuses en Casar, Cáceres. Edificio con una estructura que parece una lámina ondulante de hormigón armado que cubre la zona donde para el autobús — Estacion autobuses del Casar, Cáceres. Ejemplo de estructura laminar de hormigón armado.

Las estructuras laminares son aquellas construidas mediante una capa rígida y fina de un material resistente, como si fuera una especie de cáscara. Éste puede ser un material continuo como el hormigón armado o el acero o estar hecha a base de elementos trabados como ladrillos, mallas o superficies trianguladas y estructuras de membranas.

Ejemplos de estructuras laminares

Oceanografic de Valencia
Pabellones olímpicos de Munich
TWA Flight Center
La obra de Felix Candela y Eladio Dieste

Oceanografic en Valencia. Estructura laminar que parece una concha o animal marino — L’Oceanografic de Valencia

TWA Flight Terminal. La estructura laminar de hormigón simula las alas de un ave alzando el vuelo — TWA Flight Terminal, aeropuerto JFK de NY

Estadio Olímpico en Munich. Una estructura a base de membranas sometidas a tracción. Podría considerarse también una estructura atirantada — Estadio Olímpico de Munich

Espectacular cubierta mediante bóvedas de ladrillo que se pliegan para crear lucernarios — Gimnasio Durazno, Ing. Dieste, E. Durazno, 1967. Foto de Andrea Sellanes, 2006.

Estructuras hinchables

Pabellón de estructura hinchable con forma base de arcos parabólicos blancos — Estructura hinchable, via Sergi Ferrari

Las estructuras hinchables, también conocidas como inflables o neumáticas son un tipo muy particular puesto que se construyen gracias a membranas flexibles y resistentes que se inflan a mucha presión con lo que se consigue una considerable rigidez y sobre todo ligereza. Estas estructuras normalmente suelen ir acompañadas de cables tensores para dar mayor estabilidad y firmeza al conjunto.

Se emplean habitualmente en construcciones efímeras como pabellones desmontables para ferias y eventos. Aunque también se pueden emplear en aplicaciones bastante útiles como la construcción de un hospital de emergencia.

La principal ventaja que tienen es su rapidez de instalación y el hecho de que son desmontables. Otro ejemplo común de estructuras neumáticas son las de las lanchas o embarcaciones tipo zodiac.