Tipos de estructuras

Tipos de estructuras

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  • Publicaci√≥n de la entrada:marzo 23, 2021
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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.

Concepto de estructura

La estructura es un conjunto de elementos que unidos entre s√≠, tienen la funci√≥n de soportar las cargas que act√ļan sobre la edificaci√≥n.

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 pir√°mide de Giza, ejemplo de estructura masiva
Gran pir√°mide 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.

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.

Ejemplos de estructuras masivas:

  • Las pir√°mides
  • Las murallas de un castillo
  • La presa de un pantano
  • Las cimentaciones de los edificios

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 d√≥lmenes neol√≠ticos
  • Stonehenge
  • Los templos griegos y egipcios

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.

Dintel prefabricado de hormigón
Dintel prefabricado de hormigón

Estructuras abovedadas

Coliseo romano, estructura abovedada
El Coliseo de Roma

Las estructuras abovedadas son aquellas construidas empleando arcos, b√≥vedas y c√ļpulas. Esto permite crear huecos m√°s amplios y en general espacios cubiertos m√°s grandes que con estructuras adinteladas.

La importancia del arco radica en que se pueden construir con elementos o piezas m√°s peque√Īas llamadas dovelas que pueden ser de piedra o ladrillo y transmiten las cargas que vienen desde arriba mediante esfuerzos de compresi√≥n hacia los puntos de apoyo. A diferencia del dintel que son elementos grandes de una pieza y transmite los esfuerzos mediante flexi√≥n. Los materiales cer√°micos y los p√©treos resisten muy bien la compresi√≥n pero no tienen a penas resistencia a la flexi√≥n.

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

Una b√≥veda es simplemente la construcci√≥n de un arco junto a otro de forma cont√≠nua siguiendo una direcci√≥n. Una c√ļpula parte tambi√©n de un arco pero esta vez sigue una trayector√≠a circular de tal manera que sirve para cubrir espacios de planta cuadrada o circular. Estructuralmente las b√≥vedas y las c√ļpulas funcionan igual que los arcos: a compresi√≥n.

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 mayor√≠a de edificios de la Antigua Roma
  • Iglesias cristianas rom√°nicas, g√≥ticas, renacentistas, barrocas…
  • Estructuras civiles como puentes y acueductos

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.

Seg√ļn el tipo de material empleado, estas estructuras pueden ser de madera, de hormig√≥n armado, met√°licas o mixtas.

Edificio en construcción con una estructura metálica
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 cuadr√≠cula y sobre ellos se sit√ļan las vigas. A esta disposici√≥n de soporte-viga-sopote se la conoce como p√≥rtico, por lo que este tipo de estructuras tambi√©n 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 as√≠ porque son m√°s peque√Īas. 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 contin√ļo sobre cuatro pilares. Como todos los elementos van unidos entre s√≠ ya sea porque est√°n hechos de hormig√≥n armado o si no, porque todas las uniones son r√≠gidas, el conjunto forma una √ļnica pieza. A este elemento horizontal formado por todas las vigas, viguetas, bovedillas y dem√°s 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 j√°cenas, zunchos, viguetas y bovedillas
Esquema de forjado unidireccional

Estructuras trianguladas

Estructura triangular en acero de un puente

Las estrcturas trianguladas son aquellas construidas a base de barras unidas creando patrones triangulares. Esto es as√≠ porque el tri√°ngulo es la √ļnica figura geom√©tricamente indeformable. Esto quiere decir, que aunque las barras no se unan de forma r√≠gida unas a otras, la estructura triangular es completamente est√°tica y las barras est√°n sometidas √ļnicamente a esfuerzos de tracci√≥n o compresi√≥n. Con esto se aprovecha al m√°ximo 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 m√°s com√ļn es ver estructuras met√°licas aunque las hay de madera y hormig√≥n.

Las formas que se pueden construir son muy diversas. Desde elementos planos sencillos como cerchas, hasta grandes estructuras espaciales como la cubierta de un pabell√≥n deportivo. Es muy com√ļn encontrar este tipo de estructuras triangulares en puentes, torres el√©ctricas, gr√ļas…

Hall del British Museum. Contrasta el estilo neocl√°sico de la fachada con un techo que cubre todo el hall construido mediante una estructura met√°lica 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

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

Las estructuras tenseg√≠ticas son aquellas construidas con un gran n√ļmero de elementos a tracci√≥n como cables, y en menor medida elementos a compresi√≥n como barras o tubos, con la particularidad de que estos √ļltimos est√°n colocados de forma discontin√ļa. Con esto se crea un efecto de estructura flotante que parece desaf√≠ar toda l√≥gica.
Kurilpa Bridge, Brisbane. Ejemplo de estructura tensegrítica. Sorprende la gran cantidad de cables y que las barras metálicas parece que están flotando
Kurilpa Bridge, Brisbane. Ejemplo de estructura tensegrítica.

Estructuras laminares

Estaci√≥n de autobuses en Casar, C√°ceres. Edificio con una estructura que parece una l√°mina ondulante de hormig√≥n armado que cubre la zona donde para el autob√ļs
Estacion autobuses del Casar, Cáceres. Ejemplo de estructura laminar de hormigón armado.

Las estructuras laminares son aquellas construidas mediante una capa r√≠gida y fina de un material resistente, como si fuera una especie de c√°scara. √Čste puede ser un material continuo como el hormig√≥n 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

Estructuras hinchables

 

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

Las estructuras hinchables, tambi√©n conocidas como inflables o neum√°ticas son un tipo muy particular puesto que se construyen gracias a membranas flexibles y resistentes que se inflan a mucha presi√≥n con lo que se consigue una considerable rigidez y sobre todo ligereza. Estas estructuras normalmente suelen ir acompa√Īadas de cables tensores para dar mayor estabilidad y firmeza al conjunto.

Se emplean habitualmente en construcciones ef√≠meras como pabellones desmontables para ferias y eventos. Aunque tambi√©n se pueden emplear en aplicaciones bastante √ļtiles como la construcci√≥n de un hospital de emergencia.

La principal ventaja que tienen es su rapidez de instalaci√≥n y el hecho de que son desmontables. Otro ejemplo com√ļn de estructuras neum√°ticas son las de las lanchas o embarcaciones tipo zodiac.

Si te ha gustado y quieres saber m√°s, te recomiendo este libro para los verdaderos amantes de la arquitectura:

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