Históricamente inspiradas por las tiendas de campaña –uno de los primeros refugios concebidos por el hombre–, las estructuras tensadas ofrecen una serie de beneficios si se comparan con otros modelos estructurales.
Tensoestructura es el término usualmente empleado para denominar a las estructuras que mezclan membranas y cables de acero para construir grandes cubiertas, cuyas principales características son la resistencia a la tracción, la prefabricación, y la maleabilidad formal. Este tipo de estructura requiere de muy poco material, gracias al uso de lonas delgadas que, al estirarse, crean superficies capaces de superar las fuerzas impuestas sobre ellas.
Predominantemente utilizadas para cubrir centros deportivos, estadios y construcciones industriales y agroindustriales, las tensoestructuras se inspiran en sistemas antiguos, utilizados durante el Imperio Romano. Sin embargo, desde la época romana hasta mediados del siglo XX, debido a la baja demanda y a la falta de fabricantes de cables, lonas y conexiones capaces de resistir las fuerzas generadas, existieron pocos avances tecnológicos. Fue solo después de la Revolución Industrial, y el desencadenamiento de la era del Fordismo, que los nuevos desarrollos pudieron satisfacer las necesidades intrínsecas de este sistema de construcción. El bajo costo de la producción en masa y la demanda de sistemas capaces de adaptarse a los terrenos más variados a través de grandes vanos –como las carpas de circo, por ejemplo–, fomentaron el desarrollo de la técnica.
La inestabilidad y las deficiencias estructurales de algunos modelos anteriores, debido a la aplicación de cables entrelazados y cubiertas muy ligeras, se resolvió a mediados del siglo pasado, gracias a la aplicación de cables de acero y membranas de fibra impermeable, con un alto grado de resistencia. Estas no sólo entregan una mayor protección frente a los rayos ultravioleta, los hongos y el fuego, sino que además permiten una mayor o menor translucidez y reflectividad.
Tal progreso solo fue posible gracias a los estudios físico-estructurales iniciados por el arquitecto e ingeniero alemán Frei Otto, quien desde la década de 1950 realizó los primeros estudios científicos y diseñó las primera cubiertas con cables de acero tensados, combinados con membranas.
Como estudiante, Otto visitó la oficina de Fred Severud, conociendo el Raleigh Arena en Carolina del Norte y quedando impresionado por la audaz estética y la comodidad del proyecto. De vuelta en Alemania, comenzó a explorar modelos físicos a pequeña escala, generando empíricamente varias superficies, mediante cadenas, cables tirados y membranas elásticas.
Convencido de la utilidad de los techos tensados, desarrolló el primer proyecto a gran escala utilizando el sistema que más tarde permitiría cubrir estadios olímpicos, clubes, zoológicos y pabellones. En 1957, fundó el Centro para el Desarrollo de la Construcción Ligera en Berlín. Siete años más tarde, en 1964, creó el Instituto de las Estructuras Ligeras (The Institut fur Leichte Flachentragwerke) en la Universidad de Stuttgart, Alemania.
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Autor de proyectos notables, como el Pabellón Alemán para la Expo de 1967 en Montreal y el Estadio Olímpico de Munich en 1972, Frei Otto es famoso por su intenso trabajo de investigación, por el que fue honrado con la Medalla de Oro del RIBA en 2006 y el Premio Pritzker en 2015. Otto es también autor del primer libro completo sobre estructuras de tracción, "Das Hangende Dach" (1958), intensificando la idea de reinventar la racionalidad material, la prefabricación, la flexibilidad y la luminosidad en el espacio interior, e incluso la sostenibilidad, cuando el término no era aún utilizado en la arquitectura.
Existen tres clasificaciones principales en el campo de las tensoestructuras: las estructuras tensadas por membrana, las mallas tensadas y las estructuras neumáticas. La primera se refiere a estructuras en las que la membrana está sujeta por cables, lo que permite la distribución de las tensiones de tracción a través de su propia forma. El segundo caso corresponde a estructuras en las que una malla de cables transporta las fuerzas intrínsecas, transmitiéndolas a elementos independientes, por ejemplo, láminas de vidrio o madera. En el tercer caso, una membrana protectora es soportada por medio de la presión del aire.
Estructuralmente, el sistema se formaliza mediante la combinación de tres elementos: membranas, estructuras rígidas como postes y mástiles, y cables.
Las membranas de fibras de poliéster, recubiertas con PVC, tienen una mayor facilidad en la producción e instalación en fábrica, un costo más bajo, y una durabilidad promedio de alrededor de 10 años.
Las membranas de fibra de vidrio, recubiertas con PTFE, tienen una durabilidad superior, de alrededor de 30 años, y una mayor resistencia al sol, la lluvia y los vientos. Sin embargo, requieren de mano de obra calificada para su instalación.
En este sistema, hay dos tipos de soporte: directo e indirecto. Los soportes directos son aquellos en los que la cubierta está dispuesta directamente sobre el resto de la estructura del edificio, mientras que el segundo caso, la cubierta se despliega desde un punto elevado, como un mástil.
Los cables, responsables de la distribución de las tensiones de tracción y el 'endurecimiento' de las lonas, se clasifican según la acción que realizan: carga y estabilización. Ambos tipos de cables se cruzan de forma ortogonal, lo que garantizando su resistencia en dos direcciones y evitando así las deformaciones. Los cables de carga son los que reciben directamente las cargas externas, fijadas en los puntos más altos. Por otro lado, los cables de estabilización son responsables de fortalecer los cables de carga y de cruzar los cables de carga de forma ortogonal. Es posible evitar conectar los cables de estabilización al suelo, utilizando un cable de fijación periférico.
Las nomenclaturas para los diferentes cables se generan según su posición: el cable superior se refiere al cable más alto; mientras que los cables de 'valle' van fijos, debajo de todos los otros cables. Los cables radiales son cables estabilizadores en forma de anillo. Los cables superiores soportan cargas gravitacionales mientras que los cables de valle soportan las cargas del viento.
Revisa algunos proyectos cubiertos por tensoestructuras, publicados anteriormente en Archdaily:
Estádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch
Pabellón Alemán, Expo '67 / Frei Otto y Rolf Gutbrod
Millennium Dome / Richard Rogers (RSHP)
Denver Union Station / SOM
Pavilhão de São Cristóvão / Sérgio Bernardes
Estructura de cubierta del Estadio Maracaná / schlaich bergermann und partner
Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos
Referencias
ARCOLINI, Tatiana; BARRADAS, Paula. Coberturas tensionadas são soluções eficientes e econômicas. Disponível em: <https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/coberturas-tensionadas-sao-solucoes-eficientes-e-economicas_7990_10_0>. Acesso em 24 Dez 2017.
Tensoestruturas: Cabos e Membranas. Disponível em: http://wwwo.metalica.com.br/tensoestruturas-cabos-e-membranas. Acesso em: 24 Dez 2017.
Tensoestruturas: Cobertura de Estruturas de Membrana Tensionada. Disponível em: <http://wwwo.metalica.com.br/tensoestrutura-cobertura-de-estruturas-de-membrana-tensionada>. Acesso em 24 Dez 2017.
