¿Cómo funcionan las tensoestructuras? Históricamente están inspiradas en 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. Sus principales características son la resistencia a la tracción, la prefabricación, y la maleabilidad formal.

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Empleo de poco material

Este tipo de estructura requiere de muy poco material, gracias al uso de lonas delgadas. Al estirarse, crean superficies capaces de superar las fuerzas impuestas sobre ellas.

Las tensoestructuras son utilizadas para cubrir centros deportivos, estadios y construcciones industriales y agroindustriales.

Se inspiran en sistemas antiguos utilizados durante el Imperio Romano. Sin embargo, desde la época romana hasta mediados del siglo XX, existieron pocos avances tecnológicos. Esto debido a la baja demanda y a la falta de fabricantes de cables, lonas y conexiones capaces de resistir las fuerzas generadas.

La Revolución Industrial le dio empuje

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.

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La inestabilidad y deficiencias estructurales de algunos modelos que aplicaban cables entrelazados y cubiertas muy ligeras, se resolvió a mediados del siglo pasado. Esto gracias a la utilización de cables de acero y membranas de fibra impermeable, con un alto grado de resistencia.

Estas entregan una mayor protección frente a los rayos ultravioleta, hongos y fuego y además permiten una mayor o menor translucidez y reflectividad.

Frei Otto diseña las primera cubiertas con cables de acero tensados

Tal progreso solo fue posible gracias a los estudios físico-estructurales iniciados por el arquitecto e ingeniero alemán Frei Otto.

En 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 y conoció el Raleigh Arena en Carolina del Norte. Quedó impresionado por la audaz estética y la comodidad del proyecto.

De vuelta en Alemania, exploró modelos físicos a pequeña escala. Y generó empíricamente varias superficies, mediante cadenas, cables tirados y membranas elásticas.

Se convenció 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.

Pabellón Alemán para la Expo de 1967 en Montreal

Pabellón Alemán para la Expo de 1967 en Montreal
Pabellón Alemán para la Expo de 1967 en Montreal

Frei Otto es autor de proyectos notables como el Pabellón Alemán para la Expo de 1967 en Montreal y el Estadio Olímpico de Munich en 1972.

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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). Intensificó 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.

Clasificaciones de las tensoestructuras

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. Esto 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. Estas son transmitidas 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.

Membranas

Las membranas de fibras de poliéster, recubiertas con PVC, tienen una mayor facilidad en la producción e instalación en fábrica. Además un costo más bajo y una durabilidad promedio de alrededor de 10 años.

Las de fibra de vidrio, recubiertas con PTFE, tienen una durabilidad superior, de alrededor de 30 años. También una mayor resistencia al sol, la lluvia y los vientos. Sin embargo, requieren de mano de obra calificada para su instalación.

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Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos. Image © Bento Viana
Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos. Image © Bento Viana

Estructuras rígidas

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.

Cables

Los cables son los 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. Esto garantiza su resistencia en dos direcciones y evita 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. 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.

Nomenclaturas de cables. Image © Matheus Pereira
Nomenclaturas de cables. Image © Matheus Pereira

Estos son algunos proyectos cubiertos por tensoestructuras

Estádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch

Estádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch
Estádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch

Pabellón Alemán, Expo ’67 / Frei Otto y Rolf Gutbrod

Pabellón Alemán, Expo '67 / Frei Otto y Rolf Gutbrod
Pabellón Alemán, Expo ’67 / Frei Otto y Rolf Gutbrod

Millennium Dome / Richard Rogers (RSHP)

Millennium Dome / Richard Rogers (RSHP)
Millennium Dome / Richard Rogers (RSHP)

Denver Union Station / SOM

Estação Denver Union / SOM. Image © Robert Polidori
Estação Denver Union / SOM. Image © Robert Polidori

Pavilhão de São Cristóvão / Sérgio Bernardes

Pavilhão de São Cristovão / Sérgio Bernardes. Image Cortesia de Bernardes Arquitetura
Pavilhão de São Cristovão / Sérgio Bernardes. Image Cortesia de Bernardes Arquitetura

Estructura de cubierta del Estadio Maracaná / schlaich bergermann und partner

Cobertura do Estádio Maracanã / schlaich bergermann partner. Image © Marcus Bredt cortesia de schlaich bergermann partner
Cobertura do Estádio Maracanã / schlaich bergermann partner. Image © Marcus Bredt cortesia de schlaich bergermann partner

Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos

Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos. Image © Bento Viana
Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos. Image © Bento Viana
¿Cómo funcionan las tensoestructuras?

Fuente:  Plataforma Arquitectura – Chile

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