El diseño de las estructuras de hormigón en edificios públicos es el tema a tratar en este artículo. El uso del hormigón armado en la arquitectura permite infinidad de soluciones constructivas que permiten la realización de grandes espacios diáfanos muy útiles en edificación pública y  cuya resolución sería más compleja y más cara sin éste.

Geometría contra tecnología

Tradicionalmente se ha utilizado la geometría para cubrir grandes espacios. La forma más antigua es la cúpula. De esta forma se podían cubrir grandes luces mediante materiales que funcionaban a compresión, como la piedra o el ladrillo. De éstas tenemos numerosos ejemplos desde el Pantheon de Agripa hasta el Taj Mahal.

El problema de usar la geometría para transmitir las cargas exclusivamente a compresión es el pandeo. Ya que una vez que el material de la cúpula o de la bóveda se sale de la línea de transmisión de cargas, el material deja d trabajar a compresión para trabajar a tracción y por consiguiente se desploma la estructura.

A pesar de estos inconvenientes, hoy en día se sigue utilizando la geometría para cubrir espacios en algunas estructuras singulares. Aunque el sistema resulta más caro su uso que trabajando con hormigón armado. Posee sin embargo una gran  riqueza espacial que permite que se mantenga esta forma de proyectar las estructuras.

Cabe destacar llegados a este punto las cúpulas geodésicas, las cuales son una parte de una esfera geodésica, un poliedro generado a partir de un icosaedro o un dodecaedro, que cubre la envolvente de una esfera.

Richard Buckminster Fuller es considerado el inventor de las cúpulas geodésicas, siendo quien registró su patente en 1954. Fuller trabajó en este concepto en la década de los 40, creando una de las cúpulas geodésicas más conocidas en la Exposición Universal de Montreal de 1967. Alcanzando la cúpula unas dimensiones de 76 m de diámetro y 41,5 m de altura.

En el lado opuesto al uso exclusivo de la geometría tenemos un gran número de estructuras singulares que buscan sacar el máximo partido del hormigón en la arquitectura, explorando sus posibilidades técnicas y llevándolas al máximo.

Sistema de Pórticos:

Por otro lado, alejándose de las soluciones singulares de hormigón en arquitectura, tenemos las estructuras en bandejas que se organizan mediante pórticos, en el caso de que se conformen por pilares y vigas. Y pantallas en el caso de que se conformen con muros de hormigón armado. Las pantallas son un elemento bastante útil en edificios de gran altura para rigidificar el conjunto. O en el caso de sísmo sirven para soportar los esfuerzos de torsión que podrían colapsar los pilares.

En definitiva, para soportar grandes luces en una estructura de hormigón armado mediante el sistema de pórticos o pantallas, se suelen tomar tres soluciones:

La más sencilla es ampliar el canto del forjado, si quieres un forjado que cubra grandes luces es lo más sencillo, aunque para evitar el problema derivado de un forjado de gran peso se utilizan vigas de canto o forjados reticulares para aligerarlo. Este es el sistema más utilizado, ya que permite luces de 10 a 12 metros y es el más asequible.

Otra opción es utilizar placas alveolares. Las placas alveolares son losas pretensadas y aligeradas ejecutdas en una fábrica por lo que este sistema entra dentro d los prefabricados de hormigón armado. Es un sistema más caro que el aterior aunque permite luces de hasta 15 metros con un canto de forjado bastante reducido, de 16cm a 50 cm.

La última opción es la ejecución de forjados pretensados. Éstos  funcionan tensando la armadura después de ejecutar el forjado. Lo que permite luces de hasta 15 metros.

Edificios en altura:

Conforme un edificio crece en altura, los esfuerzos por viento y pandeo ganan más protagonismo. Ya que se debe evitar que el movimiento del edificio sea perceptible por sus ocupantes. Para solucionar todo esto se combinan pórticos y pantallas. Existen varias formas de solucionar el problema del pandeo. El primero es el sistema de núcleo central, que actúa a modo de columna contrarrestando con la masa del núcleo central el esfuerzo lateral. También existen los sistemas de núcleo y pantalla. En estos casos aumenta la resistencia al esfuerzo lateral al añadir las pantallas,  ya que la combinación de ambas permite atenuar al máximo las deformaciones del edificio. Un ejemplo de esto es el edificio Seagram en Nueva York, el cual utiliza pantallas y pórticos intermedios por lo que no hay pilares en la fachada.

Para poder seguir subiendo en altura se utilizan sistemas puente, que rigidifca mediante triangulación el tubo exterior,   lo que opone resistencia al pandeo. Y el más resistente de todos es el sistema de tubo en tubo el cual tiene dos núcleos concéntricos para resistir los esfuerzos laterales.