Ronnie Araya, arquitecto e investigador chileno, compartió con nosotros una interesante investigación sobre estructuras laminares de hormigón elaboradas en base a moldajes textiles. Este sistema permite obtener una gran resistencia estructural y reducir en gran medida los costos generales, potenciando su eficiencia y aportando en la búsqueda de una arquitectura más sustentable.
A continuación les presentamos imágenes del proceso y un detallado documento que nos explica parte de la investigación.
Descripción por el equipo. La correcta utilización de materiales y la elaboración de elementos eficientes poseen roles estratégicos hoy en día en la búsqueda de una arquitectura más orgánica y sustentable.
En este marco hemos investigado las estructuras de hormigón de doble curvatura o cáscaras, las que corresponden a formas estructuralmente mas eficientes y arquitectónicamente mas fluidas, ya que permiten redimir y reducir el uso del hormigón, el cual para su elaboración necesita del cemento, material que requiere altas cantidades de energía para su elaboración.
La mayor dificultad técnica en la producción convencional de estas estructuras se encuentra en la elaboración de sus complejos moldajes, los que se asimilan más a la construcción de embarcaciones y fuselajes. Sin embargo estas formas de complejas geometrías pueden ser producidas fácilmente con sencillos y económicos moldajes textiles, los cuales son suspendidos estratégicamente para generar diversas configuraciones estructurales.
La investigación de moldajes textiles se encuentra actualmente siendo desarrollada por el C.A.S.T. (Centro de Estructuras y Tecnología para Arquitectura) de la Universidad de Manitoba, Winnipeg, Canadá. A continuación nos presenta nuevos métodos de producción de delgadas estructuras funiculares de hormigón de doble curvatura, generadas con membranas textiles.
El hormigón y los moldajes flexibles
Aunque el hormigón posee una antigüedad considerable, sigue siendo concebido como un material completamente rígido, debido a la naturaleza de los moldajes en donde es contenido (moldajes que son comúnmente confeccionados en madera o metal) lo que resulta en formas comúnmente prismáticas, masivas y de poco tacto.
Siendo la naturaleza del hormigón durante sus primeras horas fluida y húmeda, se hace posible vislumbrar nuevas formas en el uso de este material a través de los moldajes textiles. La fluidez del hormigón es revelada por la flexibilidad de las membranas textiles.
Los moldajes textiles son mas eficientes, ya que trabajan de manera tensada (requiriendo menos material para resistir las altas presiones ejercidas por el hormigón) lo cual se traduce en moldajes mas livianos, reduciendo el costo de los mismos.
A esta economía, se suma la reducción en el peso de los elementos de hormigón elaborados con esta técnica, ya que estos moldajes pueden fácilmente formar estructuras de secciones variables, lo que implica finalmente la perdida de peso de una edificación (más información sobre estas y otras ventajas de los moldajes flexibles).
Sin embargo es en la construcción de estructuras laminares de doble curvatura, donde la técnica de los moldajes textiles muestra su mayor sofisticación, potencial estructural y arquitectónico.
Producción de dobles curvaturas, forma resistente
Las cáscaras de hormigón de doble curvatura reducen considerablemente la cantidad hormigón requerido para generar formas resistentes, debido a que el hormigón es dispuesto de manera exacta en las líneas de presiones, lo que produce estructuras mas económicas y eficientes. Esto resulta además en elementos arquitectónicos de una profunda belleza, ya que estas formas son parcialmente encontradas de una manera natural.
Los moldajes textiles se deforman libremente al recibir el peso del hormigón, creando espontáneamente líneas de tensión y dobles curvaturas.
Moldajes textiles rígidos / flexibles y hormigones reforzados textilmente
Un primer prototipo de hormigón laminar, construido en el C.A.S.T., es confeccionado de manera directa sobre una moldaje flexible de tela geotextil, con mortero regular y fibras de carbón como refuerzo para resistir tensiones, siendo su geometría la sección de una catenaria la cual es trasladada sobre un arco. (Fot.1 y 2) Este elemento, posee una luz de 5 metros y posee un espesor promedio de solo 3 cm.
Las membranas textiles también permiten la elaboración de moldajes rígidos, los que poseen la gran ventaja de facilitar la producción en serie o prefabricación de elementos de hormigón, siendo además un método convencional que resulta familiar en medios industriales.
Para realizar este tipo de moldajes, se diseñó y confeccionó en conjunto con la empresa de textiles canadiense Fabrene una tela de polipropileno especial, la cual es capaz de atrapar mecánicamente el hormigón en una de sus superficies debido a su textura. Su otra superficie posee una acabado de PVC para permitir la extracción del elemento final de hormigón, sin la necesidad de aplicar aceites u otros agentes desmoldantes.
Este moldaje textil, ha sido rigidizado con 3 cm de hormigón reforzado con fibras de vidrio (G.F.R.C.), para luego ser invertido y así tomar ventaja de la resistencia generada por la tensión de la tela, transformada así en un moldaje que permite la producción de una forma resistente mayoritariamente a las compresiones, ya que el hormigón es un material que resiste mejor este tipo de esfuerzos.
Pliegues inducidos en la superficie de este moldaje aumentan la capacidad estructural de estos elementos (Fot. 3); una cáscara de hormigón es producida desde este moldaje, la cual posee una luz de 6 metros y un espesor reducido a 2 cm promedio (Fot. 4 y 5).
Este textil también puede ser incorporado en la superficie del elemento final de hormigón, lo que permite vislumbrar otras importantes ventajas constructivas como son la impermeabilización (alejando el agua del interior de una edificación) y aumentar el nivel de terminación del hormigón.
Pese a que el hormigón reforzado textilmente existe, su uso es reducido. Reforzar de manera externa el hormigón, permite aumentar la resistencia y la capacidad estructural de estos elementos (al modo de una piel estructural) pudiendo prescindir del fierro como refuerzo, el cual presenta el continuo problema de la corrosión. Otras investigaciones han demostrado las ventajas de reforzar textilmente el hormigón.
Esta investigación es realizada desde una perspectiva constructivo-arquitectónica, siendo el análisis estructural de estas formas un paso próximo necesario para demostrar la eficiencia y utilidad de estas formas nacidas de esta técnica. Del mismo modo es necesario profundizar en el sistema estructural que será soporte de estos elementos, conexiones, sus capacidades térmicas y su comportamiento estructural en zonas sísmicas entre otras.
Siendo la eficiencia una de las condiciones necesarias que deben poseer las obras de arquitectura actualmente, los moldajes textiles se presentan como una técnica que permite reducir y elevar la calidad estética de este material.
Los trabajos descritos fueron realizados junto los alumnos de arquitectura en el Taller de construcción realizado en el CAST, en el cual fui profesor guía el año 2010 – 2011, en la Universidad de Manitoba.
La utilización de moldajes textiles en la producción de hormigón es una técnica en continuo crecimiento; el interés de artistas, arquitectos , ingenieros y constructores alrededor todo el mundo da cuenta de su valor. Así lo demuestra la segunda conferencia de moldajes flexibles a realizarse el próximo año en Inglaterra.
Autor: Ronnie Araya / Arquitecto PUCV – Investigador asociado, C.A.S.T.
Co autor: Mark West, director C.A.S.T. / Facultad de arquitectura, Universidad de Manitoba – Winnipeg, Canadá
Contacto: arayacac@cc.umanitoba.ca
