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Encargados del proyecto:
Alumnos de la asignatura Diseño Avanzado de Estructuras I del Máster en Arquitectura (Universidad de Alicante) Curso 2017/2018
En colaboración para el diseño, gestión y montaje de la maqueta y dossier explicativo de la Iglesia de Onil, proyecto no construido del arquitecto Fernando Higueras con la colaboración del artista Eusebio Sempere.
Edición: Alicante, 1 de Febrero de 2018
Reconocimiento - No Comercial - Compartir igual Licencia Creative Commons - No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las que se debe hacer con una licencia igual a la que regula la presente obra.
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Introducción. La Iglesia de Onil Aproximaciones estructurales. Tres fases
I.
II. Análisis estructural
Modelo de cálculo
Documentación previa Elementos estructurales Diagramas estructurales Análisis estructural
pág.7 pág.15
pág.19 pág.25 pág.45 pág.49
III. Proceso constructivo
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Introducciรณn. La iglesia de Onil 7
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Fernando Higueras Díaz nació en Madrid en 1930 y se tituló como arquitecto en la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid en 1959, dentro de una promoción caracterizada por su distanciamiento del racionalismo y su aproximación a las corrientes organicistas, que tenían como referencia la obra de Frank Lloyd Wright. El propio Fernando Higueras se refiere a este proyecto en su biografia del siguiente modo: “Proyecto llegado a través del gran amigo y pintor Eusebio Sempere, para construir en su pueblo. Concebido para realizar en hormigón blanco. Su planta en forma de cruz griega, es similar al edificio de cementos Asland. Aquí las tabiquillas se estudian para realizar en hormigón prefabricado y colocado a posteriori sobre el resto de la estructura vertida “in situ”. Todos los encofrados y vidrieras iban estructuradas por Sempere, que colaboró en el proyecto junto a José Enrique Ruiz-Castillo que, además, realizó un estudio exhaustivo de la estructura”.
En este proyecto, Fernando Higueras da un paso más proponiendo resolver los arcos tabicados en piezas prefabricadas de hormigón armado blanco, el modo de construir de la arquitectura tradicional en tabiquillas de ladrillo muy económica y sencilla la sustituye por dichas piezas prefabricadas. Adquiere dominio de la geometría de las tabiquillas y cambia el modo de construirla, el arte de la construcción tradicional por los prefabricados de hormigón. En las pantallas de hormigón de estos testeros del casquete central y en los vidrios de las ventanas y lucernarios es donde Fernando Higueras pensó que Eusebio Sempere podría desarrollar diseños geométricos bellos y sugerentes. Eusebio Sempere Juan fue un escultor, pintor y artista gráfico español nacido en Onil en 1923. Es el pintor más representativo del movimiento cinético en su país. La línea y su repetición y un gran dominio del color que logra hacer vibrar la luz van a dar profundidad a sus composiciones pictóricas.
Figura 1. Iglesia en Onil. Año 1974. Sección con perspectiva. Fernando Higueras
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La Iglesia se sitúa en Onil, Alicante, en una zona donde por entonces ya existían algunas edificaciones y con escaso valor paisajístico, como Fernando Higueras reseña en la memoria del proyecto. En la memoria del proyecto el propio Higueras señala de la intención de volverse al interior aislándose del exterior, al tener un enclave poco atractivo. Para ello, la transición del exterior poco atractivo al interior de enorme fuerza central se realiza preparándose los alrededores con tratamiento de jardinería y vegetación. “Se ha pretendido crear un espacio interior con una gran calidad hasta cierto punto desligado del entorno exterior, interponiendo espacios de transición perimetrales tratados con jardinería”.
La iglesia tiene una capacidad de 952 plazas de personas sentadas. La superficie construida, contando ambas plantas y pasarela inferior es de 2.418 m2. La composición en planta es clasicista al utilizar la simetría como base organizativa del todos los elementos. El altar se dispone en el centro de la planta y todas las direcciones visuales se dirigen a él al estar rodeado de un graderío que focaliza hacia el altar, facilitando la visibilidad en cualquier posición. “El edificio se plantea con la rotundidad de la simetría total, aspirando a un clasicismo en la composición, con el altar situado en el centro de las gradas. Dicho espacio interior es polivalente, de manera que el edificio pueda albergar una amplia gama de funciones, no totalmente determinadas de antemano”.
Figura 2. Iglesia en Onil. Año 1974. Planta de techos del espacio principal y Planta principal. Fernando Higueras
Desde el fondo del recinto y en accesos situados en forma de cruz se accede a unas pasarelas perimetrales exteriores cubiertas de vegetación a modo de jardín elevado e iluminadas por otra pasarela gemela superior. La función de estas pasarelas es aislar visualmente de las edificaciones colindantes.
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En planta baja y debajo del graderío y el altar hay un gran salón central que puede ser utilizado para una cripta o para un salón social para las diversas actividades de la parroquia. Alrededor del salón central un corredor cuadrado para acceder a 9 estancias que cumplirán las funciones necesarias del momento de la parroquia como una sacristía, baptisterio, aseos, almacén, sala de reuniones, actividades pedagógicas, y otras. La función de cada estancia es variable según las variaciones de necesidad de cada momento. Desde ese punto de vista Higueras vuelve a proyectar con el carácter intemporal y perpetuo que debe tener la arquitectura.
Figura 3. Iglesia en Onil. Año 1974. Planta de techos del planta baja y Planta baja. Fernando Higueras
La iluminación de la sala central de la Iglesia es perimetral y de luz rasante principalmente, además; sobre el altar existe un lucernario central formado por 9 claraboyas tipo LOP de plástico opal que impedirán el paso del sol e introduciendo luz cenital. Constructivamente toda la obra se resuelve todo en hormigón blanco y se apoya en 12 pilares de hormigón vertidos “in situ”, a los que se les añade 2 tipos de pórticos diferentes, que se repiten 4 veces cada uno conformando un cuadrado en planta. Dicho pórticos serán de hormigón blanco pretensado, se cruzan entre sí para conseguir rigidez en la estructura. A continuación se construyen las pasarelas y posteriormente el casquete central. Los nervios diagonales de las cubiertas se realizan con las denominadas “vértebras” o piezas prefabricadas de hormigón a la vez que actúan de encofrado lateral de los nervios diagonales y recogen las tabiquillas, segundas piezas prefabricadas que cierran la cubierta con la repetición cada 30 cm de ellas y conformando unos arcos prefabricados de hormigón blanco de forma sugerente y atractiva desde el interior. Higueras resuelve la construcción con piezas de hormigón prefabricado a encajar como un auténtico puzle constructivo a ejecutar en escala real”, una pieza de relojería, donde las piezas encajan perfectamente unas con otras.
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Según la memoria descriptiva y constructiva original del edificio, la construcción del mismo se resuelve en varias fases: 1. El edificio está sostenido por 12 pilares de hormigón armado y por 2 tipos de pórticos principales (cada uno de ellos se repite 4 veces) de hormigón armado y pretensado cruzados. Gracias a ellos la estructura es muy estable y monolítica. 2. Los 12 pilares descansan cuatro zapatas en forma de “L”. El resto de cimentación se compondrá de zanjas corridas. 3. El anillo central que conforma el lucernario se sostiene gracias a la acción de cuatro nervios diagonales inclinados comprimidos que transmiten los esfuerzos al gran testero central que descansa a su vez sobre los 12 pilares. 4. La carpintería es de madera de primera calidad, modulada y repetitiva, de hojas correderas y persianas enrollables también de madera. 5. Las losas inclinadas de las cubiertas se terminan al exterior con escamas de Uralita color gris, sobre doble aislamiento de Porexpan y Viroterm. Las limas que conducen las aguas pluviales hasta las bajantes empotradas en los pilares se impermeabilizarán con doble lámina asfáltica. 6. El sistema de postensado se consultó con la firma Barredo para saber el proceso constructivo necesario de llevar a cabo. Con el postesado se obtiene una estructura monolítica y altamente sismo-resistente.
Figura 4. Iglesia en Onil. Año 1974. Planta de cubiertas. Fernando Higueras
Figura 5. Iglesia en Onil. Año 1974. Secciones. Fernando Higueras
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El tensado de los cables se realizará en varias fases y de este modo se previeron las fases constructivas en la redacción de la Memoria del proyecto por Higueras: “Primero se construirá la zona exterior de ambos pórticos principales dejando las esperas para empalmar el casquete central. A continuación se construirán ambas pasarelas, apoyadas en dichos pórticos, sin desencofrar. En primer lugar se llevará al tensado de los cables rectos de ambas pasarelas. Este tensado no se ha diseñado para compensar las flexiones principales, sino para evitar fisuración y establecer un buen atado constructivo en todo el contorno. La comprensión que actúa sobre las piezas tiene lugar en la línea de su centro de gravedad geométrica. En segundo lugar, y antes de desencofrar las pasarelas, se tensarán los cables de la parte de pórtico construida, hasta alcanzar sus correspondientes tensiones. De esta manera tendrá lugar un descimbrado espontáneo de las pasarelas, pudiendo enseguida retirar la madera aunque dejándolas apeadas. Inmediatamente después se procederá a la construcción del casquete central cuadrado completo, y después al anillo central que forma el lucernario, todo lo cual se dejará sin desencofrar hasta haber tensado los cables que cruza el casquete… Una vez tensados los cables se procederá al enlechado de las vainas, también con procedimientos Barredo… Con objeto de mantener en planta baja la misma sección de pilar que en la planta superior, hemos ido a una solución de hierro hormigonado, embebiendo en los pilares elementos metálicos muy fuertes formados por palastros soldados entre sí aunque con la armadura del pilar pasante”.
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Aproximaciones estructurales. Tres fases 15
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I. Modelo de cálculo
El modelo de cálculo de la estructura de la iglesia explica a traves de una interpretación el comportamiento estructural de la misma. Mediante la herramienta de cype se ha realizado el modelo estructural obteniendo una serie de datos del comportamiento de distintos puntos singulares que se analizarán en particular en el desarrollo del trabajo. Estos analisis comprenderán cálculos de cimentación, vigas, pilares, pórticos, nudos, etc. Daniela Paunache, Aída Luz Pérez y Alba Vílchez
II. Análisis estructural
Esta parte versa sobre el análisis de las cuestiones estructurales que caracterizan el edificio de uso religioso proyectado por Fernando Higueras, tratando de dar una visión global del funcionamiento estructural del edificio que viene dado por cuestiones que intervienen directamente en el diseño del mismo, centrándonos además en diferentes escalas y aproximaciones como la geometría, la sección o las uniones en diferentes puntos de la estructura. Álvaro Bernabeu, Maria Juan y Natalia Moltó
III. Proceso constructivo
El proceso constructivo de la iglesia desarrolla y explica el proceso en que consiste la materialización de la obra desde la exacavación del terreno hasta la culminación e la cubierta focalizando en los encuentros más dificiles de solucionar por la especialización de las técnicas que el propio Fernando Higueras planteó. Las soluciones técnicas más complicadas se encuentran en el postensado de las pasarelas exteriores y en las costillas, vértebras y tabiquillos prefabricadas de formación de la cubierta. Ángel García, Juan Muñoz y Pedro Pignatelli
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Documentaciรณn previa 19
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A continuación se presentan una serie de documentos realizados por el propio arquitecto Fernando Higueras relativos a la parte estructural del edificio, en concreto algunos detalles de los los elementos más sigificativos como pueden ser los nervios con las vértebras de hormigón prefabricado, las costillas que forman la cubierta, el armado de los pilares, la planta de cimentación con las zapatas y las vigas de atado del conjunto y los pórticos que se generan con el conjunto de vigas y pilares del espacio interior de la Iglesia.
Figura 6. Iglesia en Onil. Año 1974. Plano de cimentación. Fernando Higueras
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Figura 7. Iglesia en Onil. Año 1974. Piezas prefabricadas; nervios diagonales y vértebras. Fernando Higueras
Figura 8. Iglesia en Onil. Año 1974. Piezas prefabricadas; tabiquillas. Fernando Higueras
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Figura 9. Iglesia en Onil. Año 1974. Detalles constructivos. Fernando Higueras
Figura 10. Iglesia en Onil. Año 1974. Plano de estructura de Pilares y de Pórticos principales. Fernando Higueras
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Elementos estructurales 25
01. Vigas perimetrales Las vigas perimetrales se sitĂşan en la cubierta del edificio a tres niveles diferentes y encierran, por un lado, los vigas que forman el lucernario central, y por otro las costillas que generan la propia cubierta de la iglesia. Estas vigas actĂşan como anillos cuadrangulares donde los esfuerzos producidos por las cargas se concentran en las esquinas donde son transmitidos al siguiente elemento.
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6,6
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20,2
6
7
6,6
6
6
Como se puede comprobar la planta de la iglesia
0,15
0,3
0,15
cuadrado al que la estructura acompaña y se adapta. La
0,5
está generada compositivamente a partir de un módulo sección de las vigas se puede considerar de gran canto Además su acanaladura en parte inferior y superior
1,8
para darle inercia en el eje donde recibe más carga. cumple no solo una misión estructural y de diseño sino agua pluviales de las cubiertas. En la unión entre vigas se refuerza el encuentro alargando esta acanaladura
0,5
que además sirve para alojar el canalón de recogida de
hasta las esquinas.
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02. Vértebras Las vértebras son un conjunto de piezas prefabricadas de hormigón que se maclan unas con otras para formar un nervio que transmite las cargas desde las esquinas de las vigas perimetrales superiores a las inferiores. Además, en éstas apoyan parte de las costillas que forman la cubierta, lo que hace que se repartan las componentes vertical y horizontal de los esfuerzos a través de ellas.
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5,01
1,49
1,38
1,3
1,22
1,11
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1,07
1,07
1,09
1,13
1,2
1,42
0,33 0,42
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0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,42
0,18
0,27
0,13
0,06
0,42
0,06
0,27
2,1
1,92
1,75
2,02
1,77
1,57
1,55
1,29
1,16
9,2
Las piezas prefabricadas, similares en planta, tienen una altura que varía
en función del lugar de encuentro con las costillas que generan la cubierta. La idea del arquitecto era que, tras construir el nervio se pudieran ir alojando unas armaduras en su interior que se unieran con la armaduras de las vigas perimetrales y posteriormente hormigonar todo el conjunto en el espacio que quedaba libre para dar continuidad a la estructura y que todos los elementos trabajaran a la par. Más adelante en el apartado de Análisis Estructural veremos como finalmente en el conjunto global estos elementos generan una estructura monolítica con el resto de vigas y pilares de los pórticos inferiores.
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03. Costillas Las costillas son unos elementos prefabricados de hormigón paralelos que generan todas las cubiertas del edificio. Actúan como vigas a pequeña escala que quedan soldadas a las vigas perimetrales superiores o a las nervios diagonales de las esquinas y su misión es transmitir las cargas de la propia cubierta hacia los elementos inferiores como vigas, arcos y pilares.
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0,51 7
0,16
0,12
0,4
1,24
0,89
0,52
1,05
1,9
R0,2
1,58
3,82
3,78
3,74
3,68
3,61
3,51
3,39
3,25
3,08
2,89
2,68
,3
2,45
R0
2,19
4,88
0,16
6,7
0,39
R0,2
0,38 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
0,1
Como se puede observar en el despiece de la costilla, ésta tiene una
forma arqueada lo cual consideramos más óptimo a la hora de transmitir las cargas de un extremo a otro ya que trabajaría principalmente a compresión. Esto es importante si pensamos que el elemento esta fabricado únicamente en hormigón, material que trabaja bien a compresión pero no a tracción. Además, para aligerar las piezas, estas cuentan con unas perforaciones en aquellos puntos donde no existirían las hipotéticas líneas de esfuerzo, es decir, sólo existe material en aquellas áreas donde es necesario. Esto en conjunto, sumado al poco espesor que tiene cada costilla, da lugar a unas piezas muy esbeltas que colocadas paralelamente una cerca de otra generan el efecto principal que se tiene de la cubierta desde el interior del edificio.
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04. Arcos interiores Los arcos interiores son otro de los elementos que caracterizan el espacio interior de la iglesia. Su funciĂłn es transmitir las cargas lineales que llegan de las vigas perimetrales superiores hasta los pilares situados en las esquinas, trabajando principalmente a compresiĂłn como ocurrĂa con las costillas superiores.
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7,57
0,86
2
3,51
3,37
3,15
2,81
2,33
3,49 11,6
3,68
19
0,3
0,15
0,15
3,68
1,69
0,92
3,82
0,97
1,95
Estos arcos son uno de los elementos del edificio donde se puede observar
la mano del artista Eusebio Sempere en colaboración con el arquitecto. En este caso se trata de unas serigrafías circulares impresas sobre el propio hormigón que se generarían a partir del propio encofrado ya que los arcos se construyen in situ al contrario de otros elementos. Compositivamente hablando, la unión de los cuatro arcos en planta generan una especie de pechinas sobre las que se levanta la bóveda que es la cubierta. Más adelante veremos como al ser un sistema cerrado los esfuerzos y reacciones que se generan cuando llegan al pilar se compensan con los arcos colindantes, dotando de equilibrio al conjunto.
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05. Apoyos exteriores Estos elementos sirven para apoyar por un lado la pasarela de hormigón exterior y colgar la cubierta de la propia pasarela perimetral. Los apoyos actúan como extensión de las vigas perimetrales ya que además las armaduras de ambas van unidas y transmiten sus cargas sobre los pilares de las esquinas.
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7
6
0,3
6
0,6
7
0,4
1,98
0,9
0,91 0,14
1,02
2,88
0,86 0,14
0,53
0,79
0,15
0,87
1,81
0,15
2,69
0,15
4,13
3,1
Como se puede observar estas vigas de apoyo no tienen una sección
continua sino que son más altas en el encuentro con las vigas perimetrales, por un lado para dar continuidad a la sección desde el punto de vista del diseño, y por otro porque considerando que la pasarela y la cubierta generan una carga puntual en su extremo, se necesita mayor sección en el empotramiento y unión con la viga perimetral para soportar el momento generado.
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06. Pasarelas exteriores El conjunto de pasarela y cubierta exteriores perimetral son los elementos que apoyan sobre los soportes comentados anteriormente y crean un recorrido alrededor del edificio al cual se accede Ăşnicamente desde el interior de la iglesia, adaptĂĄndose a la forma de cruz griega de la planta.
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0,91
0,14
0,73
0,83
0,35
0,55
0,2
0,15
0,14
0,34
0,95
0,34
0,32
2,39
0,32
0,28
2,1
0,28
0,12
0,85
0,82
0,85
0,16
0,16
0,5
0,5
0,87
0,32 0,35
0,2
0,12
Estas pasarelas, estructuralmente hablando, actĂşan como una gran viga
biapoyada o colgada en los soportes de las esquinas, por lo que todas la cargas se transmiten hacia estos puntos extremos. Si observamos la secciĂłn de estos elementos vemos que se trata de una pieza prefabricada, similar a una losa alveolar que por un lado da canto a la viga, y por otro, la aligera, optimizando el material en aquellos puntos donde es necesario por temas de inercia.
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07. Pilares Los pilares del edificio se ubican principalmente en todas las esquinas de la planta, apoyando sobre ellos las vigas perimetrales, los arcos y los apoyos de las pasarelas exteriores. Encontramos tambiĂŠn dos pares de pilares en el sĂłtano sobre los que apoyan el forjado de la plataforma del altar central de la iglesia.
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6,6
6,5
6,6
6,5
6,6
Todos los pilares están alineados en una
retícula hipotética que se corresponde también con las modulaciones que encontramos en la planta. Vemos que el pilar tiene una inusual
0,15
0,3
0,15
sección en forma de asterisco, pero igualmente con doble simetría para resistir mejor los axiles. Además de los esfuerzos vertical de compresión que recibe por parte de los arcos y las vigas perimetrales, también consideramos que las cargas puntuales en los extremos de los apoyos de la pasarela y la cubierta generan un momento en la cabeza de los pilares más exteriores donde van a morir estos elementos.
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08. Graderío El graderío interior de la iglesia es, estructuralmente una escalera de hormigón cuya losa arranca en el forjado superior del sótano y acaba en el cerramiento exterior contrario. Encontramos una doble diferenciación entre la grada de la nave central que gira en torno al altar y la grada de los brazos laterales que es recta.
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0,3
0,9
0,9
0,9
0,9
2,08
9,3
0,4 0,59
0,88
3
0,2
0,26
3
0,86
0,38
0,28
1,34
1,1
1,49
5,76
Como se puede observar en la sección de arriba la parte superior de la
grada está reforzada a mitad de losa con una viga diagonal que transmite parte de los esfuerzos al cerramiento perimetral exterior. Igualmente las cargas se transmiten también hacia el arranque inferior situado en el forjado del sótano.
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09. Sótano El sótano es un volumen semienterrado situado debajo del altar de la iglesia y al cual se accede desde los pasillos perimetrales que rodean el interior de la nave central. Estructuralmente encontramos en él cuatro pilares que soportan el forjado del altar. El espacio está generado por un muro sótano perimetral con cimentación corrida.
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0,3
0,1
0,5
0,15 0,15
0,05
0,9
El muro sótano no solo recibe los esfuerzos del forjado superior y de
parte del graderío, sino que además también tiene que resistir los empujes horizontales del terreno para evitar el vuelco del elemento. Todas las cargas son transmitidas finalmente al terreno a través de la cimentación formada por una zapata corrida en el caso del propio sótano y de zapatas aislada con vigas de atado en el caso del resto de pilares.
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Diagramas estructurales 45
46
0
5
10m.
0
5
10m.
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Anรกlisis estructural 49
01. La estructura en su globalidad Una vez tratado los elementos estructural por separado, a continuación vamos a incidir sobre la estructura del edificio desde una concepción más global de conjunto, que en realidad es como está concebida y como trabajaría, a partir de la unión de los diferentes elementos que la componen y distinguiendo entre la estructura principal y la secundaria.
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En este sentido, y como hemos podido comprobar analizando la
documentación original referida a la estructura del proyecto realizado por Fernando Higueras, podemos distinguir entre:
- Una estructura principal, monolítica, formada por las vigas de canto
perimetrales, los nervios de vértebras, los arcos interiores, los pilares y los apoyos de las pasarelas exteriores que actúan como una prolongación de las vigas perimetrales. En esta ocasión, aunque en la documentación original no esté reflejado así, hemos considerado las vértebras como parte de la estructura principal ya que, durante su construcción las armaduras quedarían embebidas dentro de las armaduras de las vigas perimetrales, y al hormigonar, las propias vértebras harían de encofrado y todo el conjunto quedaría como una sola unidad estructural, al igual que ocurre con el resto de elementos que hemos comentado, y al entrar en carga trabajarían a la par.
- Una estructura secundaria formada por las costillas, las pasarelas
exteriores, el sótano o el graderío interior, que, exceptuando el sótano, se unen a la estructura principal a posteriori de haberse realizado.
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02. La doble simetría
La composición modulada y la doble simetría que presenta tanto en su
planta como su alzado, se ve también reflejada en la estructura del edificio. Este hecho está muy vinculado al comportamiento estructural global del conjunto que hemos comentado previamente. Por un lado esta doble simetría hace que el edificio sea estable conforme a cargas verticales, inducidas principalmente por el peso propio y las variables como la sobrecarga de uso o la nieve, entre otros. Por otro, esto también hace que el comportamiento frente a cargas horizontales como el viento o el sismo sea asimétrico; así pues, frente a un empuje de viento en la cubierta, las costillas del lado de presión estarían a tracción mientras que las del lado opuesto estarían sometidas a compresión.
0
52
5
10m.
Por otro lado, esta doble simetría también influye en el comportamiento
de las cargas y el equilibrio de reacciones en los puntos internos de la estructura. En el caso de los arcos interiores, hemos podido ver anteriomente como toda la carga que es transmitida desde la viga perimetral superior es transmitida por compresión a través del arco hacia los pilares de los extremos, aunque en estos aparezca teóricamente una componente horizontal como consecuencia de la reacción frente a la carga.
La simetría y el hecho de que se cree una serie de arcadas cerradas
en un cuadrado hace que estos esfuerzos se compensen con los que vienen perpendicularmente de los arcos contiguos, creando así un sistema en equilibrio que transmite todas las cargas hasta los pilares.
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03. La sección esbelta
Otro factor importante que determina el comportamiento estructural del
conjunto del edificio es la presencia de la gran pasarela, con su correspondiente cubierta en todo el perímetro exterior de la iglesia. Esta pasarela se apoya, como ya hemos visto anteriormente, sobre los soportes que son la extensión de las vigas perimetrales. Sin entendemos estos soportes junto con las vigas como un todo en la concepción global de la estructura que ya hemos comentado previamente, podemos modelizar una gran viga, biapoyada sobre los pilares intermedios y dos voladizos con una gran carga puntual en el extremo que se correspondería con la propia cubierta.
Este hecho, que normalmente es favorable, cobra una gran importancia
en este caso ya hace que se contrarresten las cargas que aparecen en la parte central de esta viga haciendo que los esfuerzos sean mayoritariamente negativos, siendo el mayor momento en el pilar. Esto permite en el diseño de la estructura que las secciones de las vigas perimetrales sean relativamente pequeñas en comparación con otras estructuras de estas magnitudes.
Aunque el hecho de que haya secciones de este tamaño lleva consigo otros
problemas íntrinsecos como veremos a continuación.
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El hecho de tener una sección de viga de
estas características, de gran canto, hace que por un lado tenga mayor inercia por lo que es capaz de resistir mejor frente al momento flector pero, sin embargo, su esbeltez hace que este elemento trabaje de forma desfavorable frente al pandeo lateral, por el empuje que recibe de las costillas superiores.
Sin embargo, la presencia de costillas
en la parte inferior hace que las vigas queden embebidas entre ambas series de costillas por lo que, de cierto modo, se produce un arriostramiento que evita que ocurra este fenómeno. Además, lo más favorable es que las costillas arriostren a las vigas en la mitad superior donde, según podemos observar en el esquema de la izquierda se produce la compresión de la parte superior desde la fibra neutra de la viga, que es el área más crítica para pandear.
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04. Cercha horizontal
El hecho de que las vigas perimetrales se encuentren formando un
elemento cerrado y cuadrado hace que en los encuentros, es decir, en las esquinas, la rigidez del conjunto sea mayor en contraposición a las zonas centrales de la viga que son más débiles.
En este caso, el empuje de las costillas que generan la cubierta puede
producir un abombamiento de la estructura, precisamente en estas partes más débiles como observamos en la parte inferior. Sin embargo, el hecho de que la cubierta de la pasarela se extienda más allá del perímetro hacia el acceso superior del edificio hace que se cree un apoyo secundario e intermedio sobre la viga perimetral, disminuyendo su longitud de pandeo y evitando su abombamiento.
En la teoría, es como si entre la
viga y la pasarela se creara una viga Vierendeel horizontal que hace que el propio canto de la estructura aumente, favoreciendo su comportamiento.
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05. Encuentro de nervios
Por último, otra idea a destacar del diseño estructural del edificio es el
hecho de que mientras que en la cubierta principal la unión de los nervios entre los dos niveles se produce entre esquina y esquina de la viga perimetral, en las cubiertas anexas, estos nervios se encuentran de esquina a mitad de viga.
Aunque geométricamente esta solución parece que sea la más factible,
estructuralmente no es así ya que se están transmitiendo los esfuerzos a través del eje más débil de la viga. A pesar de esto, al igual que antes, las costillas intermedias que se sitúan entre viga y viga y que apoyan sobre las vértebras de los nervios, absorben también parte de estos esfuerzos.
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Tutor
Antonio MACIÁ Alumnos
Álvaro BERNABEU María JUAN Natalia MOLTÓ
Diseño Avanzado de Estructuras I (2017/2018) Máster en Arquitectura (Universidad de Alicante)
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