Todos los arquitectos hemos puesto cara de ajáquéingenioso cuando nos han contado el sistema de "cálculo" de Gaudí con sus funiculares.
Lo primero que hay que decir es que no es de cálculo, sino de diseño, y lo segundo que no es un sistema, sino un buenoyatúsabeh.
Voy a explicarlo muy someramente, ya que este blog tiene lectores legos en estructuras y la verdad es que el tema es bonito y merece ser contado. (Yo no soy ningún experto, pero me siento capaz de hacerlo).
Para empezar diremos que la piedra tiene una considerable resistencia a compresión pero muy poca a tracción. Y esto si hablamos de un bloque monolítico de piedra, porque si hablamos de una fábrica (es decir, de bloques unidos por algún conglomerante o meramente superpuestos) no tiene ninguna resistencia a tracción.
Con las fábricas de ladrillo ocurre lo mismo: Una interesante resistencia a compresión y una nula (o casi nula) resistencia a tracción.
Las estructuras se suelen comportar de forma compleja y confusa: Una misma viga tiene zonas comprimidas y zonas traccionadas por efecto de la flexión, y también sufre esfuerzos cortantes y a menudo torsiones.
Para que una estructura de piedra o de ladrillo trabajara de manera óptima cada una de sus piezas debería estar comprimida en cada una de sus secciones, sin "contaminarse" con flexiones, torsiones ni cizalladuras. Por todo ello, es muy interesante darle a esa estructura una forma tal que todas las fuerzas que actúan sobre ella se vayan descargando, desplazando y descomponiendo en compresiones puras.
¿Y eso cómo se puede saber? ¿Cómo podemos estar seguros de que la forma de tal arco o la inclinación de tal pilar es la correcta para que sólo sufra compresión?
Pues hay una forma muy ingeniosa: A una cuerda, a un hilo, a un cable o a una tela le pasa lo contrario que a la piedra: sólo tienen resistencia a tracción. Si tiramos para intentar estirar se resistirán, pero si empujamos se arrugan. (Imaginaos un juego de la soga en el que los dos equipos en vez de tirar empujen).
Con esa tontería, a alguien se le ocurrió que podría hacer una estructura de hilos y telas a la que aplicara cargas (pesos). Las cuerdas adquirirían unas formas para resistir esas cargas, o, dicho de otro modo, esas cargas deformarían las cuerdas y las telas de una manera natural, de la única manera que estas podían admitir.
No sé si me estoy explicando bien. Veamos un ejemplo:
Lo que aparece en esa imagen es una maqueta de una estructura que cuelga de un techo. A los centenares y centenares de hilos se les han aplicado centenares y centenares de saquitos con peso (arena, por ejemplo) y esos pesos aplicados han deformado esos hilos. El peso propio de la tela también la ha deformado.
Lo que tenemos con estos juegos son estructuras que trabajan a tracción pura (ya que los hilos y las telas no admiten otra cosa). Si les diéramos la vuelta tendríamos esto:
Es decir: Tendríamos maquetas de edificios cuyas líneas y superficies trabajarían todas a compresión. (Es decir: en la maqueta tengo materiales que sólo trabajan a tracción, pero al invertirla los pesos "caen" hacia arriba. O sea, cambio de signo las cargas y por lo tanto los resultados en tracciones son los mismos, pero en compresiones. Ya que tracción y compresión son efectos de signo contrario).
Fijaos no sólo en los hilos de la foto en color, qué familias de arcos van formando, sino también en los pliegues de la sábana de la foto en blanco y negro: qué arcos y bóvedas.
Solucionado: Copiemos esas formas y tendremos una estructura que trabajará a compresión pura.
Pues hala. Ya os he contado el asunto. ¿A que es bonito?
Pero...
Para empezar diremos que la piedra tiene una considerable resistencia a compresión pero muy poca a tracción. Y esto si hablamos de un bloque monolítico de piedra, porque si hablamos de una fábrica (es decir, de bloques unidos por algún conglomerante o meramente superpuestos) no tiene ninguna resistencia a tracción.
Con las fábricas de ladrillo ocurre lo mismo: Una interesante resistencia a compresión y una nula (o casi nula) resistencia a tracción.
Las estructuras se suelen comportar de forma compleja y confusa: Una misma viga tiene zonas comprimidas y zonas traccionadas por efecto de la flexión, y también sufre esfuerzos cortantes y a menudo torsiones.
Para que una estructura de piedra o de ladrillo trabajara de manera óptima cada una de sus piezas debería estar comprimida en cada una de sus secciones, sin "contaminarse" con flexiones, torsiones ni cizalladuras. Por todo ello, es muy interesante darle a esa estructura una forma tal que todas las fuerzas que actúan sobre ella se vayan descargando, desplazando y descomponiendo en compresiones puras.
¿Y eso cómo se puede saber? ¿Cómo podemos estar seguros de que la forma de tal arco o la inclinación de tal pilar es la correcta para que sólo sufra compresión?
Pues hay una forma muy ingeniosa: A una cuerda, a un hilo, a un cable o a una tela le pasa lo contrario que a la piedra: sólo tienen resistencia a tracción. Si tiramos para intentar estirar se resistirán, pero si empujamos se arrugan. (Imaginaos un juego de la soga en el que los dos equipos en vez de tirar empujen).
Con esa tontería, a alguien se le ocurrió que podría hacer una estructura de hilos y telas a la que aplicara cargas (pesos). Las cuerdas adquirirían unas formas para resistir esas cargas, o, dicho de otro modo, esas cargas deformarían las cuerdas y las telas de una manera natural, de la única manera que estas podían admitir.
No sé si me estoy explicando bien. Veamos un ejemplo:
Lo que aparece en esa imagen es una maqueta de una estructura que cuelga de un techo. A los centenares y centenares de hilos se les han aplicado centenares y centenares de saquitos con peso (arena, por ejemplo) y esos pesos aplicados han deformado esos hilos. El peso propio de la tela también la ha deformado.
(En este ejemplo no hay tela, sino sólo la estructura "de alambre", "en esqueleto")
Lo que tenemos con estos juegos son estructuras que trabajan a tracción pura (ya que los hilos y las telas no admiten otra cosa). Si les diéramos la vuelta tendríamos esto:
Es decir: Tendríamos maquetas de edificios cuyas líneas y superficies trabajarían todas a compresión. (Es decir: en la maqueta tengo materiales que sólo trabajan a tracción, pero al invertirla los pesos "caen" hacia arriba. O sea, cambio de signo las cargas y por lo tanto los resultados en tracciones son los mismos, pero en compresiones. Ya que tracción y compresión son efectos de signo contrario).
Fijaos no sólo en los hilos de la foto en color, qué familias de arcos van formando, sino también en los pliegues de la sábana de la foto en blanco y negro: qué arcos y bóvedas.
Solucionado: Copiemos esas formas y tendremos una estructura que trabajará a compresión pura.
El famoso ejemplo que se pone siempre: La iglesia de la Colonia Güell,
de la que sólo se construyó la cripta, está diseñada con funiculares.
Maqueta de la iglesia de la Colonia Güell.
Pues hala. Ya os he contado el asunto. ¿A que es bonito?
Pero...