Estructura laminar

L'estructura laminar del TWA Flight Center del Aeroport Internacional John F. Kennedy de Nova York, dissenyat per Eero Saarinen.

Una estructura laminar, també coneguda com a clafoll estructural, és un tipo d'element estructural que es caracterisa per ser un sòlit tridimensional la gruixa del qual és molt menut en comparació a les seues atres dimensions i, en térmens estructurals, perque resistix les càrregues exteriors i les generades pel seu propi pes per mig d'esforços normals de compressió i/o tracció i tangencials, uniformes en la gruixa de la superfície.

La seua eficiència es deu a la seua curvatura, per lo que poden presentar una gran resistència en economia de secció, material i pes. Són les més eficients des del punt de vista estructural, permetent grans llums sense soports interns, creant aixina un interior espacioso i sense obstrucció. Estos elements, típicament curvos, poden ser combinats per a compondre grans estructures. Entre les aplicacions típiques d'este tipo d'estructures es troben els fuselages de les aeronaus, els caixcos dels barcos i les cobertes de grans edificis.

Encara que les primeres estructures laminares varen ser construïdes per civilisacions com la egipcíaca, la asiria o la romana, el desenroll de les estructures laminares modernes es va produir a partir dels anys vint del sigle xx i es va deure a la fascinació per un nou material, el formigó armat, i a la necessitat de cobrir grans llums de forma econòmica. Félix Candela en Mèxic, Eduardo Torroja Miret en Espanya, Eladio Dieste en Uruguay, Franz Dischinger i Ulrich Finsterwalde en Alemània, Heinz Isler en Suïssa, Anton Tedesko en Estats Units i Pier Luigi Nervi en Itàlia varen ser alguns dels pioners en la construcció d'este tipo d'estructures.

Comportament estructural

La principal diferència entre una estructura laminar i una llosa o forjat és que, sense tensió, l'estructura laminar té curvatura mentres que la llosa és plana. La tensió en una estructura laminar és causada principalment per forces coplanares, pero pot haver forces secundàries que resulten de deformacions de flexión. Mentres que una llosa plana actua de manera similar a un voltó en forces de flexión i tensió tallant, les estructures laminares són anàlogues a un cable, que resistix les càrregues per mig d'esforços de tensió. No obstant, l'estructura laminar ideal deu ser capaç de desenrollar tant tensió com compressió.

Essencialment, una estructura laminar es pot obtindre a partir d'una llosa o forjat de dos maneres: deformant-la fins a transformar-la en una superfície de curvatura simple o doble, o aplicant càrregues coplanares a la llosa d'intensitat suficient.

Les estructures laminares resistixen grans càrregues de compressió distribuïdes uniformemente per la seua superfície; no obstant, per la seua escassa gruixa, tenen poca resistència a la tensió i no deuen rebre càrregues concentrades. La distribució de càrregues en la superfície és conseqüència del pes de l'estructura, el revestiment i la força del vent.

El seu comportament estructural es dividix en dos: la teoria de la membrana i la teoria de la flexión. En la primera, es considera la resistència de la membrana, lo que té com a conseqüència restriccions sobre les forces normals i els esforços tallants. En la segona, es considera la flexión que resulta de la curvatura de l'estructura, lo que dona lloc a restriccions sobre els moments, esforços normals i esforços tallants. En els proyectes d'estructures laminares, es deu prestar una atenció especial als soports, ya que en estes zones poden produir-se importants exigències de flexión.

Tipos

Segons el material, els tipos més populars d'estructures laminares són:

• Estructures laminares de formigó, a voltes construïdes com a cúpules monolítiques, bandes tensades o paraboloides hiperbòlics.
• Estructures laminares de celosía, a sovint en la forma d'una cúpula geodèsica o una estructura hiperboloide.
• Estructures de membrana, entre les que es troben les estructures textils i atres estructures tensades, les cúpules de cables i les estructures inflables.

• Alguns tipos d'estructures laminares.
• 
  Coberta d'accés al Pabelló de Portugal en la Expo '98 (Álvaro Siza, 1998), eixemple de banda tensada.
• 
  El Gran Atri del Museu Britànic de Londres, en una coberta laminar de celosía dissenyada per Buro Happold i Norman Foster.
• 
  La cúpula geodèsica de la Biosphère de Montreal, de Richard Buckminster Fuller (1967).
• 
  El Estadi Olímpic de Munich de Frei Otto (1972) és un dels eixemples clars d'us d'estructures textils.

Segons la seua curvatura, les superfícies es poden classificar en:

• Superfícies de curvatura simple o desarrollables. Són aquelles en les que la curvatura en qualsevol punt és del mateix signe en totes les direccions, llevat en una d'elles (la recta generatriz), en que val zero, per eixemple, els cilindres i els cons.

• Superfícies de curvatura doble, que a la seua volta es subdividen en:
  • Sinclásticas. Són aquelles en les que la curvatura en qualsevol punt és del mateix signe en totes les direccions, per eixemple, la cúpula (esfera), el paraboloide elíptic, el elipsoide o el hiperboloide de dos fulls.
  • Anticlásticas. Són aquelles en les que la curvatura en un punt és positiva en algunes direccions i negativa en unes atres, per eixemple, el paraboloide hiperbòlic, el conoide o el hiperboloide d'un full.

Els paraboloides hiperbòlics i els hiperboloide formen un grup particular dins de les estructures anticlásticas, degut a que presenten, ademés d'una forma eficient per a soportar la càrrega, una relativa facilitat de construcció: l'encofrat per a estes superfícies es pot fabricar principalment en taules rectes de fusta ya que constituïxen superfícies reglades. Per esta raó, la majoria de les estructures laminares de Félix Candela, aixina com moltes atres dissenyades per atres ingeniers, es basen en paraboloides hiperbòlics.

• Algunes de les formes que poden adoptar les estructures laminares.
• 
  Volta cilíndrica: El Großmarkthalle de Fráncfort del Meno, 1928.
• Cúpula: El Mercat d'Abasts d'Algecires, 1935.
  Cúpula: El Mercat d'Abasts d'Algecires, 1935.
• Paraboloide hiperbòlic: El Pabelló dels Rajos Còsmics de Félix Candela en Ciutat de Mèxic, 1951.
  Paraboloide hiperbòlic: El Pabelló dels Rajos Còsmics de Félix Candela en Ciutat de Mèxic, 1951.
• Paraboloide hiperbòlic: La capella de La nostra Senyora de la Soletat del Altillo de Félix Candela, 1955.
  Paraboloide hiperbòlic: La capella de La nostra Senyora de la Soletat del Altillo de Félix Candela, 1955.