Uno de los símbolos más reconocidos de París y de toda Francia, así como uno de los edificios más famosos del mundo moderno, es la Torre Eiffel. Su construcción comenzó oficialmente en 1887 y finalizó en 1889.
La estructura de celosía de la torre está compuesta por aproximadamente 18.000 componentes de acero, con un peso total superior a las 7.000 toneladas y más de 5.300 planos de diseño. En el momento de su finalización, la Torre Eiffel alcanzaba unos 300 metros de altura, lo que la convirtió en la estructura de celosía más alta del mundo hasta 1930. La creación de la Torre Eiffel marcó el paso definitivo de la era de la madera y la piedra a la era moderna del acero y el hormigón armado.
Este artículo te ayudará a comprender en detalle qué es una estructura de celosía, sus principales características y los tipos típicos de estructuras de este tipo que se aplican en la arquitectura moderna.
Introducción a la estructura de celosía:
Una estructura reticulada de acero o estructura de celosía espacial es un armazón formado por barras conectadas en sus extremos mediante uniones articuladas. Todos los elementos se encuentran en el mismo plano y soportan principalmente fuerzas axiales de tracción o compresión, transfiriendo eficientemente las cargas a través de la estructura. Generalmente, estos miembros están dispuestos en unidades triangulares, ya que la estabilidad inherente del triángulo garantiza la rigidez global del sistema. Sin embargo, también pueden utilizarse otras configuraciones geométricas según el diseño.
Clasificación de las estructuras de celosía:
- Estructura de celosía espacial: se utiliza principalmente en la construcción de edificios de gran luz. Permite enlazar varios trusses entre sí para mantener un sistema tridimensional completo de transmisión de cargas, lo que le otorga una mayor rigidez, amplitud y una distribución más racional de los esfuerzos. Es ideal para edificios industriales y cubiertas de gran envergadura.
- Estructura de celosía espacial de forma especial: es un tipo de estructura de celosía que aparece en proyectos que requieren grandes luces y formas no tradicionales. Además, se utiliza a menudo en diseño arquitectónico para crear formas únicas y efectos estéticos distintivos.
- Estructura tubular de celosía espacial especial: posee alta flexibilidad y adaptabilidad, capaz de satisfacer las necesidades de espacios arquitectónicos complejos. Este tipo de estructura reticulada de acero destaca por su impacto visual y belleza arquitectónica. Permite diseñar edificios de gran luz sin columnas interiores y aumentar el valor artístico del conjunto.
Características de la estructura de celosía:
Una estructura de celosía espacial puede soportar cargas provenientes de múltiples direcciones. A diferencia de una estructura plana, que solo funciona eficazmente dentro de su propio plano, una estructura reticulada de acero distribuye y transmite las cargas verticales y horizontales de manera uniforme a través de sus elementos.
La interacción entre las barras genera un sistema tridimensional estable. Por ejemplo, cuando se aplica una carga desigual, una estructura plana puede sufrir pandeo torsional, mientras que una estructura de celosía espacial resiste mejor este tipo de deformación gracias al efecto de restricción de su malla tridimensional. Además, las estructuras de celosía suelen ser estáticamente indeterminadas, lo que significa que pueden mantener cierta capacidad portante incluso si algunos elementos fallan o presentan daños localizados.
En una estructura de celosía, los elementos soportan principalmente fuerzas axiales —ya sea tracción o compresión— siempre que cumplan los requisitos de resistencia. La forma y dimensiones de las secciones se optimizan según la estabilidad y la capacidad de carga, evitando el desperdicio de material. Estas estructuras ofrecen una utilización espacial flexible y pueden cumplir diversas funciones. En arquitectura, permiten integrar conductos, sistemas de ventilación y otros equipos dentro del propio armazón. Asimismo, pueden cubrir grandes distancias sin soportes intermedios, generando espacios interiores amplios y libres de obstáculos.
Estructura de celosía espacial especial: este tipo de estructura es menos regular que las tradicionales y se diseña en formas geométricas adaptadas a funciones arquitectónicas específicas. Por ejemplo, los techos de ciertos edificios pueden tener formas onduladas, con picos y valles de diferentes tamaños. Esta forma irregular se logra mediante la disposición asimétrica de barras y conexiones especiales entre nodos.
Las estructuras reticuladas de acero de forma especial pueden crear curvas y superficies espaciales complejas, dirigir el flujo del agua de lluvia, curvarse en varias direcciones y formar figuras como paraboloides hiperbólicos o superficies libres que aportan un dinamismo visual al edificio. Al mismo tiempo, las zonas onduladas pueden adaptarse a funciones internas distintas, proporcionando una experiencia espacial diversa a los usuarios.
Debido a su forma irregular, el comportamiento estructural de la estructura de celosía espacial especial es más complejo que el de las estructuras regulares. Su geometría afecta directamente la capacidad de la estructura para resistir cargas horizontales y torsionales.
Estructura tubular de celosía espacial especial: este tipo de estructura no está restringido por la geometría convencional y permite formas libres con giros amplios y torsiones tridimensionales. No es tan monótona como las superficies planas o curvas simples. Su superficie libre puede moldear el espacio con líneas suaves y diseños estructurales variables, ofreciendo una excelente adaptabilidad y capacidad para crear experiencias espaciales dinámicas y variadas.
Debido a la forma irregular de esta estructura tubular de celosía espacial especial, el comportamiento de las fuerzas es más complejo, y la transmisión de cargas no es lineal como en las estructuras convencionales. Sin embargo, durante la fase de diseño, se puede optimizar el uso del material mediante cálculos precisos, aprovechando al máximo la resistencia a tracción y compresión del acero. Al mismo tiempo, los tubos se convierten en la parte más crítica de la estructura reticulada de acero, ya que el mismo material ofrece una mayor rigidez y resistencia que las barras macizas.
Cuando los requisitos estéticos del edificio son elevados, es necesario armonizar la apariencia de los nodos con el conjunto arquitectónico de la forma especial, sin alterar su efecto visual. Por ejemplo, en un edificio con estructura tubular de celosía espacial de diseño único, las uniones pueden ocultarse o decorarse junto a los tubos para integrarse visualmente con las conexiones estructurales.
Museo del Cangrejo Peludo del Lago Yangcheng, 2022
El Museo del Cangrejo Peludo del Lago Yangcheng está ubicado en la ciudad de Suzhou, provincia de Jiangsu. Fue construido por Suzhou Wujiang XTD Steel Structure Engineering Co., Ltd., con un área de construcción aproximada de 4.630 metros cuadrados. Se trata de una estructura de celosía espacial irregular.
Museo del Canal Este de Zhejiang, 2023
El Museo del Canal Este de Zhejiang se encuentra en Shaoxing y fue construido por Suzhou Wujiang XTD Steel Structure Engineering Co., Ltd. Es una estructura reticulada de acero irregular con un área de construcción de aproximadamente 34.000 metros cuadrados.
Ejemplos arquitectónicos de estructuras de celosía:
Pabellón de Maquinaria de la Exposición de París de 1867
El Pabellón de Maquinaria de la Exposición Universal de París fue diseñado por los ingenieros J.B. Krantz y Eiffel, y se completó en 1867. Utilizó tres arcos articulados de acero con estructura de celosía en sección transversal. Contaba con 20 arcos de acero, de 115 metros de ancho y 420 metros de largo, proporcionando un espacio interior excepcionalmente amplio.
Ópera de Sídney, 1973
La Ópera de Sídney fue construida en 1973 por el arquitecto Jørn Utzon. Su forma única consta de tres grandes conchas compuestas por elementos prefabricados de hormigón y estructuras de celosía de acero. Está situada en Sídney, Australia, y es uno de los edificios más representativos del siglo XX.
Edificio Terminal del Aeropuerto Internacional de San Francisco, 2000
El edificio terminal del Aeropuerto Internacional de San Francisco fue diseñado por Skidmore, Owings & Merrill (SOM) y otros equipos colaboradores. El diseño se completó en 1995 y la construcción finalizó en 2000. El tragaluz del edificio se realizó con una estructura de celosía espacial que combina estética moderna y tecnología avanzada de ingeniería.
