Pabellón urbano

El Pabellón urbano de Gante es una estructura de cubierta de acero al aire libre, con una luz de 16 por 40 metros sobre cuatro columnas de hormigón, cuya geometría trapezoidal y girada fue fijada por los arquitectos (Robbrecht en Daem y Marie-José Van Hee) a partir de los edificios históricos circundantes, antes de que el equipo de ingeniería interviniera. Los ingenieros utilizaron Diamonds para diseñar un sistema de arriostramiento frente al viento mediante vigas Vierendeel ocultas, que mantiene todas las cerchas y secciones idénticas para facilitar la construcción, y para dimensionar las cuatro columnas de esquina que también alojan instalaciones técnicas.

El proyecto

«Cada proyecto tiene su propia personalidad. Para el nuevo Pabellón urbano de Gante (una obra maestra arquitectónica diseñada por la asociación Robbrecht en Daem y Marie-José Van Hee), los arquitectos ya habían decidido la forma y las dimensiones generales del pabellón cuando nos incorporamos al proyecto. Como este llamativo edificio se ubica en la plaza entre la Iglesia de San Nicolás, el Belfort y el Ayuntamiento de Gante, esas decisiones se habían tomado a partir de referencias históricas. La longitud y la altura del nuevo pabellón urbano corresponden a las de los edificios históricos circundantes, mientras que sus hastiales reproducen la fachada a dos aguas del vecino Palacio de Justicia «Gedele». Dentro de estas limitaciones ambientales e históricas, trabajamos en estrecha colaboración con los arquitectos para lograr un diseño estructural que diera voz a su lenguaje visual.»

El nuevo pabellón urbano de Gante

Una estructura compleja que respira sencillez

«La estructura de cubierta de acero del Pabellón urbano se apoya en cuatro columnas de hormigón que ofrecen una altura libre de paso de 5,5 metros», explica la ir. arch. Hanne Van Beurden. «El pabellón es una estructura abierta con una planta rectangular de 16 por 40 metros. Las paredes verticales y los planos inclinados de su cubierta están revestidos en todas sus caras con tablones de madera dura, perforados por cientos de tubos de luz natural y cubiertos por fuera con placas de vidrio.

Aunque el conjunto respira sencillez, la estructura de cubierta es bastante compleja. Para empezar, la planta rectangular se compone de dos naves trapezoidales adyacentes. Esto se debe a los dos triángulos isósceles de los hastiales del pabellón. Como estos tienen dimensiones desiguales y están reflejados en diagonal respecto al centro de gravedad de la planta, la limahoya divide la planta en dos partes trapezoidales. Además, ambas cumbreras descienden oblicuamente desde el triángulo más pequeño en un extremo del pabellón hacia el triángulo más grande en el otro extremo, cruzándose entre sí vistas de perfil.

Dar prioridad a la constructibilidad sobre la eficiencia estructural

Como resultado, las cerchas de cubierta son todas ligeramente distintas entre sí. Aun así, nos aseguramos de colocar todas las cerchas a la misma distancia entre ejes y de usar secciones idénticas en todas ellas. Desde un punto de vista estructural, habría sido más sencillo acercar las cerchas entre sí y usar secciones mayores hacia los apoyos para resistir los grandes esfuerzos cortantes. Sin embargo, en consulta con los arquitectos, dimos máxima prioridad a simplificar la ejecución de la obra. Al mantener constante la distancia entre todas las cerchas, por ejemplo, resultó mucho más sencillo lograr un patrón regular de tubos de luz natural en la cubierta. Además, al usar las mismas secciones en todas las cerchas, pudimos conseguir la misma altura entre el suelo y la cubierta en todo el edificio, lo que permitió acabar con suavidad el interior de la cubierta del pabellón con un revestimiento de madera.

El arriostramiento frente al viento con vigas Vierendeel

El nuevo pabellón urbano puede considerarse una estructura de lámina plegada, aunque discreta, apoyada en sus cuatro esquinas. En sentido longitudinal, las superficies verticales e inclinadas de la cubierta se diseñaron como cerchas con una luz total de 40 metros, mientras que ambos hastiales se diseñaron como arcos triarticulados. La principal dificultad en todo esto era garantizar una resistencia suficiente frente a las cargas de viento. Tal como se ha descrito hasta ahora, la estructura del pabellón no es más que un castillo de naipes, con poca o ninguna resistencia de ese tipo. Junto con los arquitectos, exploramos distintas formas de resolver este problema de la manera más invisible posible. Al final, optamos por una solución basada en una serie de vigas Vierendeel horizontales.

Diseñamos estas vigas Vierendeel con perfiles tubulares de acero, y las colocamos a 3 alturas distintas contra las paredes verticales de la cubierta, en cada lado del pabellón. Todas las vigas Vierendeel se integran discretamente en el diseño de la cubierta. Por ejemplo, la altura de los perfiles tubulares no supera los 30 cm. Además, un revestimiento de madera cubre las vigas Vierendeel situadas en la cara inferior de la cubierta, mientras que las demás vigas Vierendeel están pintadas de negro.

Las vigas Vierendeel ayudan a la estructura de cubierta a resistir las cargas de viento. Como se conectan a los bordes superior e inferior de las cerchas en las paredes verticales de la cubierta, estas vigas Vierendeel también evitan el pandeo lateral de los cordones comprimidos de las cerchas longitudinales.

Una filosofía de cálculo: incorporar en el modelo el comportamiento deseado

Todas las cerchas se calcularon con nudos perfectamente articulados. En realidad, esos nudos sí tienen una rigidez limitada. No la hemos tenido en cuenta porque nunca se puede estar seguro de que esté realmente presente en la práctica. Por tanto, las vigas Vierendeel son los únicos elementos del modelo de análisis estructural que aportan resistencia frente a las cargas de viento.

Esta forma de trabajar es típica de cómo construimos nuestros modelos de análisis estructural. Los construimos para reflejar cómo queremos que funcione la estructura, sin contar en absoluto con posibles eventualidades favorables. Por así decirlo, doblamos el diseño estructural a nuestra voluntad, para asegurarnos de que funcione como debe. Nuestro software de cálculo Diamonds encaja muy bien con este enfoque. Es un software muy intuitivo que facilita construir modelos de análisis estructural que ofrecen resultados rápidamente.

Diseñando las cuatro columnas de esquina

Las 4 columnas de hormigón en las esquinas del Pabellón urbano se modelaron como 4 apoyos rígidos en el modelo de cálculo Diamonds de la estructura de cubierta de acero. Las columnas, de 5,5 metros de altura, son bastante robustas y todas incluyen instalaciones técnicas. Por ejemplo, una columna alberga un ascensor, mientras que otra integra el sistema de ventilación del Grand Café situado debajo. Utilizamos Diamonds para diseñar las columnas de hormigón y calcular las cuantías de armadura, con el fin de resistir las cargas verticales y horizontales transmitidas por la estructura de cubierta y de limitar las flechas horizontales en la parte superior.

Como nuestro software de cálculo Diamonds es muy intuitivo de usar, resulta sencillo obtener resultados rápidamente y utilizarlos activamente en nuestras discusiones con los arquitectos. Eso nos ayuda a lograr diseños estructurales que dan voz al lenguaje visual de los arquitectos.