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Tens - Mvd 2011 - J.Llorens: LOS DETALLES CONSTRUCTIVOS DE LAS TENSO-ESTRUCTURAS 1
LOS DETALLES CONSTRUCTIVOS DE LAS TENSO ESTRUCTURAS.
José Ignacio de Llorens Duran, Dr. Arquitecto, Escuela de Arquitectura de Barcelona,
España:
ignasi.llorens@upc.edu

El desarrollo reciente de las tenso estructuras
es espectacular. Lo atestiguan, no solamente
sus aplicaciones como elementos de cubierta,
fachada o revestimiento, sino también las
obras que las utilizan como sistema
constructivo principal. De entre los muchos
aspectos que reflejan este desarrollo, pueden
citarse la aparición de nuevos materiales, la
aplicación progresiva de los principios de las
estructuras tensegrity o las grandes
instalaciones propiciadas por los
campeonatos mundiales, los juegos olímpicos
y las exposiciones internacionales, como la
realizada recientemente en Shanghai.
Sin embargo, algunos aspectos básicos son
objeto todavía de investigación, tal como
puede comprobarse en las ponencias que se
presentan a los congresos y la bibliografía
especializada. De entre ellos, los detalles
constructivos no constituyen todavía una
disciplina conocida y bien documentada, a
pesar de que forman parte substancial del
proceso de diseño e influyen mucho en el
resultado final.
En esta ponencia se presenta una
metodología de diseño de los detalles
constructivos de las tenso estructuras, que se
basa en la consideración de los principios que
regulan su comportamiento y el
reconocimiento previo de los requerimientos
que deben satisfacer, tomando en
consideración el contexto y las características
específicas del proyecto del que forman
parte.
En la primera parte de la ponencia se
mencionan estos principios y requerimientos
de proyecto del detalle constructivo y en la
segunda se presenta la tipología ilustrada con
ejemplos concretos situados en su contexto.
No se muestran como soluciones definitivas
universales para recortar y pegar, sino como
referencias informativas que ilustran
soluciones concretas. De este modo se podrá
comprobar si el detalle es adecuado para
aceptarlo, corregirlo o adaptarlo a cada caso
particular, o incluso optar por la elaboración
un detalle original.
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2. El proceso de diseño de las tenso-estructuras
El proceso de diseño de las tenso-estructuras puede resumirse en las fases siguientes:
2.1. Información previa: programa, emplazamiento, dimensiones, límites, materiales y
medios disponibles.
2.2. Anteproyecto: establecimiento de la forma, curvatura y desagüe, características
arquitectónicas, relación con el entorno, puntos de apoyo y anclaje
2.3. Determinación de la forma
2.4. Cálculo estructural. Obtención de tensiones y deformaciones. Dimensionado.
2.5. Estrategia medioambiental, acondicionamiento e instalaciones: iluminación natural y
artificial, acondicionamiento térmico, acondicionamiento acústico, resistencia al fuego,
cableado, energía incorporada, emisiones, residuos.
2.6. Patronaje
2.7. Detalles constructivos
2.8. Especificaciones relativas a los materiales, la puesta en obra, el control y las tolerancias
2.9. Plan de inspecciones y mantenimiento
2.10. Medición y presupuesto.
Aunque el proceso de diseño sigue la secuencia indicada, son necesarias vueltas hacia
atrás para analizar la incidencia de las decisiones que se van adoptando a lo largo del
proceso o modificar las decisiones anteriores si no conducen a resultados aceptables.
Algunos ejemplos de lo primero son las iteraciones necesarias para introducir en el modelo
de cálculo el tamaño y la deformabilidad de las uniones y los refuerzos, así como las
costuras y la dirección de las fibras. Y un ejemplo de lo segundo es la reconsideración a que
suele dar lugar el conocimiento del coste de ejecución.
Obsérvese que los detalles están mencionados en una de las partes del proceso de diseño
pero están vinculados al conjunto del que forman parte y de sus características tales como
el tamaño, la magnitud de los esfuerzos, la dirección de las cargas, la deformabilidad, la
experiencia del proyectista, los materiales, el presupuesto, el estilo o la complejidad.
Puede observarse esta relación analizando casos particulares. A nivel de proyecto, los
detalles están sometidos a sus requerimientos y recíprocamente, cuando la obra está
construida y en servicio, su comportamiento depende a su vez de las características de los
detalles. Puede afirmarse que el detalle constructivo no solamente se deriva del concepto
general, sino que acaba configurándolo.
Por ello, la tipología que se incluye a continuación está ilustrada con ejemplos concretos
situados en su contexto, que no se presentan como modelos, sino como referencias
informativas comentadas. No se trata de utilizarlas para recortar y pegar, sino de estudiar el
conjunto del que forman parte (que se puede encontrar en la bibliografía) y de considerar las
observaciones que se formulan. De este modo se comprobará si el detalle es adecuado, si
se tiene que corregir o adaptar o si es mejor elaborar un detalle original.
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3. Principios y requerimientos de proyecto de los detalles constructivos de las tenso-
estructuras.
Terminal marítima de Alicante. J.Lastra, G.Capellán & R.Miñana, 2003. Aeropuerto de Izmir. I.Sariay, 2006
3.1. Expresión visual: los detalles constructivos quedan a la vista y, junto con la membrana
y los soportes estructurales, forman parte significativa del aspecto de las tenso-estructuras,.
Hay que tener en cuenta tanto la coherencia, homogeneidad, ligereza y sencillez (que no
dependen solamente del peso), como el equilibrio, la proporción y la suavidad de las
transiciones, porque acaban configurando el resultado global. De todo ello se deduce el
estilo formal resultante, que puede oscilar desde la sobriedad, la elegancia, el clasicismo o
el racionalismo, hasta el decorativismo exhibicionista, la “high-tech” e incluso el
deconstructivismo desconcertante, tal como se puede comprobar en los ejemplos que se
presentan a continuación. Hay que tener en cuenta además, que los aspectos visuales no
solamente expresan la forma, sino que también son indicadores de la idoneidad tanto
estructural, como técnica y funcional.
3.2. Requerimientos estructurales: resistencia, redundancia, estabilidad, flexibilidad y
compatibilidad de deformaciones. Se pueden controlar al realizar el análisis de la estructura
siempre que se hayan introducido en el modelo de cálculo.
Esquinas solapadas o cerradas: (izquierda) los cables de borde están articulados y se pueden ajustar, (centro)
no están articulados pero se pueden ajustar, (derecha) están articulados pero no se pueden ajustar.
3.3. Geometría: los recursos resistentes de las tenso-estructuras no se basan solamente en
la resistencia de los materiales, sino que también dependen de la geometría, el pretensado,
y las deformaciones, de manera que las formas tienen que ser funiculares, es decir, tienen
que seguir el recorrido de las cargas. Además, las uniones tienen que permitir a menudo
giros y desplazamientos, no solamente para transmitir las cargas, sino también para aplicar
y mantener del pretensado.
Otras implicaciones geométricas del diseño son la necesidad de prever espacio suficiente
(para que quepan todos los accesorios y se puedan producir las deformaciones y ajustes
necesarios), los cambios de escala, (que no solamente afectan a las dimensiones) y la
necesidad de coordinación (para que las aberturas, distancias, diámetros y espesores se
adapten entre sí).
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3 Capas para mejorar el acondicionamiento térmico y el comportamiento acústico. Aeropuerto de Bangkok:
interior y detalle constructivo. Murphy & Jahn, Arquitectos, W.Sobek, Ingeniero, 2006 (Detail 5/2006)
3.4. Clima, medio ambiente y sostenibilidad: las tenso-estructuras se han utilizado mucho
para instalaciones temporales, por lo que se han cuidado más la estanqueidad y la
durabilidad, (que afectan mucho a las uniones), que las prestaciones térmicas y acústicas.
Sin embargo, en muchas de las aplicaciones recientes, como por ejemplo el aeropuerto de
Bangkok o el Dedmon Centre de Radford, se han empezado a considerar estos aspectos
porque las tenso-estructuras han empezado a competir con la construcción convencional.
Desde el punto de vista medioambiental, las características de las tenso-estructuras son
favorables porque son ligeras y reciclables, (exceptuando en algunos casos la cimentación).
Para ello, las uniones, además de regulables (para facilitar el montaje y mantener el
pretensado), han de ser desmontables, con objeto de facilitar la recuperación. Dice F.Otto
que las membranas atirantadas son los edificios más ecológicos porque pueden desparecer
fácilmente sin dejar rastro.
Anillas (izquierda) y terminales de cable con guardacabos (derecha) auxiliares para el montaje de la cubierta
estacional del castillo de Savonlina, Finlandia.
3.5. Construcción: las tenso-estructuras son estructuras prefabricadas que se montan en
obra. Para ello las uniones se han de poder realizar en obra, aplicando el pretensado y
regulando las tensiones. Algunos de los dispositivos que se requieren son articulaciones
provisionales o definitivas, sujeciones auxiliares, mecanismos regulables y accesibilidad,
que facilitará más adelante el mantenimiento y la deconstrucción. Hay que tener en cuenta
además que, durante las operaciones de montaje, se producen grandes cambios de
geometría que requieren posiciones intermedias.
4. Tipología de los detalles constructivos de las tenso-estructuras
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A partir de la tipología elaborada por J.Monjo (1991) y R.E.Schaeffer (1996), junto con las
experiencias realizadas y la investigación llevada a cabo, se presenta la tipología siguiente:
4.1. Costuras y juntas de taller (cosidas, soldadas) y en obra (encoladas, acordonadas,
empresilladas, soldadas).
El procedimiento tradicional de unir diferentes paños de un tejido es la costura. Se
caracteriza porque transmite las cargas que circulan a través de las fibras, requiere,
perforación de la tela, impermeabilización de la costura y protección del hilo
La tendencia actual consiste en
confeccionar las cubiertas de una sola pieza. La cubierta del acuario de Almuñécar, que se
muestra en esta ponencia, está montada con una sola pieza de 700 m
2
y Matti Orpana ha
realizado en Finlandia una cubierta presostática con una sola pieza de 12.960 m
2
. Sin
embargo, es frecuente que se necesiten juntas en obra para unir las diferentes partes
mediante acordonado, empresillado, soldado o encolado.
Fases del acordonado manual de una junta del circo tradicional. Para realizarla hay que acceder a la cubierta,
pero para deshacerla, basta con separar desde abajo las dos partes y estirar.
La unión tradicional se realizaba acordonando la junta, tal como se sigue haciendo en los
circos. Una solución actual consiste en empresillar la unión con pasamano atornillado. Su
longitud depende de la curvatura de la junta, ya que, con poca curvatura, se pueden utilizar
pasamanos más largos.
Empresillado atornillado de junta a realizar en obra: planta (izquierda), sección (centro). Debe realizarse
estirando los bordes para que el atornillado se realice con la deformación que producirá el pretensado. En caso
contrario, las pletinas atornilladas impedirán que el borde se estire al pretensar y aparecerán arrugas.
Las uniones soldadas en cambio, conectan
indirectamente a las membranas porque la
soldadura se hace entre revestimientos.
Dependen de la adherencia entre el
revestimiento y las fibras, son estancas y
no requieren protección adicional.
Además, se ha comprobado recientemente
que, mientras el comportamiento de las
uniones soldadas es plástico, el de las
costuras es elástico hasta la rotura, por lo
que su capacidad de redistribución de las
tensiones está más limitada.
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4. 2. Bordes perimetrales flexibles (sin refuerzo, reforzados con dobladillo, cinta, cuerda,
cable interior o cable exterior), semi-libres (con elementos de transición) y rígidos (tubo,
perfil, empresillados, canal, guía).
La rigidez de los bordes influye en el estado tensional y la forma de la membrana. Los
bordes flexibles se deforman, con lo que relajan las tensiones aumentando la curvatura.
Al aumentar q aumenta la tracción del cable de borde de T
1
a T
2
por lo que se alarga
2
>
1
,
aumenta la flecha f
2
> f
1
y se reduce el radio R
2
< R
1
, lo cual produce un relajamiento de la
tensión T
3
> T
2
.
Para luces inferiores a 3 o 4 m, el borde flexible de la membrana puede carecer de refuerzo
o bastarle el dobladillo. A partir de 4 m, se refuerza introduciendo un cable o cordón en el
interior del dobladillo o relinga perimetral. La anchura de esta relinga depende del diámetro
del cable o cordón para que el ángulo no supere los 15º con tejidos de poliéster ni los 6º
con fibra de vidrio, para evitar que se despegue. Una alternativa al cable o cordón interior es
la cinta de refuerzo soldada por el exterior o introducida en la relinga perimetral. Las cintas
no son resistentes a los rayos ultravioletas, por lo que tienen que quedar protegidas de la
radiación solar.
Para luces mayores de 6 m, el cable tiene que colocarse en el exterior para que se pueda
deformar independientemente de la relinga perimetral puesto que, para valores altos de la
tensión, las deformaciones son diferentes. En este caso, las fuerzas pasan de la membrana
al cordón perimetral, del cordón perimetral a las presillas, de las presillas a los conectores y
de los conectores al cable exterior.
Bordes flexibles de la cubierta del acuario de
Almuñécar. Están reforzados por un cable
alojado en el interior de la relinga perimetral.
La membrana carece
de refuerzo.
El cable de borde colocado al exterior se
deforma independientemente.
Una alternativa al cable o
cordón es la cinta de
refuerzo cosida a soldada.
El borde se puede reforzar
introduciendo un cable en
la relinga perimetral.
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En el “Grande Bigo” de Génova los conectores al cable exterior son tensores regulables que permiten calibrar la
separación punto por punto (Renzo Piano, Ove Arup & Canobbio, 1991)
Los bordes rígidos se deforman muy poco, por lo que no producen el efecto de
amortiguamiento mencionado de los picos de tensión, debidos por ejemplo a una ráfaga de
viento o la nieve acumulada.
Existen varios procedimientos para resolver de forma continua la unión del borde de la
membrana con un elemento estructural rígido, como por ejemplo un tubo o perfil. El borde se
puede empresillar y atornillar de manera que la tensión se transmita de la membrana al
cordón perimetral, del cordón a la presilla, de la presilla a los tornillos y de los tornillos al
pasamanos, placa, cartela o perfil. Debe tenerse en cuenta que:
a) la perforación de la membrana debe quedar holgada para evitar que se desgarre
b) el cordón debe quedar en contacto a lo largo de toda la presilla para evitar que la
membrana transmita cargas directamente a los tornillos.
c) Las aristas de las presillas y de las placas que vayan a quedar en contacto con la
membrana deben estar redondeadas para evitar cortes.
d) La colocación de las presillas y su atornillado deben realizarse con la membrana estirada,
en la dirección longitudinal del borde.
e) La longitud de las presillas puede variar de 100 a 1000 mm de acuerdo con la curvatura
del borde: a mayor curvatura, menor longitud y viceversa.
f) la separación entre presillas también depende de la curvatura. Debe determinarse de
manera que no se toquen por efecto de la curvatura del borde.
Otro procedimiento de unir continuamente la membrana a un borde rígido es mediante una
guía keder que atrapa al cordón previamente introducido en la relinga perimetral. Un caso
particular de este modo de unión es el de los cojines hinchados de ENFE, como los de la
Allianz Arena de Munich.
Borde atornillado y empresillado
a la placa o perfil estructural.
Borde continuo mediante guía
keder.
Unión continua a perfil rígido de
cojín inflado de ETFE
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4.3. Aristas: lima tesas colgadas, lima tesas apoyadas, lima hoyas atirantadas y lima hoyas
apoyadas.
La cubierta del Acuario de Almuñécar se apoya sobre tres lima tesas formadas por 2 tubos 120 x 5 mm
Cubierta del Polideportivo de Sant Esteve empujada por cuatro lima hoyas formadas por 2 tubos 200 x 8 mm
4.4. Esquinas: exteriores o abiertas y solapadas o cerradas
Pabellón para BMW, Feria de Frankfurt, W.Sobek, (Detail 8/1996). En este pabellón, los
cables de borde transmiten las cargas a los mástiles exteriores mediante terminales de
horquilla. Las cintas de refuerzo estiran la membrana en la dirección del cable, impiden que
se arrugue y transmiten los esfuerzos tangenciales. Obsérvese que ambos (los terminales
de los cables y de las cintas) están articulados a la placa de esquina, que está apoyada y
articulada al mástil exterior.
La membrana se corta formando un sector circular que aloja al mástil exterior y los
accesorios mencionados. Lleva un refuerzo de 1 m hacia el interior. Es conveniente, en
estos casos en los que el “punto” de contacto acaba teniendo unas dimensiones
considerables, introducirlo en el cálculo para valorar su incidencia en las tensiones y la
geometría.
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4.5. Puntos altos y bajos. Las cargas que circulan por la superficie de la membrana se
concentran hasta llegar al punto de unión. Como la tensión superaría fácilmente el valor
admisible, hay que recurrir al ensanchamiento del punto, (que se convierte en un círculo de
mayor o menor diámetro), y al refuerzo de la membrana.
El esfuerzo a transmitir dividido por la tensión admisible de la membrana y por el número de capas proporciona el
valor del perímetro necesario. El traspaso de la carga se realiza a través de un anillo y la conexión se asegura
mediante presillas concéntricas atornilladas (izquierda) o el contacto directo (centro y derecha).
4.6. Placas de anclaje: bases de mástiles y de anclajes. Suele ser favorable que las bases
de los mástiles estén articuladas para facilitar el montaje y para que no transmitan
momentos a la cimentación. Sin embargo, puede interesar en algunos casos, que estén
empotradas.
4.7. Anclajes: activos (pretensados) y pasivos superficiales (estacas, pilotes, pozos,
zapatas, elementos de pantalla, tablestacas, macizos, bolsas, tubos) o profundos (placas,
hélices, perfiles, emparrillados, troncos, barras o macizos).
Placa de anclaje mediante barras inyectadas perforadas en la roca de la tensoestructura del “Baluart de Ses
Voltes”, Palma de Mallorca.
En el “Grande Bigo” de
Génova (izquierda) y los
pétalos del Pabellón de
Venezuela Hannover, 2000
(centro y derecha), las
esquinas obtusas admiten la
continuidad del cable
perimetral. Se simplifica la
unión y se facilita el
pretensado.
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5. El web de detalles constructivos de las tenso-estructuras
http://sites.upc.es/~www-ca1/cat/recerca/tensilestruc/portada.html
El grupo de investigación del autor, del que forman o han formado parte Ll.Bedós,
R.Irigoyen, A.Olmos, D.Peña, N.Rodríguez y E.Vivas, ha elaborado una página web de
detalles constructivos que se encuentra abierta en la dirección indicada. Contiene cuatro
apartados y dos enlaces:
Accesorios: recoge un prontuario de guardacabos, grapas, manguitos, terminales
de cable, grilletes, mosquetones anillas, palomitas y tensores indicando las
dimensiones y resistencia.
Detalles constructivos: costuras y juntas, bordes perimetrales, aristas, esquinas,
puntos altos y bajos y placas de anclaje.
Anclajes: definiciones, características y tipología: anclajes superficiales (estacas,
ganchos, barras inyectadas, pilotes, micropilotes, elementos de pantalla, bloques,
sacos y tuberías) y enterrados (troncos, tubos, perfiles, emparrillados, placas,
flechas, hélices y bloques).
Bibliografía clasificada por temas.
Enlaces de interés
Novedades relativas a cursos, congresos, jornadas, ferias y exposiciones.
Dirección de contacto:
ignasi.llorens@upc.edu
6. Bibliografía
ASCE Standard, 2010: “Tensile Membrane Structures”
E.Bubner, 1997: “Membrane construction”. Connection details”. Druckerei Wehlmann GmbH,
Essen
A.Capasso, 1993. “Le tensostrutture a membrana per l’architettura”. Maggioli Editore, Rimini
Ph.Drew, 2008: “New tent architecture”. Thames & Hudson, London
F.Escrig & J.Sánchez, 2002: “Estructuras en tracción I y II”. “STAR Structural Architecture” nº
5 y 6. Grupo de Investigación Tecnológica de la Arquitectura, ETSAS
Fabric Architecture Sourcebook 2001: “Details”. IFAI, New York
B.Forster & M. Mollaert, ed. 2009. “Arquitectura textil. Guía europea de diseño de las
estructuras superficiales tensadas”. Ed.Munilla-lería, Madrid.
C.G.Huntington, 2004: “The tensioned fabric roof”. ASCE, Reston.
K.M.Koch, 2004: “Membrane Structures”. Prestel, Munich
R.Kronenburg, 1997: “Todd Dalland, Nicholas Goldsmith: softness movement and light”.
Academy Editions, 1997.
J.Llorens, 2005: “Atlas de detalles de la construcción textil”. II Simposio Latinoamericano de
Tenso-estructuras, Caracas, Venezuela.
J.Llorens, 2009: “Detailing“, in “Textile Roofs“. Technische Universität Berlin
J.Monjo, 1991: “Introducción a la arquitectura textil. Cubierta colgadas”. COAM, Madrid
R.E. Schaeffer, 1996: “Tensioned Fabric Structures”. American Society of Civil Engineers,
New York
M.Seidel, 2009: “Tensile Surface Structures. A practical guide to cable and membrane
construction”. Ernst & Son, Berlin
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