Página 1 de 1

El concreto como material estructural Aunque el concreto simple se aplicó exitosamente en centenares de kilómetros de avenidas y pavimentos del imperio romano como en la Vía Apia —aún existente en los alrededores de Roma— su uso más espectacular fue en la cúpula de mayor vano libre de la antigüedad, el Panteón de Roma, con 44 m de luz, cuyo claro libre fue superado solamente en 1912, con la cobertura de un centro de exposiciones en Alemania6. Se trataba de un concreto primitivo, obtenido de la mezcla de cal hidratada con arcilla puzolánica, abundante en la región de Pozzuoli (cerca de Nápoles), que se transformaba en un material durable pero de baja resistencia, comparada con las resistencias actuales.

En el concreto usado en el Panteón, en
Roma, se trata de una mezcla de cal hidratada
con arcilla puzolánica, abundante en la
región de Pozzuoli, que se transformaba
en un material durable pero de baja resistencia,
comparada con las resistencias actuales.

En esa cúpula se utilizó con maestría todo el saber de la época7, contraventeando los esfuerzos horizontales de la base con paredes estables y estructuras de 6 m de largo; el espesor de la cúpula es variable y decreciente desde los apoyos al centro; el concreto tiene densidad variable y decreciente de los apoyos al centro a través del uso de diferentes agregados (calcáreo, carbón, ladrillo, y piedra poma); los moldes son de bronce con cajones tipo “cubetas” para reducir el peso del material y hacer eficiente la densificación y acabado superficial.
Después de esa hazaña estructural, la ingeniería no uso más ese concepto como material estructural en obras importantes y, al parecer, se olvidó ese conocimiento por muchos siglos.

La estructura en concreto armado del Cristo redentor, en el Corcovado, en Río de Janeiro, fue construida in situ en lo alto de la ladera, haciendo uso de pocas partes prefabricadas.

El concreto de la era actual tuvo inicio sólo después de creada la patente del cemento Portland por John Aspdin, en 1824, en Inglaterra. En esos primeros años, lo mismo en Estados Unidos, que en Francia e Inglaterra —las tres naciones más desarrolladas de la época— tuvo poca aplicación significativa, destacándose las patentes de los franceses Joseph-Louis Lambot (en 1855), para construir barcos, y de Joseph Monier para construir contenedores en 1867 (y postes y vigas, en 1878), básicamente en argamasa armada.

A Monier también se acredita el proyecto y la construcción del primer puente de argamasa armada, inaugurado en 1875 en el Castillo de Chazelet.
Valorando el potencial de ese nuevo material estructural, el ingeniero alemán Gustav Adolf Wayss compró la patente de Monier y desarrolló el uso del concreto armado, dando gran impulso a su empresa Wayss & Freytag a partir de 1875, empresa que en los primeros años del siglo XX tuvo gran influencia en Brasil, Uruguay y Argentina, a través de sus filiales. Para 1878, Thaddeus Hyatt, patentó en Estados Unidos el concreto armado y en 1893 construyó el primer edificio en California, pero es más lento que los alemanes y franceses en la transferencia de esta nueva tecnología a los demás países.

En el Siglo XIX, investigadores de la talla de Louis Vicat8, Henry Le Châtelier9, y René Féret10 trataron de hacer ese nuevo material —el concreto de cemento Port land— más conocido y más confiable, dando como resultando un gran interés en su uso generalizado en estructuras. Por su parte, con la base teórica y experimental sobre la confiabilidad de este nuevo material estructural, garantizado por ese y otros investigadores, y disponiendo de un producto industrializado, el constructor francés François Hennebique, desarrolló el sistema y obtuvo una patente, en 1892, para el proyecto y la construcción de edificios con base en el nuevo proceso constructivo bautizado por él como béton armé (concreto armado).

Hennebique —quien también proyectó y construyó el primer puente de concreto armado en Châtellerault, en 1899— demostró que había resuelto los problemas de uniones y amarres entre las vigas, pilares y losas. Para demostrar las ventajas y seguridad de este nuevo sistema constructivo, proyectó y construyó el primer edificio totalmente de concreto armado, con pilones, vigas, y losas, sistema similar al que hoy se practica en todo el mundo. Además, demostró que era posible, seguro y durable, sustituir las paredes soportantes por paredes de protección, y los pisos metálicos o de madera por losas de concreto armado, inaugurando en 1901 un edificio de 7 pisos en donde sentó su residencia y oficina de negocios

Su descubrimiento representa una tercera revolución, tan impresionante en la forma de proyectar y construir estructuras que, en apenas una década, su empresa construyó más de 7,000 edificios y construyó 62 oficinas esparcidas en las principales ciudades de los cuatro principales continentes de la época: Europa, América, África y Asia. El principal slogan de su negocio era: “Nunca más un riesgo de incendio”.
Gracias a los métodos de cálculo desarrollados por Möersch y Köenen en Alemania, y Coignet y Hennebique en Francia, en 1903, en Suiza y Alemania se publican las dos primeras normas de proyecto y ejecución de estructuras de concreto armado, seguidas por Francia en 1906, por Inglaterra en 1907, y por Estados Unidos en 1910.

En Brasil se publicó la primera norma en 193111 después de haber proyectado e impuesto dos récords mundiales de altura, los edificios A Noite, en Río de Janeiro y el Martinelli, en Sao Paulo, ambos a fines de la década de los veinte, con más de 100 m de altura. Un poco antes —a mediados de la década de los veinte— el Palacio Salvo, en Montevideo, por primera vez alcanzó los 100 m de altura y pudo ser considerado el primer rascacielos de concreto armado en el mundo. A principios de la década siguiente, el rascacielos Kavanah, en Buenos Aires, alcanza la impresionante altura de más de 120 m en 1935 pasando a ser el edificio de concreto más alto del mundo.

Las cuatro grandes marcas de la evolución de las estructuras El concreto armado fue para Brasil, Argentina, Uruguay y otros países —en los cuales no existía industria siderúrgica capaz de producir perfiles estructurales— el más importante material estructural de construcción civil de la primera mitad del siglo XX, y continúa así hasta ahora.
En 1928, en Francia, Eugène Freyssinet12 insertó su nombre en la historia al patentar el concreto presforzado que dio un enorme impulso al uso de las estructuras de concreto, no solamente para edificios, haciendo posible las losas planas, sino también para puentes, posibilitando procesos constructivos tan atrevidos con equilibrios sucesivos para vencer grandes claros sin necesidad de apoyos.
En ese corto tiempo, el proyecto de estructuras había cambiado radicalmente. Ya no eran necesarios los arcos y bóvedas para vencer los claros, ni apoyos tradicionales, ni varios materiales sobrepuestos, ni paredes estructurales para soportar cargas; bastaban pilones, vigas y losas de concreto. Cabe recordar que data de esta época el proyecto de construcción de la estatua de Cristo redentor, en Río de Janeiro, situada sobre el Corcovado.
El proyecto estructural fue del ingeniero brasileño Heitor da Silva Costa con la colaboración de Albert Caquot, reconocido proyectista estructural francés. Para el diseño artístico, contó con la colaboración del artista plástico brasileño Carlos Oswald y del polaco Maximillien Paul Landowski, quien era un reconocido escultor en Francia. La estructura en concreto armado fue construida in situ en lo alto de la ladera, haciendo
uso de pocas partes prefabricadas.

Los sacos de cemento, arena, armaduras, cimbras, moldes, además del agua y del revestimiento final en piedra jabón, se subieron a repecho por las vías del pequeño tren de Corcovado, construido por don Pedro II. Inaugurado el 12 de octubre de 1931, el Cristo Redentor es considerado Patrimonio de la humanidad desde 1937 y santuario católico desde 2006. Hoy, con 76 años de edad, su estructura ha requerido apenas dos intervenciones para mantenimiento realizadas en las décadas de los ochenta y noventa, y que la caracteriza como de ejemplo de vida útil.
Por otro lado, la construcción civil de edificios en los países desarrollados ha usado intensivamente del acero estructural. Fue notable el desarrollo de la ingeniería de estructuras metálicas. En la misma época, en 1931, se inauguraba el Empire State Building, en Nueva York, con 383 m de altura, sorprendiendo a la ingeniería mundial y colocándose como el gran símbolo de poder y desarrollo de la civilización norteamericana. Conviene subrayar que durante los primeros noventa años del siglo XX, las estructuras metálicas para edificios altos prevalecieron sobre las de concreto, habiendo cambios solamente a finales de la década de los noventa.

La supremacía del concreto
En 1976, la ingeniería canadiense impresionó al mundo con la construcción —en tiempo récord— de la CN Tower, hoy perteneciente a la CLR Real Estate Canada Lands Company; hecha en concreto presforzado y con 555 m de altura, está considerada hasta ahora la más alta estructura construida por el hombre, gracias a la osadía del arquitecto John Andrews y dos ingenieros proyectistas de NCK Engineering.
Otra marca de la ingeniería del concreto actual es el edificio que introdujo el estilo constructivo high-tech, inaugurado por los franceses en 1990: el gran arco de La Defense, en las cercanías de París, construido con concreto de alto desempeño. Fue proyectado utilizando en gran parte el concreto estructural presforzado, por los arquitectos Johann Otto von Spreckelsen y Paul Andreu.
En 1997, en Kuala Lumpur, Malasia, se dio un paso enorme en dirección de la cuarta revolución en el arte de proyectar y construir estructuras, con la construcción de las torres Petronas, en concreto de alto desempeño y con 452 m de altura, superando la estructura metálica de la torre Sears, en esa época la más alta estructura de un edificio en el mundo, situada en Chicago.
Con el proyecto arquitectónico de Cesar Pelli y el proyecto estructural de la firma americana Thornton Tomasseti, esa obra emblemática puede ser considerada parteaguas, pues a partir de ese periodo el mundo de las estructuras de edificios altos adopta definitivamente el concreto de alto desempeño como su principal protagonista.
De acuerdo con los inventarios del Council on Tall Buildings and Urban Habitat, relatados por Gilberto do Valle en el 48° Congreso Brasileño del Concreto (Río de Janeiro, 2006), existen cinco nuevos edificios con altura superior a los 450 m, entre ellos: el edificio Taipei 101 Shangai World Financial Centre, en Taiwan, inaugurado en 2004, con 509 m de altura, construido con estructura mixta de acero y concreto de alto desempeño.
En los últimos 10 años, a partir de la construcción de las Torres Petronas (1997), hay 36 nuevos edificios con altura superior a los 300 m —que es el nuevo criterio para considerarse un rascacielos— que ya fueron
construidos o están en construcción en el mundo. De ese total, trece son estructuras de concreto, incluyendo el más alto del mundo —actualmente en construcción en los Emiratos Árabes Unidos— denominado Burg (torre) Dubai, con una altura probable de 750 m, y que será inaugurado en 2008. De los 36 citados, otros 19 son en estructura mixta de concreto y acero, y sólo cuatro son estructuras enteramente de acero.

Conclusiones y perspectivas futuras
En 100 años, el concreto, “vital construction material” (material vital de construcción), según el ACBM, superó todos los límites y fronteras del conocimiento en ingeniería de proyectos y de construcción. Se trata del más nuevo material de construcción estructural descubierto por la ingeniería, el cual todavía se encuentra en franca evolución, no siendo posible prever su futuro ni definir sus límites.
La historia reciente ha demostrado que aún vale la pena investigar, proyectar, dosificar y construir, buscando siempre obtener más provecho de ese versátil material de construcción, explorando su elevado desempeño y usándolo correctamente desde el punto de vista de la protección ambiental y de sustentabilidad.
En la última década, muchas empresas y proyectistas del mundo —a veces sin estar plenamente conscientes— han sacado provecho de las nuevas tecnologías desarrolladas por los grandes centros de investigación y desarrollo en concreto, como el ACBM y el FHWA en los Estados Unidos, el Béton Canadá, en Canadá, y muchos otros en Europa, Asia y Australia. Tan sólo en Brasil, hay cerca de 130 Centros de Investigación y Desarrollo en concreto registrados en el sistema de ciencia y tecnología del país.
Las investigaciones, estudios y experimentos en esos centros generan tranquilidad y seguridad en los proyectistas, constructores y usuarios que, cada vez más, vienen prefiriendo esa opción revolucionaria de construcción de estructuras, encontrando mucho material de consulta y soporte para sus proyectos y alternativas de construcción. Investigación, conocimiento, confianza, y permanente transferencia de tecnología, son los pilares de sustentación del creciente y pujante mercado de las estructuras de concreto en el mundo actual.

Referencias
6 Lepik, Andrés, Sky Scrapers, Nueva York, Prestel publishing, 2004.
7 Concreto. Ensino, pesquisas e realizaçoes, ed.G.C. Isaia, Sao Paulo, Instituto Brasileño del Concreto, IBRACON, 2005, p. 01-43.
8 Louis Vicat (1786-1961) fue un ingeniero francés, inventor del cemento artificial. Se graduó en la École Polytechnique en 1804 y en la École des Ponts et Chaussées en Vicat estudió el fraguado de morteros e inventó nuevos cementos artificiales (white gold) en 1817. El material fue popular, pero fue sustituido por el cemento Portland. También inventó la aguja Vicat que aún está en uso para la determinación del tiempo de fraguado de los concretos y los cementos. Fue miembro de la Académie de Sciences de París. Cfr. www.wikipedia.org.
9 Henry Louis Le Chatelier (1850-1936).Químico francés. Fue ingeniero consultor para una compañía de cemento, la Societé des Chaux et Ciments Pavin de Lafarge.Su tesis doctoral en 1887 fue dedicada al tema de los morteros: Investigaciones experimentales sobre la constitución de los morteros hidráulicos. Le Chatelier fue electo a la Academia de Ciencias de París, en 1907. Cfr. www.wikipedia.org. Para mayor información sobre este personaje, consultar el artículo “Recordando a un genio”, de Juan Luis Cottier Caviedes, en Construcción y tecnologia, de febrero de 2007 (Nota del editor).
10 René Ferét fue jefe del Laboratorio de Puentes y carreteras; en 1892 formuló la ley fundamental que relaciona la resistencia a compresión de las argamasas con su compactación. (Helene, Paulo, Terzian, Paulo, Manual de dosagem e controle dos concretos de cimento Portland, Sao Paulo, PINI, 1993-350 p.
11 Helene, Paulo, Terzian, Paulo, Manual de dosagem e controle dos concretos de cimento Portland, Sau Paulo, PINI, 1993, 350 p.
12 Eugène Freyssinet (1879-1962) fue un ingeniero estructural y civil francés. Trabajó en la École Nationale des Ponts et Chaussées en París, en donde diseñó varios puentes hasta la Primera Guerra Mundial. Su más significativo puente —de los primeros que construyó— fue el de Le Veurdure, de tres claros, cerca de Vichy, construido en 1911. En ese tiempo, los claros de 72.5 m eran los más largos construidos hasta entonces. La propuesta de Freyssinet era para tres claros de armaduras de concreto reforzado, y resultó significativamente menos costoso que el diseño de arcos de mampostería estándar. El diseño utilizó gatos para elevar y conectar los arcos, introduciendo efectivamente un elemento de presfuerzo. El puente también permitió a Freyssinet descubrir el fenómeno de fluencia en el concreto, por el que el concreto se deforma con el tiempo cuando se coloca bajo esfuerzo.
Él diseñó varios trechos grandes de cascarón delgado, incluyendo hangares para aviones en Orly. También construyó barcos de carga con concreto. Obtuvo una patente para el concreto presfozado en 1928. Cfr. www.wikipedia.org.