Oriol Palou és consultor d’estructures. Aquests professionals, força desconeguts pel gran públic, estan especialitzats en determinar com suportarà les càrregues el disseny d’un determinat edifici. En aquesta entrevista, l’Oriol ens desvetllarà els secrets de l’ofici i ens ajudarà a comprendre què són i com funcionen les estructures arquitectòniques d’acer.

  • Què és el càlcul d’estructures, quins professionals el realitzen i amb quin objectiu?

Els consultors d’estructures ens dediquem a determinar, a partir d’un disseny de l’edifici, com aquest suportarà les càrregues.

Agraeixo la pregunta, ja que és una oportunitat de fer visible una figura que massa sovint queda amagada darrere els arquitectes, dels quals, sense desmerèixer-los l’autoria dels projectes, moltes vegades se’n parla de manera exclusiva, mancant destacar altres tècnics i professionals que participem del projecte, entre els quals és clau qui dissenya l’estructura, la part que permet a l’edifici aguantar-se.

L’objectiu de la nostra feina és assessorar a altres  professionals (arquitectes, enginyers, aparelladors, constructors, etc), sobre els punts clau de l’estructura de l’edifici. No pot existir un bon edifici sense una estructura ben pensada, que respongui als requeriments funcionals del disseny.

Per entendre la nostra especialitat podem utilitzar el símil de la medicina: hi ha metges generalistes (sovint són metges de capçalera) i una sèrie d’especialitats, que han de cooperar de manera tranversal: quan un metge generalista es troba amb un traumatisme, si bé sap en línies generals de què es tracta i quin tipus de tractament cal aplicar, remet al pacient a un traumatòleg que sabrà els detalls del diagnòstic i del tractament, entre d’altres coses perquè ho ha estudiat de manera particular, té experiència, i està al corrent dels avenços de la seva especialitat. De manera similar, quan l’arquitecte generalista ha de definir com serà l’estructura de l’edifici, tot i tenir els criteris generals de com s’ha de suportar, acostuma a recórrer a un consultor d’estructures per què desenvolupi aquesta part dels projecte.

Aritmòmetre ideat per Thomas Xavier de Colmar i fabricat l’any 1888 a França per Louis Payen. Es tracta d’una de les primeres calculadores mecàniques emprades, a finals del segle XIX, per realitzar càlculs d’enginyeriai altres aplicacions (Font: Departament de col·leccions del mNACTEC)

Per això som consultors: perquè assessorem en base a la nostra formació i experiència i, tot i que disposem d’un munt d’eines (teories, normatives, programes de càlcul, eines d’inspecció, …), la més important és el sentit comú, com en tots els camps de la ciència i la tècnica.

Així, el nom “calculista” no ens agrada massa, ja que el càlcul és només una de les eines que utilitzem, i en definitiva, els càlculs massius i repetitius no els fem nosaltres: avui dia comptem amb màquines meravelloses que els fan molt ràpid i sense errors.

Aquestes tasques, les podem fer arquitectes, enginyers, o altres professionals.

No puc acabar de respondre aquesta pregunta sense fer esment de l’Associació de Consultors d’Estructures, creada fa més de 30 anys per un grup de consultors amb voluntat de dignificar la professió. Des de llavors, s’ha fet molta feina que ha situat la professió al mapa del món de la construcció, no només a Catalunya, sinó que en molts aspectes s’han traspassat fronteres.

L’objectiu de la nostra feina és assessorar a altres  professionals (arquitectes, enginyers, aparelladors, constructors, etc), sobre els punts clau de l’estructura de l’edifici. No pot existir un bon edifici sense una estructura ben pensada, que respongui als requeriments funcionals del disseny.

  • Quines característiques te una estructura metàl·lica i què la diferencia d’una de fusta o de pedra? 

Abans de respondre, crec que cal matissar de quins metalls estem parlant. En construcció d’edificis se n’utilitzen molts, però el material més usat en estructures és l’acer. Per tant, parlarem de les característiques d’aquest material.

Estructura d’acer unida amb soldadura

Dit això, val la pena recordar que l’acer es va començar a utilitzar com a material de construcció a inicis del segle XX, i per tant, juntament amb e formigó, és relativament nou, si considerem que l’ésser humà construeix estructures més o menys complexes des que es va fer sedentari, fa uns 10.000 anys.

La resistència de l’acer és molt elevada. Per fer-nos una idea, té una resistència a la tracció (estirament), de l’ordre de 20 vegades la de la fusta, material natural que ha evolucionat per suportar traccions, i 100 vegades la del formigó, material artificial que també suporta traccions amb l’ajuda de l’acer en forma de barres que es disposa al seu interior.

Com a derivada de la seva elevada resistència, les estructures metàl·liques son en general molt més lleugeres que la resta de les habitualment utilitzades, especialment que les estructures pètries o de maons.

Estructura d’acer amb sistema d’unió cargolat

L’elasticitat permet que els elements formats per acer absorbeixin certa energia provinent de les accions externes sense trencar-se. El que fan és deformar-se (en general de manera elàstica, és a dir: quan desapareix l’acció, la peça torna a la seva posició original), o bé plastificant-se (al desaparèixer la càrrega queda certa deformació), però en general, amb una gran capacitat d’adaptar-se a les càrregues, el qual el converteix en un material bastant elàstic, i també dúctil.

La ductilitat de l’acer és una qualitat que li confereix un grau de seguretat que pocs materials habitualment emprats en construcció poden complir, ja que consisteix en adaptar-se a les càrregues, amb importants deformacions abans d’arribar al trencament.

L’acer té una altra peculiaritat: és soldable, fet que ha estat utilitzar de manera extensa en la majoria d’estructures d’acer durant dècades. Així mateix, s’utilitza tant aquest sistema d’unió [soldadura] com les unions cargolades, les quals cada cop son més habituals en el nostre entorn. Aquests sistemes d’unió tenen grans avantatges, especialment pel que fa a control de qualitat, ja que les unions acostumen a ser els punts més delicats de les estructures d’acer.

A banda, l’acer té una característica que el diferencia de la fusta o la pedra, i és que és modelable, se li pot donar forma, ja sigui amb motlles, o per un sistema molt utilitzat que s’anomena laminació, i que consisteix en fer passar el material fos (es fon a 1500ºC), per uns capçals que tenen una forma determinada de manera que el que en surt té aquesta forma. Seria, si se’m permet la broma, com fer espaguetis, però molt més rígids i no comestibles, encara que siguin rics en ferro.

Finalment, com a característica favorable d’aquest material cal esmentar la seva reciclabilitat, especialment si s’utilitzen unions cargolades (només cal descargolar-les per revertir el procés de muntatge i obtenir barres simples que poden ser utilitzades en un altre lloc). Com que es tracta d’una matèria prima provinent de minerals, el mercat valora el fet que sigui reciclable, fins al punt que aproximadament la meitat de l’acer que utilitzem avui dia prové del reciclatge.

Perfils d’acer laminats

La durabilitat en general és un aspecte negatiu en les estructures metàl·liques, ja que els metalls son un derivat de minerals que son a les pedres, que l’ésser humà ha après a obtenir des de fa mil·lennis; però aquests materials tendeixen a tornar al seu estat original, i això es tradueix en general en l’oxidació, que afecta de manera inevitable als elements metàl·lics. Per contrarestar-ho s’utilitzen diferents estratègies químiques i físiques, com l’alteració de la seva composició per fer-lo menys oxidable, o bé capes superficials que protegeixen relativament d’aquesta oxidació.

Així mateix, val a dir que en general tots els materials que s’utilitzen en la construcció d’estructures son vulnerables per l’efecte de l’aigua o la humitat, malgrat es podria dir que l’acer i la fusta són els que surten més malparats en aquest sentit.

  • Les persones profanes, com jo, associem els arquitectes –i els antics mestres d’obra– al disseny d’edificis i a la direcció d’obra, i els imaginem redactant projectes i dibuixant plànols –amb un llapis, un regle i un compàs. En canvi, no sabem què fan –i què feien– els enginyers d’estructures ni amb quines eines treballen –i treballaven!– …. ens en pot fer cinc cèntims?

Les obres antigues que han arribat als nostres dies no es van calcular. Van ser dissenyades belles i es van construir bé (segons paraules d’Antonio José Mas-Guindal). Fins la Il·lustració, els edificis es van construir segons el mètode de l’assaig error, sense càlculs. El “magister operis”, tal com menciones, era qui s’encarregava de dissenyar els edificis, conjugant construcció, ofici, mecànica i bellesa.

Model de càlcul d’una estructura (vegeu la imatge següent)

Per tant, abans de la il·lustració, podem afirmar que no hi havia una figura de l’arquitecte o l’enginyer que concebís les estructures. Era el mestre d’obres qui, en base a l’experiència acumulada per totes les generacions precedents, i al seu ofici que normalment aprenia treballant a la vora d’un mestre, prenia les decisions que considerava encertades. Val a dir que, pràcticament la única norma “científica“ que s’utilitzava aleshores, era la proporció. Malgrat no sigui un llibre tècnic, recomano llegir el famós “The Pillars of Earth”, de Ken Follet, per entendre de manera novel·lesca com era aquest ofici de mestre d’obres en l’era pre-científica.

Estructura d’acer construïda d’acord amb el model de càlcul definit a la imatge anterior

A partir de la Il·lustració (segle XVIII), es van anar establint les teories científiques racionalistes, que van pretendre ordenar el món, entendre’l, i aplicar aquest coneixement per treure profit de manera quantificable. La construcció es va nodrir d’aquest corrent científic, teoritzador, de manera que, durant un parell de segles, es va desenvolupar el cos científic que ha evolucionat fins a l’actualitat, i el qual permet preveure, fins a cert punt, com es comportaran els elements que configuren l’edifici.

Es van establir les teories d’Elasticitat i Resistència de Materials. Un munt de teòrics de diferents llocs del món va desenvolupar teories aplicades al materials que s’utilitzaven en la construcció d’estructures: acer i formigó.

Actualment, tenim un munt d’eines que ens faciliten els càlculs: programes de càlcul, de disseny, de representació, etc. I així és com treballem en l’actualitat: davant d’una estructura a dissenyar, un cop estudiats els tipus d’elements a estudiar i l’objectiu de l’estudi, mirem quines son les eines òptimes per analitzar… i mans a la feina! Moltes vegades cal fer primer una aproximació mental, o en un bloc de notes, i després començar a jugar amb el disseny i l’anàlisi, amb models informàtics, càlculs manuals, o simplement l’ofici que brinda l’experiència.

Com és lògic, les eines informàtiques evolucionen molt ràpidament, però com s’ha dit, cal no oblidar el sentit comú, aplicar l’experiència i el bon criteri, i no deixar-se cegar per la llum multicolor dels softwares que de vegades son més espectaculars que útils.

  • Diu la dita que ‘del dicho al hecho, hay un trecho’…. quin ‘trast’ separa el càlcul de l’execució? O, dit amb sinceritat infantil: com sabeu, sobre el paper, que l’estructura metàl·lica s’aguantarà? Als profans ens sembla una maniobra gairebé màgica!!
Barra d’acer oxidada

Bé, podria ser màgia de la mateixa manera que per als profans en telecomunicacions és màgia que per l’aire es mogui tanta informació. Però és tot ciència. Ciència basada com comentàvem abansen l’experiència, en primer terme, i ordenada en un cos teòric que ens permet predir, de manera aproximada, el què passarà en els nostres dissenys. Els programes d’anàlisi d’estructures son un conjunt de rutines que apliquen fórmules amb l’objectiu de simular, amb major o menor grau de complexitat, un fenomen físic que en principi és conegut. A més, hi ha totes les normatives que cal complir quan es dissenya un edifici, les quals acoten de manera molt rigorosa, en general, els marges en els quals hom es pot moure a l’hora de dissenyar.

L’experiència, com en tot, és un grau. I, tot i les eines, normes i teories, és important tenir una experiència mínima, crítica, contrastada  i, a poder ser, variada. I com hem comentat abans, hi ha una petita eina molt important quan ens encarem a un disseny: el sentit comú.