Construcción y Diseño de Bóvedas: Materiales y Principios Estructurales

Una bóveda es un elemento constructivo superficial, generalmente elaborado en mampostería o fábrica, en el que sus piezas y componentes trabajan a compresión. Las bóvedas poseen una forma geométrica generada por el movimiento de un arco generatriz a lo largo de un eje. Por regla general, este elemento constructivo sirve para cubrir el espacio comprendido entre dos muros o una serie de pilares alineados.¹ Su problemática constructiva consiste en averiguar el grosor o resistencia de los muros adyacentes, con el objeto de que puedan soportar el empuje lateral de las bóvedas que soportan. En muchos casos, su superficie posee nervios en los que se dirigen y concentran las líneas de empuje. A pesar de su uso extendido en la construcción, su funcionamiento no fue comprendido y explicado por la ciencia hasta bien entrados en el siglo XIX.²

Se suele encontrar en algunas edificaciones como plazas porticadas, claustros, catedrales y también en galerías subterráneas, en las infraestructuras del metro, minería. En la actualidad, con el advenimiento de nuevos materiales como el hormigón armado, la forma clásica y disposición de las bóvedas con sus elementos trabajando en compresión, ha dejado de realizarse tan habitualmente en construcción, permitiendo la construcción de superficies adinteladas (bóvedas planas).

Características

La forma geométrica de la bóveda se genera mediante traslación en el espacio de arcos iguales, adecuadamente trabados, para obtener finalmente un elemento constructivo "superficial". Es decir, que el arco es la generatriz de la bóveda. Las bóvedas son estructuras apropiadas para cubrir espacios arquitectónicos amplios mediante el empleo de piezas pequeñas.³ Su geometría puede ser de simple o doble curvatura, un ejemplo de geometría simple se encuentra entre las bóvedas de cañón, y en las de curvatura más compleja las de arista (cruce de dos bóvedas de cañón). En muchos casos, la bóveda posee una planta entre cuadrada o rectangular.

Suele construirse con soportes en su interior en forma de arcos formeros y que se cubren con plementería. En edificaciones modernas, el término bóveda se ha extendido, y por herencia del concepto de bóveda de fábrica, se aplica a estructuras construidas con cubiertas curvadas, en las que el espesor es muy pequeño comparado con el ancho y el largo, también denominadas cáscaras o cascarones.⁴ Mientras en las bóvedas de fábrica las piezas trabajan a compresión, en estas modernas estructuras el trabajo es fundamentalmente en flexión.

Fábrica

Las bóvedas tradicionales se han construido con materiales de fábrica.^{5 6} Los materiales empleados tradicionalmente en su construcción han sido la piedra y el ladrillo. Todos ellos son materiales que forman los elementos constructivos de una bóveda clásica, siendo muy adecuados para 'trabajar' en compresión. Estos materiales son adecuados igualmente para construir arcos. En el caso de las bóvedas de piedra, era necesario el conocimiento de los canteros en estereotomía, con el objeto de poder tallar las piedras de los lienzos de plementería, así como los diversos elementos de los nervios. En la actualidad, se emplea igualmente como material constructivo de bóvedas el acero y el hormigón armado, etcétera. Las dovelas pueden ir aparejadas "a hueso", esto es, sin trabazón, aunque lo habitual es que se unan con un material aglomerante o mortero.

Teoría de las bóvedas

Tanto en las antiguas bóvedas como en las modernas, la solicitación predominante en sus elementos es de compresión. Sus tensiones se asemejan a las de un arco, o un conjunto de arcos conformando una superficie. Las fuerzas de una bóveda se van transformando en un empuje horizontal que debe ser contrarrestado con el objeto de mantener la estructura en equilibrio. El elemento estructural suele ser un contrafuerte o estribo. En algunas ocasiones, se confía en más de un elemento de contrarresto. El problema a resolver cuando se emplean bóvedas es dimensionar correctamente los muros de contención de los permanentes empujes horizontales. Empujes que surgen desde la línea de unión entre la bóveda y el muro. Esta es la razón por la que en el diseño en planta de los edificios con grandes bóvedas era necesario considerar el contrarresto, por una o varias formas, de este empuje.