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 Informes de la Construcción Vol. 62, 519, 5-26,  julio-septiembre 201 0 ISSN: 0020-0883 eISSN: 1988-3234 doi: 10.3989/ic.10.040 P. Cassinello (*) , M. Schlaich, J.A. Torroja Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21 st  centur y’ s li ghtweight struc tures Félix Candela. En memoria (1910-1997).  Del cascarón de hormigón a las estructuras ligeras del s. XXI Persona de contacto/ Corresponding author : [email protected] (P. Cassinello) (*) Escuela Técnica Superior de Arquitectura, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid (España) SUMMARY  January 27 th  of this year, 2010, was the centenary of the birth of a famous architect of Spanish origin, Félix Candela, one of the most prominent players in modern architecture’s thin shell adventure . His international fame was based on precisely that, the construction of over 800 thin concrete shells characterized not only by their rationality and optimal strength, but also by their striking sculptural beauty. Architects such as Frei Otto, Ove Arup and David Billington justiably called his work “structural art”. In addition analyzing Félix Candela’s contribu- tion to modern architecture, the present arti- cle explores new lightweight structures as the ongoing pursuit of the optimization of structural form with dif ferent materials and technologies. That pursuit, both past and present, constitutes the focus of attention of the International As- sociation for Structural Shells, IASS, founded by Eduardo Torroja in 1959 and fully opera- tional today. Keywords: reinforced concrete, thin shell, hyper- bolic paraboloid, lightweight structure, glass. RESUMEN El 27 de enero de 2010 se cumplió el centenario del nacimiento de célebre arquitecto de origen español Félix Candela, uno de los más destacados prota-  gonistas de la Av entura L aminar de la Arquitectura Moderna. Su fama internacional la adquirió a través de la construcción de más de 800 cascarones de hormigón armado dotados, no sólo de una racional y óptima forma resistente, sino también de una impactante y escultural belleza. No en vano, Frei Otto, Ove Arup y David Billington han descrito su obra como un “Arte Estructural”.  Al hilo del análisis de las apor tacion es realiza- das por Félix Candela, el presente artículo ana- liza también nuevas estructuras ligeras, como continuidad histórica de esa racional búsqueda de la optimización de la forma resistente con diferentes materiales y tecnologías. Evolución y destino contemplado por la Internacional Asso- ciation for Structural Shells IASS, fundada por Eduardo Torroja en 1959 y que hoy continúa en  plena ac tividad. Palabras clave: hormigón armado, estructura la- minar, paraboloide hiperbólico, estructura ligera, vidrio. 109-36 Fecha de recepción: 02-05-10 Fecha de aceptación: 14-07-10

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Inormes de la ConstrucciónVol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010

ISSN: 0020-0883eISSN: 1988-3234doi: 10.3989/ic.10.040

P. Cassinello(*), M. Schlaich, J.A. Torroja

Félix Candela. In memorian (1910-1997).From thin concrete shells to the 21st century’slightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a las estructuras ligeras del s. XXI

Persona de contacto/ Corresponding author: [email protected] (P. Cassinello)

(*) Escuela Técnica Superior de Arquitectura, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid (España)

SUMMARY

 January 27 th o this year, 2010, was the centenary

o the birth o a amous architect o Spanish origin,

Félix Candela, one o the most prominent players

in modern architecture’s thin shell adventure.

His international ame was based on precisely

that, the construction o over 800 thin concrete

shells characterized not only by their rationality

and optimal strength, but also by their strikingsculptural beauty. Architects such as Frei Otto,

Ove Arup and David Billington justifably called

his work “structural art”.

In addition analyzing Félix Candela’s contribu-

tion to modern architecture, the present arti-

cle explores new lightweight structures as the

ongoing pursuit o the optimization o structural

orm with di erent materials and technologies.

That pursuit, both past and present, constitutes

the ocus o attention o the International As-

sociation or Structural Shells, IASS, ounded

by Eduardo Torroja in 1959 and ully opera-

tional today.

Keywords: reinorced concrete, thin shell, hyper-

bolic paraboloid, lightweight structure, glass.

RESUMEN

El 27 de enero de 2010 se cumplió el centenario del 

nacimiento de célebre arquitecto de origen español 

Félix Candela, uno de los más destacados prota-

 gonistas de la Aventura Laminar de la Arquitectura

Moderna. Su fama internacional la adquirió a través

de la construcción de más de 800 cascarones de

hormigón armado dotados, no sólo de una racional 

y óptima forma resistente, sino también de unaimpactante y escultural belleza. No en vano, Frei 

Otto, Ove Arup y David Billington han descrito su

obra como un “Arte Estructural”.

 Al hilo del análisis de las aportaciones realiza-

das por Félix Candela, el presente artículo ana-

liza también nuevas estructuras ligeras, como

continuidad histórica de esa racional búsqueda

de la optimización de la forma resistente con

diferentes materiales y tecnologías. Evolución y

destino contemplado por la Internacional Asso-

ciation for Structural Shells IASS, fundada por

Eduardo Torroja en 1959 y que hoy continúa en

 plena actividad.

Palabras clave: hormigón armado, estructura la-

minar, paraboloide hiperbólico, estructura ligera,

vidrio.

109-36

Fecha de recepción: 02-05-10Fecha de aceptación: 14-07-10

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6 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

1. INTRODUCTION

Reinforced concrete shells indisputablyconstituted one of modern architecture’smajor challenges. What might be termed

the “thin shell adventure” actually began inearnest in the second half of the twentiethcentury, when architects, engineers andbuilders joined forces to pursue the mostefficient, bare, slender, and strongest shell possible. The aim was to conquer the newformal and dimensional freedom afforded bythis material, while adhering to the premisethat underlay the birth of Modernity in thatsame decade, the new school of thoughtperpetually synthesized in Mies van derRohe’s famous assertion that “less is more”.

What became internationally known as thin

concrete shells, may be defined to be a seriesof efficient and bare spatial forms built withreinforced and/or prestressed concrete. Thehabitable space in the resulting buildingsis determined by the geometry of the shellitself, which constitutes both the skin andthe structure of the architecture it shapes,generating a new and modern cityscape.In their definition of habitable space,these spatial forms complied, clearly andcategorically, with the five fundamentalelements of modern architecture defined byLe Corbusier. Moreover, as Félix Candelawould later point out, it was in these

thin shells that reinforced concrete foundthe most rational expression of its raisond‘être, optimizing its flexibility of form andadjustability of strength (1).

Seventy years after Monier made his firstflower pots and patented reinforced concrete,in 1922-1923 when Félix Candela was still aboy, the Dyckerhoff- Widmann company builtthe first thin concrete shell: the roof over theAstrophysics Institute Planetarium at FriedrichSchiller University of Jena, Germany (Figure1).The structure consisted of a geodesic dome16 m in diameter and 3 cm thick, made

of reinforced concrete gunned onto a stiff node steel lattice frame in parallel rings. Thispioneer shell was the result of a cooperativeeffort between engineers Franz Dischinger(1887-1953) of Dyckerhoff - Widmann and

Walter Bauersfeld (1879-1959) of Carl Zeisson the one hand and architects Hans Schlagand Johannes Schreiter on the other. The con-struction system was patented (Z-D) and tenyears later introduced in the United States byAnton Tedesco, also a Dyckerhoff - Widmannengineer.

From that time on, the Dyckerhoff - Widmanncompany, which had gained experience witha number of reinforced concrete structures,took the international leader in thin shelldevelopment. Generation after generation,the most prominent engineers joined its team

where they were trained to use and improveon the most innovative techniques.

But this thin shell adventure, which lasted wellinto the nineteen seventies, soon attractedother relevant actors who contributed to thedevelopment of these structures in many dif-ferent ways. Some left an innovative legacyof concrete shells that today form part of our cities’ built heritage, others developednew analytical methods that simplified theconstruction of these new structures, whileyet others rationalized construction proc-esses or patented the first precast shells. Their

combined efforts made concrete shells one of the most venerated landmarks of twentiethcentury architecture.

Some of the most prominent actors included:Robert Maillart (1872-1940), Simon Bous-siron (1873-1958), Auguste Perret (1874-1954), Eugène Freyssinet (1879-1962), FranzDischinger (1887-1953), Ove Nyquist Arup(1895-1988), Pier Luigi Nervi (1891-1979),Ulrich Finsterwalder (1897-1988), EduardoTorroja (1899-1961), Nicolás Esquillan (1902-1989), Antón Tedesco (1903-1994), Oscar

Niemeyer (1907), Mario Salvadori (1907-1997), Félix Candela (1910-1997), MatthewNowitzki (1910-1950), Eero Saarinen (1910-1961), Bernard Louis Zehrfuss (1911-1996),Andre Paduart (1914-1985), Heinz Hossdorf (1925-2006), Heinz Isler (1926-2009), UlrichMüther (1934-2007), Jörg Schlaich (1934).

After a long period of experimentation andanalysis conducted in a number of countries,not only in connection with the works them-selves, but also with the then indispensablesupport of simplified physical models, theproblems posed by the change of scale in

each specific geometry were brought undercontrol. Finally, reinforced and prestressedconcrete could be put to use to build newcontinuous spaces with spans measuring up-ward of 200 metres, dwarfing the 40 metres

1. Jena, Germany. Dyckerhoff-Widmann (1922-1923).

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7Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a la s estructuras ligeras del s. XXI

attained with traditional masonry and the 60achieved with reinforced masonry panels.By way of comparison, and disregarding thedifferences in geometry, the reinforced con-crete shell over the CNIT in Paris was built to

span 280 m between supports, whereas thedome over Agrippa’s Pantheon in Rome, thewidest span attained with ancient masonry,measures just 43 m in diameter (2).

Candela was also one of the most significantplayers in this pursuit of slenderness andbeauty in reinforced concrete shells, and ina very short time became an internationalparadigm of their slenderness and sculpturalpotential. While his shells never coveredspans of over 30 m (3), he built them withfree edges using a single sheet of reinforcedconcrete, often with a continuous thickness

of just four cm. In all, his legacy comprisesmore than 800 reinforced concrete shells,the largest number ever built by a singleperson.

Despite the variety of structural forms in thislegacy, 90% of its components are based onthe use of a single geometry - the hyperbolicparaboloid - which, intersected and rotatedby Candela in any number of ways, generatedcountless numbers of sculptural shapes.

Candela was also one of the most prominentcontributors to Informes de la Construcción.

Founded by Eduardo Torroja in 1948,in the early nineteen fifties this journalbegan to publish papers on the Spanishémigré’s innovative oeuvre (4), regardedto constitute an integral part of the historyof modern architecture and specificallyof the chapter on reinforced concreteand thin shell development. In 1963, theInternational Association for StructuralShells, IASS, founded by Eduardo Torroja in1959 in Madrid, designated Félix Candelaand Pier Luigi Nervi honorary membersfor their relevant contributions to thin shell

development (5).By the time Candela reached the summit of his expertise in the late nineteen sixties, theinternational prominence of thin concreteshells had vanished. Its place was taken bynew types of lightweight steel and, eventu-ally, other new materials. Indeed, in 1969the IASS, the International Association forShell Structures decided to change its name,although not its initials, to the InternationalAssociation for Shell and Spatial Structures,effective in 1970.

From then onward, the association addressedall types of spatial structures, in addition toconcrete shells, which continued to be builtvery sporadically until they finally all butdisappeared in the late nineteen seventies.

Hence lightweight structures, especially asexplored by Frei Otto beginning in 1964 atthe Stuttgart Institut für leichte Flächentrag-werke and the avant-garde structures madeof glass and new materials, represent both a

challenge to twenty-first century architectureand the continuation of the historic pursuitof optimal and rational slenderness in newmembrane-like structural forms.

2. FÉLIX CANDELA IN THE INTERNATIONALSCENARIO (1950-1969)

Félix Candela Outeriño was born on 27 January 1910 at Madrid, Spain. In 1927, fiveyears after the first reinforced concrete thinshell had been erected in Jena, he enrolledin the Central University of Madrid’s Science

Faculty, a pre-requisite to enrolment in theSchool of Architecture, where he graduatedin 1935.

Even while still a student, Candela wasintrigued by the potential of reinforcedconcrete and the generation of new shell-like forms. This is hardly surprising, given hissound training in subjects such as geometry,structural engineering and material strength,but especially because he studied andgraduated in the nineteen thirties, at atime when the prominent Spanish engineerEduardo Torroja (1899-1961) had become an

international leader in both fields, thin shellapplications and reinforced and prestressedconcrete in general.

It was in 1930 in fact, when neither thin con-crete shells nor the scientific understanding of reinforced and prestressed concrete had yetbeen fully developed, that Eduardo Torrojafounded Investigaciones de la ConstrucciónS.A., ICON, a company engaging in scalemodel trials as a method for analyzing thestructural behaviour of these new forms.

This enabled him to build large thin shellsat a time when no reliable methods for en-gineering these structures were in place, butalso to develop scientific structural analysison the basis of the findings. His 1:10 scalemodels of the roofs of the Algeciras Marketand the Madrid Jai Alai Court on, both builtwith micro-concrete, were renowned. He wassoon internationally acknowledged to be the“father” of scientific trials with scale models.And indeed, he contributed to solving one of the major problems then facing the designof new reinforced and prestressed concretethin shells by devising a reliable system for

verifying their structural behaviour.

In that decade, Torroja erected some of hismost innovative and emblematic shells, twoin Madrid. In the Market at Algeciras (1934)

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8 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

(Figure 2), he designed a shell roof in theshape of a 9-cm thick spherical cap resting oneight perimetric columns. For this structure,which has a 47.62-m span, he invented atechnique for removing the formwork by

tightening the outer octagonal hoop that joinsthe eight supports. The roof over Recoletos Jai-alai Court (1936) at Madrid comprised a shell just 8 cm thick generated by the intersectionof two round cylinders measuring 12.20 mand 6,40 m (two-lobed cross-section), thatspanned the 55-m distance between the twoend walls. In the La Zarzuela Race Track(1935) (Figure 3), the canopy is a very slender,cantilevered shell, formed by a succession of horizontal hyperboloids, intersecting alongtheir axes. The shell was only 5 cm thickalong the outer edge, positioned at 12,80m from the supports. Unfortunately, the

Recoletos Jai-Alai Court at Madrid, Figure4 collapsed due to the damage caused bySpanish Civil War bombings (1936-1939).The common denominator in all of EduardoTorroja’s works was their varied and ingeniousinnovation, in which he never repeated formsor construction systems (6).

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In 1935 Italian architect Pier Luigi Nervi

(1891-1979), who like Torroja had begunto practise his profession in 20th decade,built his famous hangars at Orvieto, Italy(Figure 5) with ribbed reinforced concreteshells. These structures would soon become

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the unmistakable trademark of his entireoeuvre, along with the use of “ferrocement”,a new material he himself invented, andthe rational mix of construction systems,in which certain elements were precast in

situ. In the late nineteen thirties anotherof the main characters in this story, Swissengineer Robert Maillart (1872-1940), whohad created a new structural aesthetic forreinforced concrete bridges of a slendernessso audacious that they seemed to float in air,authored the thin shell over the pavilion forthe 1939 Swiss National Exhibition (Figure 6).This structure displayed the potential of thesenew lightweight shells, just as he himself hadpredicted in 1931 in a famous publication(Schweizerische Bauzeitung).

It was against this international backdrop that

Félix Candela, who had just graduated fromarchitectural school in 1935, applied for agrant from the San Fernando Royal Academyto continue his studies in Germany, thebirthplace of thin shells. Although he wasawarded the grant in 1936, the Spanish CivilWar broke out that very year and Candela

decided to enlist in the Republican armyinstead of going to Germany. The same warthat unfortunately destroyed Eduardo Torroja’sRecoletos Jai-Alai Court would initially seemto have crushed Candela’s hopes of everspecializing in reinforced concrete thinshells. But that was not ultimately so. Whenthe Civil War was over in 1939, Candelaleft Spain in exile. Fate was to take him toMexico, a country with all the characteristicsrequired to build shells economically, withits combination of workers’ low salaries anda temperate climate. As Arup rightly noted,however, his extraordinary legacy was duenot to those conditions, but to his owncreativity (1). Moreover, as he would laterdiscover, the key to acquiring expertise inthese new spatial forms was not to be foundin the complex and cumbersome calculationsbased on the theory of elasticity that he had

once aspired to learn in Germany (7).

By 1949, Candela, like the “innovative”masters of the history of architecture,was of the clear conviction that the most

2. Algeciras Market (1936). EduardoTorroja.

3. Zarzuela Racetrack (1935).Eduardo Torroja.

4. Recoletos Jai-Alai Court, Madrid

(1936). Eduardo Torroja.

5. Hangar at Orvieto, Italy (1935).Pier Luigi Nervi.

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9Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a la s estructuras ligeras del s. XXI

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appropriate way to learn how to designand build thin shells was by experimentingdirectly with models, based on a knowledgeof the unalterable laws of nature (statics,mechanics and material strength). He also felt

that the simplest and most immediate pathfor someone who was in a hurry to learn wasto build full-scale models. He drew for hisinspiration on the Medieval master builderswho had used that method to learn how toerect Gothic cathedrals. With the audacitythat stems from mature knowledge, Candela(Figure 7) charted a course for his own self-apprenticeship.

That same year he built his first experimentalshell, the so-called “Ctesiphon vault” at SanBartolo de Naucalpan, Mexico (Figure 8). Thisexperimental thin shell was designed to the

rather simple geometry of a catenary funicu-lar. Later, whenever he planned to use a newgeometry or size, Candela built experimentalshells to monitor their structural behaviourand devise ways to optimize construction.Among others, he built a conoid experimentalshell at the Fernández factory in San Bartolo,Mexico (1950) (Figure 9) and the prototypefor his “umbrella” at Las Aduanas, Mexico(1953) (Figure 10).

Candela first began to participate in the thinshell adventure in 1950, when he foundedhis own company, Cubiertas Ala”- with his

brother Antonio (a quantities surveyor) andsister Julia. Architects Fernando and RaúlFernández Rangel, also partners at the outset,

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6. Pavillon for the wiss National Exhi-bition (1939). Robert Maillart.

7. Félix Candela.

8. Experimental model for the “Cte-siphon vault”. San Bartolo, México,1949.

9. Experimental model: conoid atthe Fernández factory San Bartolo,México, 1950.

10. Experimental model: umbrella,Las Aduanas, México, 1953.

sold their shares in 1953. Cubiertas Ala wasfounded to roof industrial buildings withthin concrete shells, but in light of their earlypopularity, it soon began to build shells forall manner of buildings: housing, churches,restaurants, night clubs, petrol stations... FélixCandela presided Cubiertas Ala from its crea-tion in 1950 until 1969 when he surrenderedthe reins to his brother Antonio, who ran thecompany until it closed in 1976.

When Candela began to take an active rolein the thin shell adventure in the nineteen

fifties, these structures had indisputably

reached the height of their international de-velopment. After three decades of researchon reinforced and prestressed concrete whichled to the mastery of new structural formsand construction techniques as well as theoptimization and simplification of calcula-tion and verification methods, the ten yearsbetween 1950 and 1959 witnessed the peakof thin shell popularity and the erection of a

fair share of the most venerated landmarks of modern thin shell architecture. At the end of that prolific period, in 1959, the International  Association for Shell Structures, IASS, wasfounded at Madrid, Spain, at the Institute for

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10 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

Construction and Cement Engineering underthe leadership of Eduardo Torroja. Its statedpurpose was to set in order, discuss, regulateand disseminate the know-how acquired, andto monitor the international development and

future of this specific field of civil constructionand architecture.

In 1950, Candela also began to developand disseminate the simple calculationmethods used in his thin shells, contributingto the internationalization of simpler andmore rational calculation alternatives. Hepublished his first article that year underthe title “Cubierta Prismática de Hormigón Armado en la Ciudad de México”, in whichhe stressed the relativity of the importance of scale. His article appeared in issue No. 99 of the Spanish journal La Revista Nacional de

 Arquitectura. The following year, 1951, hepublished his second article in ACI’s journal,titled “Simple Concrete Shell Structures”as well as a book that he titled Hacia unanueva Fi losofía de las Estructuras”. In it,as José Calavera Ruiz (8) explained, henot only shared his expertise in structuralengineering and design, but contributed tothe introduction of substantial change inthese fields.

Most of Félix Candela’s extensive legacywas built in Mexico in the nineteen fiftiesand sixties. In the international context, his

most important contributions to “modernarchitecture’s thin shell adventure” canbe viewed from an understanding of theobjectives of that adventure. Very few of theprofessionals involved were able to mergeart and technology in a single endeavour,designing rational forms that combinedoptimal structural strength and ease of 

construction with innovative and strikingbeauty. The significance of Candela’s oeuvreis due to the self-training that enabled him topractise as architect, engineer and builder allat the same time, with no need of support from

other professionals to build the reinforcedconcrete shells he felt free to create. Headopted the role of “master builder” in theMedieval sense, in which all the now-howrequired to create and build was concentratedin a single person. And he reached that goal,as he subsequently admitted (1) by followingthe example and teachings of the personshe ultimately regarded to be his models:Eduardo Torroja, Robert Maillart and PierLuigi Nervi.

3. STRUCTURAL ART: MATHEMATICAL

FORM AND VISUAL FORM

Félix Candela has often been called a “struc-tural artist”. Fortunately, from 1920 to 1970many architects and engineers pioneered theapplication of “structural art” to thin shells,seeking forms able to satisfy the Vitruviancanon: utility (utilitas), strength (firmitas) andbeauty (venustas). Each of these pioneersmade his own use of the geometric formsmathematically available, primarily quadrics,to generate surfaces adapted to laminar and,if possible, membrane behaviour. But thesemathematical expressions did not necessarily

yield visually gratifying forms. Nonetheless,a number of authors, drawing from structuralforms, managed to create visual forms thatspawned unprecedented interior spaces,with an overwhelming power of expressionthat reflected the harmonious combination of firmitas and venustas. Analyzing how design-ers obtained such powerful visual forms fromsimple, stiff geometric shapes is an engagingexercise.

As mentioned above, between 1934 and1936, Eduardo Torroja designed three concrete

shells that made him famous, as much for theiraesthetic expressivity as for their technicaloriginality. The market at Algeciras (Figure2) is a spherical dome supported at eightpoints, with intersecting cylindrical barrelvaults on each side of the octagonal plant. Asin all of Torroja’s shells, neither the inside oroutside surface has ribs or other elements thatmight help to perceive the form. Rather, theperipheral groins and the huge central skylightare what define its form visually, particularlyfrom inside (Figure 11). In the Recoletos Jai-Alai Court (Figure 4), the use of a two lobedcross-section consisting of two intersecting

cylinders of different radii, made it possibleboth to ensure the structural feasibility of theform and to generate a unique interior space,by replacing the solid surface with a latticeof triangular skylights. Indeed, Torroja’s visual11

11. Market in Algeciras, Spain.Eduardo Torroja, 1934.

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11Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a la s estructuras ligeras del s. XXI

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forms are distinctive because his geometricforms are equally distinctive: he used spheres,cylinders, hyperbolic hyperboloids withhorizontal or vertical axes, toroidal domesand many free forms not liable to formulation

in an intrinsic mathematical equation (9).Pier Luigi Nervi, in turn, the most prestigiousand influential Italian engineer in Europethroughout his long life (1891-1979), createdhis own construction company to be able tobuild his own designs, inventing the “ferroce-ment” used to precast economical permanentformwork for his shells. His repertoire of geometric forms was narrow, consisting es-sentially of spherical domes and parabolicvaults, but as a result of either construction-(Figure 12) or structure-(Figure 13) related rea-sons, their surfaces were always perceptible.

The resulting grid of lines forming delicatearabesques, visible particularly from inside,unmistakably distinguish Nervi’s works.

As noted above, Félix Candela (1910-1997)was born in Spain and studied architecturein Madrid. Under the curriculum in place atthe time, Félix studied mathematics, geometryin particular, in the Faculty of Mathematicsbefore enrolling in the School of Architectureproper, where he took courses on strength of materials and structural engineering. This af-forded him a sound theoretical backgroundthat would prove to be of great importance

in his subsequent approach to the profession.At the end of the Spanish Civil War in 1939,Candela sought exile in Mexico, where helived and worked for the next thirty years.He founded Cubiertas Ala, a constructioncompany from which he busily designed andbuilt more thin shells than any other person orcompany in the world. In 1968 he relocatedin Chicago and later in New York and Madrid.After leaving Cubiertas Ala he devoted muchof his time to teaching, although he nevergave up his design work entirely, acting asadviser to American and Spanish firms. But

perhaps his most interesting works, in whichhe displayed greatest creativity and independ-ence from other prevailing trends, were builtin Mexico from the late nineteen forties tothe late sixties, the period addressed in thefollowing discussion.

One of Candela’s distinguishing characteris-tics, perhaps shared only with Nervi, was thathe was both designer and builder. In otherwords, he alone, or through other architects,received the commission to design and thenbuild the structure in question. This was of cardinal importance to Candela for whom

design and construction itself went hand-in-hand in a single economic package. For him,saving on the steel ratio was as important assaving on design development and structuralengineering costs. He felt that being able

to perform the structural calculations for abuilding to ensure its safety was requisite tobuilding. Moreover, he was not one to allowstructural engineering consume a substan-tial percentage of the financial resources athis disposal. This belief in the importanceof structural design, on the one hand, andthe need to perform it economically on theother, was typical of Candela and definedhis approach: an architect interested in un-derstanding structural behaviour, interestedin mathematics, interested in constructionand, therefore, in the economics of building,

and no less interested in the aesthetics of hisown creations.

Candela used any number of geometricand structural forms in his works: long and

13

12. Sport Palace. Roma, 1956-57.

13. Exhibition Palace. Turin, Italy.P.L. Nervi, 1947-49.

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12 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

short catenary-inspired cylindrical shells,cones and conoids, spherical and ellipsoidaldomes, folded shells and so on. And whilehe sometimes repeated these forms, theywere always adapted to their functional

requirements. In each and every case, theresulting visual form was clearly defined bythe geometry involved. Observant visitorswith no geometric training would quicklysee the similarity of form, for instance,between the Boliches Marsella buildingand the central nave in the Las Aduanaswarehouse. But beyond these more or lessclassical geometries, Candela sought formsthat would be more efficient from a number of perspectives. And the hyperbolic paraboloidseemed to him to be the ideal solution.Here the anticlastic form (negative doublecurvature) affords the surface enormous

structural stiffness, enabling it to transferloads normal to itself by means of tangentialforces, i.e., working like a membrane or thinshell; the fact that its analytical definition isthe simplest second degree equation, z=kxysimplifies not only the geometric but alsothe structural calculations. Its surface isgenerated by two families of straight generatorlines, which also simplifies constructionenormously compared to synclastic doublecurvature forms such as domes. While thereasons given by Candela for simplifying thestructural design of his shells, in which heneglected to calculate the elastic bending

moment in their paraboloids, are interestingand very topical, they fall outside the scope of the present analysis of the use he made of thisgeometry to generate a plethora of differentvisual forms in his works.

The first time that Candela used a hyperbolicparaboloid, or hypar, was in the CosmicRay Pavilion at the National AutonomousUniversity of Mexico (U.N.A.M.) (Figure 14).At first glance, it appears to be a parabolic-shaped cylindrical vault. But by replacingthe cylinder with two “parallel” hypars, heimbued the vault acquires with a subtlelongitudinal curvature and central foldthat not only stiffen the wall structurally,but change its appearance. Candela never

repeated this particular form, but this wasthe beginning of his pursuit of new visualforms, mutually distinguishable but basedon a sole geometry. Perhaps his best knowninnovation was the “umbrella”, consisting of 

four paraboloids (Figure 15) that transfer theirloads to a central column. The economy of these structures brought Candela’s company asteady flow of commissions to roof industrialbays (Figure 16). That in turn led him to seekvariations, slanting them to form saw toothshapes (Figure 17), skewing them (Figure18) or turning them upside down. In thesestructures, the straight arris clearly prevailin the visual form, and the straight generatorlines are highlighted by the formwork.Consequently, their curved forms are lessvisible. On one occasion, in an attempt todistribute natural light in a textile factory,

glass tiles were laid on the roof (Figure 19).Although this solution was never used againdue to the technical problems encountered,the position of these tiles along the diagonalsof the hyperboloids affords a clearer visualreference to the curvatures on the resultingsurface. Nonetheless, these roofs may beperceived to be somewhat severe, withstraight-edged arris. Interestingly, Candelahimself changed this sensation categoricallyin Medalla Milagrosa Church (Figure 20).Despite being based on the same umbrellas,some slanted and deformed (Figure 21), thearris, almost more prominent than in previous

works, give way to what are clearly perceivedto be curved surfaces (Figure 22) and togethergenerate an absolutely different and imposingvisible space.

The aforementioned structures differvisually but not in their geometry. Candela’saudacious curved edge structures, however,are even more visually distinctive, whilestill geometrically identical. Particularlynoteworthy in this regard are the Lomas deCuernavaca Chapel (Figure 23) and his crossvaults. The Cuernavaca paraboloid is actuallyvery similar, geometrically speaking, to oneof the two modules on the Cosmic RaysPavilion, making allowance for the differencesin scale and the use in the former of a curved

14. Cosmic Rays Pavilion. UNAM,1951.

15. Umbrella by Félix Candela.

16. Warehouse Celestino Fernán-dez. México, 1955.

14 15 16

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13Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a la s estructuras ligeras del s. XXI

17. Warehouse Hernaiz. México,1956.

18. Warehouse Río. México.

19. High Life Textile Factory. Glasstiles.

20. Medalla Milagrosa Church.

21. Umbrellas. Medalla MilagrosaChurch.

22. Curved surfaces.

23. Cuernavaca Chapel. México,1958.

24. Bacardi Factory. Draw by C.García Reig.

25. Bacardi Factory. México, 1960.

26. Los Manantiales Restaurant.Xochimilco. México, 1958.

27. Los Manantiales. Draw by C.García Reig.

17 18 19

20 21 22

23 24 25

and cantilevered free edge. And no straightline or arris can be seen in either that wouldsuggest to the non-expert that the surfaceis made up of straight lines. In the chapel,visual form is as distant as one can get froman umbrella. Candela also built many crossvaults with different plan layouts, rangingfrom triangular to octagonal, but all were the

result of the intersection between hyperbolicparaboloids.

The most important, size-wise, are the sixsquare vaults roofing the Bacardí industrial

bay (Figures 24 and 25) north of MexicoCity. But the one that brought him greatestrenown as a creator of forms was indisputablythe roof over “Los Manantiales” restaurantat Xochimilco (Figure 26). This roof consistsin an octagonal cross vault formed by theintersection of four paraboloids (Figure 27),whose parameters were exquisitely chosen

to create a strong and at the same timeengaging form.

The restaurant, unlike the Cuernavaca chapel,does have arris, but arch-shaped, not straight

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14 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

28. Los Manantiales. Arch-shaped.

28

(Figure 28). Everything here is curved andreadily visible. Taken together with its lushsurroundings among the Xochimilco channels,this work is unrivalled in its ability to transmita sensation of voluptuous leisure.

In summary, Candela, like Nervi, was a shellbuilder who founded his own company tobe able to freely develop his creativity. Buthis was a much more frugal technological

context, both in terms of construction andstructural analysis. This led him to seek formseasy to design and build, and to discover the“hypar” which enabled him to build shells inwhich no ribs were necessary, either for rea-sons of strength or feasibility of construction.In this regard, Candela resembles Torroja:his surfaces are smooth and bare, in plainsight with no need for supporting elementsto enhance their form. But whereas Torroja’svisual forms differ because they have differ-ent geometries, and Nervi’s are similar whenbased on the same geometry, Candela had an

uncanny talent for obtaining different visualforms from one and the same geometric form.No other sole shell builder seems to havebeen so obsessed with a single geometricelement and yet able to produce such a widevariety of truly engaging visual forms.

4. THE DECLINE OF CONCRETE SHELLS

Nearly all thin concrete or masonry shells allaround the world – and there are hundreds of them – were built in the period from 1925 to1975. Most of them come from the following

nine engineers or architects: Eduardo Torroja(1899-1961) and Félix Candela (1910-1997)from Spain; Robert Maillart (1872-1940) andHeinz Isler (1926-2009) from Switzerland;Franz Dischinger (1887-1953) and Ulrich

Müther (1934-2007) from Germany; andAntón Tedesko (1904-1994) and Eladio Dieste(1917-2000) from the Americas.

All of these great engineers and architects

have now passed away and with them the artof concrete shells has disappeared.

In a sense however, this is not entirely true,since concrete cooling towers are really veryslender shells and they are still being builttoday to a height of 200 m. Most concretesilos are composed of cylindrical and conicalshells. Still these utilitarian structures and theirrepetitive shapes represent only a fraction of the range that used by the previous generationof shells. Factories, warehouses, metro stops,grandstands, theatres, cinemas, churches,restaurants, bars and even houses used to be

covered by shells.

All this came to an end more than thirty yearsago and Félix Candela appears to have beenthe one whose work was affected the most. Of all the names in this field he was probably themost specialised, concentrating on concreteshells, most of them hyperbolic paraboloids.Candela became the master of concreteshells and he went down with them whenshell building declined. At a lecture at theUniversidad Nacional Autónoma de Méxicoin 1969 he admits with brutal openness [1,p.138]: “…La verdad es que yo estoy tan

 perdido y desorientado como ustedes. Tengocerca de 60 años, me he pasado 20 de elloscomo constructor y diseñador de estructuras,conozco el oficio de arquitecto tradicional razonablemente bien, y no encuentro mer-cado ni uso para unas habilidades que meha costado muchos años conseguir. Soy una persona desplazada en el mundo actual y nosé lo que hacer ni si valgo para algo”1. It is sadto hear such a famous and successful man indespair but to me it also proves what a greatman Candela really was. He was not afraidof being open about his feelings even though

they exposed his weaknesses.We can imagine that all of the shell buildersmentioned above had strong personalitiesand working with them must have been a realchallenge. Still, so many young architects andengineers must have studied and worked withthem that they could have easily continuedthe tradition of building shells. There musthave been other reasons for concrete shellsto have disappeared so rapidly. The followingreasons come to mind:

1. Shells are out of fashion

It was the freedom of shape offered by the newconstruction material of reinforced concretethat led to new and spectacular forms in the1920s and 1930s. Curved, natural looking

1 “As a matter of fact, I am aslost and disorientated as youare. I am around 60 years oldand 20 of them I spent as con-tractor and designer of struc-tures, I know the trade of thetraditional architect reasonablywell and I neither find marketnor use for some capabilities

that cost me so much to achie-ve. I am out of place in today’sworld and I do not know whatto do nor if I am worth an-ything.”

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Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a la s estructuras ligeras del s. XXI

2 “In the technical literaturethat treats these subjects it isa general phenomena that theauthors are excessively gene-rous with complicated inte-grals and differential equations,especially when dealing withthem is not within reach for themajority and on the other sidethey are jealously hiding themechanical principles of the

analytical procedures on whichthey are based. For many yearsthese questions were effectivelycovered by the veil of mystery,surrounded by an aureole of high mathematics that presen-ted the few who understood asscholars and chased away thefew brave ones who dared tryto enter their narrow circle.”

3 “The opposition of the tech-nocratic bureaucracy be it fromthe government, from the mul-

tinational firms and even fromthe scientific community is oneof the most effective barriersagainst progress mankind hascome up with”.

shell shapes became fashionable again afterWWII during the Fifties and Sixties. Perhapsthey were a reaction to the boxes and rectan-gular shapes pertinent to Modern Architectureas influenced by the Bauhaus, Gropius, Mies

van der Rohe, Le Corbusier etc.. Once thehippy era of the Sixties ended polygonalshapes took over again and the demand forshells decreased.

2. Shells are expensive

Fashion and technical issues apart, it is costthat determines the feasibility of a buildingor a structure. The complex, mostly doublecurved shapes of shells require complexand labour intensive formwork. Even in thedeveloping countries labour became moreand more expensive. Thus shells could not be

built economically anymore and anywhere.Of course, to a certain extent cost can bereduced by inflatable formwork, repetitiveuse of the same formwork or, especially in thecase of Candela, the use of hypar shells wherethe formwork can be arranged along thestraight generator lines of the shell, i.e. madeof straight bars. Nevertheless, the formworkand its supports make shells costly.

3. Shells are not practical 

Candela, Isler and most of the other shellbuilders argue that since nature does not

create plane structures and hardly anyrectangles, double-curved and organicallyshaped shells are not only efficient but morenatural than other structures. But the attribute“natural” is not equivalent to “practical”. Interms of partition walls, installations, light-ing, furniture, windows etc. plane walls andceilings are more practical.

4. Shells are difficult to analyse

Until recently only selected shell shapessuch as rotationally symmetrical shells under

symmetrical loading, cylindrical vaults andhypar shells could be analysed “by hand”with certain accuracy. For all other cases thefourth order partial differential equations thatneeded to be solved made hand calculationstoo complex and model testing was the onlyway out. Thin concrete shells in compressionare also prone to instabilities. They may buck-le if there is not sufficient double curvatureand also dynamic effects such as vibrationsdue to wind can lead to failure. It appearsthat those who understood the membrane andbending theory of shells were not always ableto translate their theory so that it could be un-

derstood by practitioners. Candela writes withcertain irony: “es un fenómeno general enla literatura técnica que trata de estos temasque sus autores se muestran excesivamente generosos en lo que se refiere a integrales y

ecuaciones diferenciales complicadas, sobretodo cuando su manejo no se halla al alcancede la mayoría y procuren, en cambio, ocultarcelosamente los principios mecánicos en quese basan los procedimientos analíticos. De

este modo se has mantenido eficazmente,durante muchos años, un velo de misteriosobre estas cuestiones, rodeándolas de unaaureola de alta especulación matemática, quecontribuye a presentar a los escasos iniciadoscomo sabios eminentes y a ahuyentar a losatrevidos que intentan introducirse en sureducico círculo.”2 [1, p. 98].

5. Shells are dark

While concrete shells are thin and lightweight,the proper building material is opaque anddoes not permit light to enter the space below.

If natural light is required, openings have tobe inserted into the shell, which makes themeven more difficult to analyse.

6. Shells are not compatible with modernbuilding physics

Good thermal insulation is becoming moreand more important. Thin concrete shellsprovide no thermal insulation and, therefore,in the northern countries they need to be cladwith additional insulation material whichin turn eliminates their slenderness. This isoften the very reason that they were built in

the first place.

7. Shells are not covered by building codes

Thin shells are uncommon structures withuncommon dimensions and uncommonstructural behaviour. The more codes andrules we have, the more difficult it is to provethat a shell is acceptable. To quote Félix Can-dela again: “La oposición de la burocraciatecnológica, tanto estatal como la de la granindustria, e inclusive la de muchas socieda-des científicas, es una de las más efectivas

barreras que el hombre ha ideado contra elprogreso”3 [1. p.162].

8. Shells only make sense for small structures

In terms of size Candela was convinced thatspans of more than 30 m are not economical.As a matter of fact, thin concrete shells arerarely seen for stadium covers, a hangar orlarge expo halls.

Even though some of the items listed abovemay not be of any great importance, the

totality of them certainly prevented concreteshells from evolving any further.

The history of structures is also the historyof building materials and in the Sixties, for

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example, new high-strength steel wires andnew membrane materials made of plasticfibres suddenly became available.

5. THE NEXT GENERATION LIGHT-WEIGHTSTRUCTURES

The German Pavilion built for the 1967World Expo in Montreal by Frei Otto, withthe architect Rolf Gutbrodt and the engineersLeonhardt and Andrä, is the iconic build-ing which represents the next generation of light-weight structures (10), Figure 29. Withthe help of the new materials now availableFrei Otto and his team created shapes neverseen before. Tent-like tension structures madeof cable-nets covered by membranes became

29. German Expo Pavilion by FreiOtto, Montreal, 1967.

30. Roof of the Olympic Stadium,Munich, 1972.

31. Cable-net Cooling tower during

construction without cladding. Sch-mehausen, Germany, 1974 (12).

32. The First Cable-Net Glass Façad,Hotel Kempinski, Munich, 1993.

29

30

31

32

possible. With their double curvature theyseem to originate directly from Candela’shypar shells. The big difference, however, isthat they are pre-tensioned tensile structures

and their stiffness and stability is achievedby combining double curvature with a highlevel of pre-stress. Contrary to their concreteancestors these new structures were so lightthat wind suction could carry them away.Therefore, it is important to note that theselight-weight structures need bulky and costlyfoundations in order to anchor wind loads andthe pre-stress forces into the ground.

Strongly influenced by the German Pavilion inMontreal the architect Günter Behnisch andthe engineers Leonhardt und Andrä, togetherwith Frei Otto, projected this experience on

a much larger project. The result turned outto be the still impressive roof covering of the 1972 Munich Olympic stadium (Figure30). The enormous size and elegance of thisstructure is the climax of cable-net building(11). To our knowledge no larger roof of thissize has been built since. At the same timethe Munich roof demonstrates that suchstructures are very costly not only because thefoundations are expensive but also becausefirstly, the net has to be built and secondly,the cladding has to be attached.

Today pure cable-net constructions are mainlysuccessful as special purpose structures suchas covers for aviaries and in cable-net façades.Of particular interest in this case is also a 180m high cooling tower that was built as a cable-net structure during the Eighties (Figures 31and 32). Since the 1980s two new tendencieshave emerged, opening the way for a wholenew generation of light-weight double curvedstructures:

1. Long-span membrane roofs, often self-anchored, with a minimum of primarysteel structure

2. Very transparent steel grid shells coveredwith glass

Once again it was advances in materialtechnologies, for example, high-strength

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Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a la s estructuras ligeras del s. XXI

33. Spoked Wheel Roof covering theGottlieb Daimler Stadiu, Stuttgart,Germany, 1993.

34. Membrane canopy, Chancellery.Berlin, Germany, 2001.

35. Hypar Shells made of StraightGenerators (for concrete shells)and curved ones (for grid shellscovered with plane quadrangularglass panels).

33

34

35

membranes and affordable tempered safetyglass that contributed to progress. However,new structural systems such as spoked-wheelroofs and translational surface grids con-tributed greatly in paving the way for theseadvances (12).

Nowadays double curved pre-tensionedmembrane structures are amongst the mostsuccessful long-span light-weight roof struc-

tures. They are surprisingly economic pro-vided they are self-anchored, i.e. the spokedwheel concept is used. Just in Schlaich´soffice it have beem designed more thantwenty stadia membrane roofs with a weight

(dead load) of approximately 25 kg/m² thatspan areas of 200 x 300 m without interiorsupports and that can carry loads of 100 kg/ m², i.e. around four times their own weight(Figure 33-Figure 39).

Light-weight steel grid shells covered withglass have the advantage that the lightness

of the structure is fully visible. As long asthe steel grid is composed of triangles (orrectangles with cable diagonals) the structurebehaves exactly as a shell. If translationalsurfaces are used, plane glass panels can beused on a quadrangular steel grid which leadsto rather economic structures. While Candelaused to align the formwork for his concretehypar shells along the straight generator lines,for glass covered shells curved generator linesare used in order to achieve plane glass rec-tangles. This interesting subject on its own istoo ample to be pursued at this instance anyfurther and the interested reader is referred to

the respective publications (13).

When the shape of a shell cannot be repre-sented by translational surfaces as in Fig. 35– e.g. if a shell designed by Heinz Isler was

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18 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

36. Glass Hypar Roof with planequadrangular Glass Panels, Schu-bert Club Band, Minneapolis, USA,2001.

37. Glass Grid Shells with planequadrangular Glass Panels, Berlin,Main Station, 2006.

38. Triangular Steel Grid Shell, Roof of DZ Bank, Berlin, 1998.

36

to be made of glass – the only way left todevelop the surface is to work with triangles.In this case a steel grid made of bars that form

37 38

triangles covered in triangular glass panesworks as a shell.

6. TODAY´S FREEDOM OF CHOICE

As we have just explored, compared withCandela’s age, we have many more options if we want to build light-weight structures:

– Predominantly in compression we canbuild not only concrete shells but also glasscovered steel-grid shells.

– Predominantly in tension we can buildcable nets and membrane roofs.

Many agree that generally light-weightstructures are very desirable. Not only dothey minimise bending, i.e. use the structuralsections in a most efficient way, they alsoconvince for several other reasons:

– Beauty: light structures are transparent and

show the flow of forces in a natural way. Wegenerally like what we comprehend. We alsoprefer lightness because we associate with itelegance as lighter structures do not obstructour view and we feel less threatened.

– Ecology: light structures generally requireminimum quantities of material, hence theyare sustainable.

– Social: light structures are not easy to build.They require qualified manual labour.

Therefore, they play a social role as theycreate jobs.

Due to the plethora of choice in light-weightconstructions today, they have become onceagain very fashionable. In contemporaryarchitecture there is a trend towards naturalshapes. Parallel to this development thepossibilities of 3-D computer graphics haveopened the way to more ephemeral designsand virtual structures. They are very convincingon the computer screen and, if at all, can onlybe transformed into reality with the help of shell type structures. Admittedly there is a

danger in such trends. Forty years ago in hisessay “Comentarios acerca de la colaboraciónentre arquitectos e ingenieros” (1) Candela

complains about modern architects whodesign structures without knowing if theycan be built. He equally complains aboutengineers who calculate everything thearchitects give them but do not contributeto the concept of the structures. How true isthis still today! But we should not carry oncomplaining. This does not change anything.Rather, we should be optimistic and use the

present trend to build light-weight doublecurved structures –shells– once again! Atthe same time the evolution of structures ingeneral is continuing thanks to progress inmaterial science. Glass, for instance, is beingglued together directly leading to all-glassstructures without any supporting steel work.High strength carbon fibre materials are alsobeing used more and more frequently andeven in the field of concrete new tendenciesappear, such as ultra-high-performance andinfra-light-weight concretes as well as newfibre- and textile-reinforced concretes.

Let us come back to concrete shells as one of the structural options we have today. Do theyhave a future? Jörg Schlaich comes up withseveral reasons why we should still work withthem today (14):

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19Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a la s estructuras ligeras del s. XXI

39

39. Triangular Steel Grid Shell,

covering the “Palacio de Comunica-ciones” in Madrid, Spain, 2009.

* * *

– They are the most honest structures as shape

and structure are identical.– They are natural and beautiful if they are

made to work without or almost withoutbending.

– The material concrete is genuinely used asshells work mainly in compression and usethe sculptural formability of concrete to amaximum.

Furthermore, some of the arguments onceraised against concrete shells are not validanymore:

– Structural analysis has become easy.– With regard to building physics concrete

shells can sometimes be even more advan-tageous than other light-weight structures

if we consider noise protection and heat

storage capacity.– Thanks to CNC-guided machines organi-

cally free-shaped formwork is not prohibi-tively expensive anymore.

As this essay’s argument points out, thereseem to be growing opportunities forconcrete shells. Once again it seems thatlight-weight structures, and with them thinconcrete shells, have a chance to form animportant part in the future of structures.Anyhow, for all future complex structuresof quality we need “maestros de obra”,well trained engineers who know aboutarchitecture and well trained architects whounderstand how structures work. Then I thinkwe can be full of hope.

REFERENCES

(1) Candela, F.: “En defensa del formalismo y otros escritos”, Xarait Ediciones, 1985 (in Spanish).(2) Cassinello, P.: “Félix Candela. Centenario/Centenary 2010”. Topic: “Félix Candela en el contexto

internacional de la Aventura Laminar de la Arquitectura Moderna/Thin concrete Shell” (pp. 61-109).Universidad Politécnica de Madrid and Fundación Juanelo Turriano. Spain. Editor Pepa Cassinello.

(3) Faber, C.: “Las estructuras de Candela”. Editorial Continental, S.A., 1970 (in Spanish).(4) Journal “Informes de la Construcción”. Instituto Técnico de la Construcción y del Cemento itcc,

Madrid, Spain. nº 76 (1955), nº 80 (1956), nº 86 (1956) (in Spanish).(5) Abel, J.: “Félix Candela and the IASS. Article in book “Félix Candela- Centenario/Centenary” 2010.

U.P.M. and Fundación Juanelo Turriano. Spain. Editor Pepa Cassinello (in English).(6) Torroja, E.: “ Las Estructuras de Eduardo Torroja”. F.W. Dodge Corporation, New York (1958).(7) Cassinello, P. and Torroja, J.A.: “Félix Candela: His vocational training at the university and his

subsequent relationship with the Institute founded by Eduardo Torroja”. Journal of the InternationalAssociation for Shell and Spatial Structures, IASS, nº 163, vol. 51 (2010) (in English).

(8) Calavera Ruiz, J.: “Félix Candela. Centenario/Centenary 2010”. Topic:” “La Intuición y el Cálculo en

Félix Candela, y algunos recuerdos“ p. 187. Universidad Politécnica de Madrid y Fundación JuaneloTurriano. Edición: Pepa Cassinello, Madrid 2010 (in Spanish).

(9) Torroja, J.A.: Article /“El genio y el ingenio en la obra de Eduardo Torroja”. Book/ “La Vigencia de unLegado” (pp. 79-93).Universidad Politécnica de Valencia. Vicerrectorado de Cultura. Spain 2002.Edition: Carmen Jordá (in Spanish).

(10) Nerdinger, W. (ed.): Frei Otto, Das Gesamtwerk, Birkhäuser, 2005 (in German).(11) Leonhardt F.; Schlaich J.: Vorgespannte Seilkonstruktion. Das Olympiadach in München, Stahlbau,

Hefte 9,10 and 12, 1972 (in German).(12) Holgate, A.: The Art of Structural Engineering, Edition Axel Menges, 1997.(13) Schlaich J.; Schober H.: Glass-covered light-weight spatial Structures, IASS-ASCE International Sym-

posium, Atlanta, 1994.(14) Schlaich J.: Do concrete shells have a future?, IASS Bulletin, n° 89, Spain, 1986.

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20 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

Félix Candela. En memoria (1910-1997).

Del cascarón de hormigón a las estructuras ligeras del s. XXI

TRADUCCIÓN ESPAÑOL

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

1. INTRODUCCIÓN

Uno de los mayores retos de la ArquitecturaModerna fueron sin duda las Estructuras La-minares de hormigón armado. Fue en la se-gunda década del siglo XX cuando realmentese inició, lo que sin duda podemos llamar, “La

  Aventura Laminar”, en la que ingenieros, ar-quitectos y constructores se unieron como es-labones de una misma cadena, forjada para la

búsqueda de la más eficaz, desnuda y esbeltaforma laminar resistente, en un intento de con-quistar la nueva libertad de forma y tamaño,que este material les ofrecía, unida al nuevosentir, que en esa misma década, hizo nacerla Modernidad, como un nuevo modelo depensamiento que será reconocido siempre através de la posterior y famosa frase atribuidaa Mies Van Der Rohe; “Less is More”.

Las internacionalmente conocidas como las“Thin Concrete Shells”, pueden ser definidascomo un conjunto de eficaces y desnudasformas espaciales, construidas en hormigónarmado y/o pretensado, en las que el espaciohabitable está definido por la propia forma

geométrica de la estructura laminar en sí mis-ma, que se constituye, en un solo gesto, enpiel, y estructura de la Arquitectura que defi-ne, generando una nueva y Moderna imagenescenográfica en la ciudad. Unas formas es-paciales que definieron espacios habitables,en los que se cumplían, de forma tajante yrotunda, los cinco puntos fundamentales de-finidos por Le Corbusier para la ArquitecturaModerna. Y además, tal y como Félix Cande-la señaló posteriormente, fue en ellas, en las“Estructuras Laminares”, donde el hormigónarmado encontró la más racional manifes-tación de su razón de ser, optimizándose elaprovechamiento de sus características for-máceas y adecuo-resistentes (1).

Cuando Félix Candela era tan solo un niño, yuna vez transcurridos más de 70 años desdeque Monier construyera sus primeras macetasy patentara el hormigón armado, en 1922-1923la empresa Dyckerhoff-Widmann construyó laprimera “Thin Concrete Shells” en la cubiertadel Planetario del Instituto de Astrofísica dela Universidad de Jena (Alemania) (Fig.1) Setrataba de una lámina geodésica de unos 16 mde diámetro y 3 cm de espesor, ejecutada enhormigón armado proyectado por anillos pa-ralelos, sobre un armazón espacial reticulado,de nudos rígidos, formado por barras metálicas.Esta pionera estructura laminar fue el resultadode la colaboración entre los ingenieros Franz

Dischinger (1887-1953), de la empresa Dycker-hoff y Widmann, y de Walter Bauersfeld (1879-1959), de la empresa de ingeniería Carl Zeiss,y de los arquitectos Hans Schlag y JohannesSchreiter. El sistema de construcción utilizadofue patentado (Z-D) y diez años más tarde

introducido en Estados Unidos por AntonTedesco, que fue también ingeniero de laempresa Dyckerhoff y Widmann. A partirde este momento, la empresa de ingenieríaDyckerhoff-Widmann, que ya contaba conmúltiples experiencias en construccionesde hormigón armado, se convirtió en líderinternacional del pionero desarrollo delas estructuras laminares. En su equiporeunió, generación tras generación, a los

más prestigiosos y sobresalientes ingenie-ros, formándolos en los más innovadoresconocimientos.

Pero en esta “Aventura Laminar”, que duróhasta los años 70, fueron apareciendo enescena, secuencialmente, relevantes pro-tagonistas que contribuyeron al desarrollode las Estructuras Laminares desde muydiferentes aspectos. Algunos construye-ron un innovador legado de cascaronesde hormigón, que hoy forman parte delPatrimonio Histórico de nuestras ciudades,otros desarrollaron nuevos métodos decálculo y comprobación que ayudarona difundir y facilitar el uso de este nuevo

tipo de estructuras, otros racionalizaronlos procesos de construcción, o patentaronlas primeras piezas laminares prefabrica-das,… y entre todos consiguieron convertirlas Estructuras Laminares en uno de losmás venerados hitos de la Historia de laArquitectura del siglo XX.

Entre otros muchos destacan, por muydiferentes razones: Robert Maillart (1872-1940), Simon Boussiron (1873-1958),Auguste Perret (1874-1954), EugèneFreyssinet (1879-1962), Franz Dischinger(1887-1953), Ove Nyquist Arup (1895-1988), Pier Luigi Nervi (1891-1979),Ulrich Finsterwalder (1897-1988), Eduardo

Torroja (1899-1961), Nicolás Esquillan(1902-1989), Antón Tedesco (1903-1994),Oscar Niemeyer (1907), Mario Salvadori(1907-1997), Félix Candela (1910-1997),Matthew Nowitzki (1910-1950), Eero Saa-rinen (1910-1961), Bernard Louis Zehrfuss(1911-1996), Andre Paduart (1914-1985),Heinz Hossdorf (1925-2006), Heinz Isler(1926-2009), Ulrich Müther (1934-2007), Jörg Schlaich (1934).

En referencia al tamaño de las Estructu-ras Laminares, tras un largo periodo deexperimentación y análisis, en diferentespaíses, no sólo sobre la propia obra cons-truida de diferentes autores, sino sobre el

entonces necesario apoyo en los modelosfísicos reducidos, consiguieron controlarlos problemas surgidos por el cambio deescala en cada forma geométrica específi-ca, y finalmente, el hormigón armado y elpretensado, permitieron construir nuevas

formas espaciales continuas de más de 200metros de luz entre apoyos, dejando muyatrás los poco más de 40 metros alcanza-dos con las formas espaciales construidascon fábricas históricas, o los 60 metrosalcanzados con láminas ejecutadas con fá-bricas tabicadas armadas.

En efecto, aunque con diferentes formasgeométricas, de los 43 m de diámetro de

la cúpula del Panteón de Agripa en Roma,máxima luz de vano libre alcanzada confábricas antiguas, se llegó a los 280 m deluz de vano entre apoyos en la estructuralaminar de hormigón armado y doble hojadel CNIT de París (2).

En cuanto a la perseguida esbeltez y desnu-da belleza de los cascarones de hormigónarmado, Félix Candela fue uno de los másrelevantes protagonistas de esta Historia,convirtiéndose en poco tiempo en para-digma internacional de la delgadez laminare imagen escultural de las Estructuras La-minares. Sus cascarones no sobrepasaronnunca una luz de vano mayor de 30 m (3),

pero los construyó con bordes libres y unasola hoja laminar de hormigón armado,que en muchos casos, contó con un espe-sor continuo de tan sólo 4 cm. El conjuntode su legado está formado por más de 800cascarones de hormigón armado, el ma-yor patrimonio laminar jamás construidopor un solo hombre. Un variado legado deformas resistentes, que sin embargo estánbasadas en un 90% de los casos, en la uti-lización de una misma forma geométrica–el paraboloide hiperbólico–, que interse-cado, girado o maclado de muy diferentesmaneras, en las manos de Félix Candela,genera un inagotable y escultural conjuntode diferentes formas.

Félix Candela fue también uno de los másdestacados colaboradores de la revista “In-formes de la Construcción”, fundada porEduardo Torroja en 1948, que desde el ini-cio de la década de los años 50, publicó suinnovadora obra (4), como parte integrantede la Historia de la Arquitectura Modernay del específico desarrollo del hormigónarmado y las Estructuras Laminares. la In-ternacional Association for Structural ShellsIASS, fundada por Eduardo Torroja en 1959en Madrid, nombró en el año 1963 a FélixCandela y a Pier Luigi Nervi socios de ho-nor por sus relevantes aportaciones al de-sarrollo de las Estructuras Laminares (5).

Una vez conquistada la cima de su co-nocimiento, a finales de los años sesenta,el protagonismo internacional de las ThinConcrete Shells se había desvanecido. Sulugar lo ocuparon nuevos tipos de estructu-

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21Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a la s estructuras ligeras del s. XXI

ras ligeras metálicas, incorporándose también,de forma paulatina, otras estructuras espacialesejecutadas con nuevos materiales. No en vano,fue precisamente en el año 1969, cuandola iass “Internacional Association for Shell Structures”, decidió cambiar su nombre, y sin

modificar sus siglas, en 1970 pasó a llamarse“Internacional Association for Shell and Spatial Structures”.

A partir de este momento, se ocupó de todotipo de estructuras espaciales, no limitándosea las láminas de hormigón, que siguieron cons-truyéndose de forma muy poco generalizada,hasta prácticamente desaparecer al final de losaños 70. De esta manera, quedaron tambiénintegradas en la iass las estructuras ligeras,sobre las que Frei Otto se ocupó especialmentede su investigación desde 1964, en el Institutode Estructuras Ligeras de Stuttgart (Institut fürleichte Flächentragwerke), y las vanguardistasestructuras ligeras de vidrio y nuevos materia-

les que hoy protagonizan los retos del sigloXXI, y que sin duda representan la continuidadhistórica de un mismo camino hacia la opti-mización de la racional esbeltez de las nuevasformas laminares resistentes.

2. FÉLIX CANDELA EN EL CONTEXTOINTERNACIONAL (1950-1969)

Félix Candela Outeriño nació en Madrid (Es-paña) el 27 de enero de 1910. En 1927, cincoaños después de que se hubiera construido laprimera estructura laminar de hormigón arma-do en Jena, Félix Candela inició sus estudiosen la facultad de Ciencias de la Universidad

Central de Madrid, como formación obligatoriaprevia a su ingreso en la Escuela Técnica Supe-rior de Arquitectura, perteneciente a la actualUniversidad Politécnica, en la cual se licenciócomo arquitecto en el año 1935.

Desde el inicio de sus estudios de arquitectu-ra, Félix Candela mostró una especial atrac-ción por las posibilidades que el hormigónarmado ofrecía para generar nuevas formasespaciales laminares, no en vano, además derecibir una sólida formación en las asignaturasrelacionadas con la geometría, la estructura yla resistencia de materiales, se formó y licen-ció en la década de los años 30, momento enel cual el insigne ingeniero español Eduardo

Torroja (1899-1961) empezó a liderar desdeMadrid, y de forma internacional, no sólo eldesarrollo de las estructuras laminares sinotambién del hormigón armado y pretensado.

En efecto, en el año 1930, en unos momentosen los cuales todavía estaba pendiente, no yala conquista de las “Thin Concrete Shell ”, sinotambién, la del máximo desarrollo científicodel hormigón armado y pretensado, Eduardo-Torroja fundó la empresa Investigaciones de laConstrucción S. A., ICON, que bajo su direc-ción se especializó en el ensayo de modeloscomo método de análisis del comportamientoestructural de nuevas formas resistentes. Ello lepermitió, no sólo lanzarse a la realización de

importantes estructuras laminares en unos mo-mentos en los que no existían métodos fiablesde cálculo para este tipo de estructuras, sinodesarrollar un método científico del análisisestructural utilizando modelos físicos. Fueronfamosos los modelos que realizó de las cubier-

tas del Mercado de Algeciras y del FrontónRecoletos, ambos construidos a escala 1:10y construidos en microhormigón. Prontofue reconocido, a nivel internacional,como el “padre” de los ensayos científicossobre modelos reducidos, contribuyendo a

disipar uno de los mayores problemas quepor aquel entonces presentaba el desarrolloproyectual de nuevas formas laminares dehormigón armado y pretensado, ofreciendoun sistema fiable de comprobación de sucomportamiento estructural.

En esta década, Eduardo Torroja construyótres de sus más innovadoras y emblemáti-cas estructuras laminares, dos de ellas enMadrid; el Mercado de Algeciras (1934)(Fig. 2), para el que proyectó una cubiertalaminar en forma de casquete esférico de47,62 metros de luz y 9 cm de espesor,sustentada sobre ocho apoyos perimetrales,inventando la técnica de desencofrar me-

diante zunchado; el Frontón Recoletos deMadrid (1936), cuya cubierta estaba forma-da por una estructura laminar generada porla intersección de dos sectores de cilindroscirculares de 12,20 m y 6,40 m (seccióntransversal en “gaviota”), salvando una luzde 55 m entre los muros testeros de cierrecon un espesor de tan sólo 8 cm; o el Hi-

 pódromo de la Zarzuela de Madrid (1935),Fig. 3, cuya marquesina es una estructuralaminar formada por la sucesión de hiper-boloides de eje horizontal secantes entre sí,de 5 cm de espesor en los extremos de susvoladizos de 12,80 m. Lamentablemente,el Frontón Recoletos de Madrid (Fig. 4)se desplomó, debido a los daños sufridos

durante los bombardeos de la Guerra Civilespañola (1936-1939). La característicacomún a todas las obras de Eduardo Torrojafue sin duda su variada y genial innovación,no repitiendo nunca las mismas formas nisistemas constructivos (6).

Es también en el año 1935 cuando el ita-liano Pier Luigi Nervi (1891-1979), que aligual que Eduardo Torroja, había iniciadoel ejercicio de su profesión en la décadade los años 20, construyó sus famososhangares de Orvieto (Italia) (Fig. 5), conláminas nervadas de hormigón armado quese convertirían en poco tiempo, en el selloinconfundible del conjunto de su obra, así 

como el empleo de ese nuevo material queel mismo inventó, “el ferrocemento”, y alracional uso de sistemas mixtos de cons-trucción utilizando piezas prefabricadas apie de obra. Al final de esta década de losaños 30, es también cuando otro de losgrandes protagonistas de esta historia, el in-geniero suizo Robert Maillart (1872-1940),tras crear una nueva estética estructuralen los puentes de hormigón armado, cuyaaudaz esbeltez hacía que pareciese queflotaban en el paisaje, construyó en 1939la estructura laminar del Pabellón de la Ex-posición Nacional Suiza (Fig.6), poniendode manifiesto las posibilidades que ofrecíanlas nuevas estructuras ligeras, tal y como

él mismo había manifestado en su famosapublicación del año 1931 (SchweizerischeBauzeitung).

En este contexto internacional es cuandoFélix Candela, en 1935, recién licenciado

como arquitecto, solicita una beca a la RealAcademia de San Fernando para ir a estu-diar a Alemania, la cuna de las EstructurasLaminares. Lamentablemente, en 1936,cuando la beca le es concedida, estallóla Guerra Civil española, y Félix Candela

decidió permanecer en España y se alistóen el Ejército Republicano. La misma gue-rra en la que lamentablemente desapareció“El Frontón Recoletos” de Eduardo Torroja,parecía haber hecho también desaparecerla posibilidad de que Félix Candela se es-pecializara en las Estructuras Laminares dehormigón armado. Sin embargo, no fue así.En 1939, una vez terminada la Guerra Civilespañola, Félix Candela se exilió de Espa-ña. El destino le llevó a México, un paísque reunía las más propicias característicaspara poder construir, de forma económica,una enorme cantidad de estructuras lami-nares, dado el bajo salario de los obrerosen aquellos momentos, así como su benig-

na climatología.Sin que esto signifique, tal y como dijo OveArup, que por ello, el enorme patrimoniolegado por Félix Candela, no sea debido ala singular capacidad creadora de su autor(1). Por otra parte, la clave para poder con-vertirse en especialista de estas nuevas for-mas espaciales, no estaba, según descubrióposteriormente, en aprender los farragososy complejos métodos de cálculo basadosen la Teoría de la Elasticidad, que él pre-tendía aprender en Alemania (7).

En el año 1949, Félix Candela, imitando alos “innovadores” maestros de la Historia

de la Arquitectura, se había convencidoya, de que el camino más adecuado paracapacitarse en el diseño y construcciónde cascarones de hormigón armado, erala experimentación directa mediante laconstrucción de modelos, basándose en elconocimiento de las inmutables Leyes de laNaturaleza (Estática, Mecánica y Resisten-cia de Materiales). Consideró, además, quelo más sencillo e inmediato para él –teníaprisa por aprender–, era construir modelosa escala natural, tal y como hicieron losmaestros de obras medievales, que siguien-do este mismo camino de aprendizaje, secapacitaron para crear las Catedrales Gó-ticas. Félix Candela (Fig. 7), desde la au-

dacia de la madurez de su conocimiento,trazó de esta manera el camino de su auto-aprendizaje.

En este mismo año, construyó su primer cas-carón experimental. Fue la llamada “BóvedaCtesiphon” de San Bartolo de Naucalpan enMéxico (Fig. 8). Se trataba de un “cascarón”de carácter experimental, cuya geometríarespondía a la de un cañón funicular condirectriz catenaria.

Posteriormente, cada vez que quería utilizaruna nueva geometría y tamaño, Félix Cande-la construía cascarones experimentales, parapoder comprobar su funcionamiento estruc-

tural y desentrañar los diferentes aspectosque le podían permitir optimizar su procesode construcción, entre otros construyóuna lámina experimental con geometríade conoide en la Fábrica de Fernández enSan Bartolo en México (1950) (Fig. 9) y el

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22 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

prototipo de “Paraguas” experimental, en LasAduanas, México (1953) (Fig. 10).

Tal y como ya hemos reseñado, Félix Candelase incorporó definitivamente a la AventuraLaminar en el año 1950, cuando fundó en

México, su propia empresa –“Cubiertas Ala”–,con sus hermanos Antonio (aparejador) y Julia,y con los hermanos arquitectos, Fernando yRaúl Fernández Rangel, quienes abandonaronla empresa en el año 1953. “Cubiertas Ala”nació con la finalidad de construir cascaro-nes de hormigón armado, como cubierta deedificios industriales, pero dado su rápidoéxito, se construyeron cubiertas laminaresde hormigón para todo tipo de edificios: vi-viendas, iglesias, restaurantes, club nocturnos,gasolineras, Félix Candela dirigió “Cubiertas

 Ala” desde su fundación en 1950 hasta 1969,momento en el cual se hizo cargo su hermanoAntonio, quien la dirigió hasta su cierre enel año 1976.

La década de los años 50, momento en elcual Félix Candela se incorporó definitiva-mente a la “Aventura Laminar”, fue sin dudala de mayor desarrollo de las “Thin ConcreteShells” a nivel internacional. Tras tres décadasde investigación sobre el hormigón armadoy pretensado, en las que se conquistaronpaulatinamente nuevas formas resistentes ytécnicas constructivas, perfilándose y sim-plificándose también los métodos de cálculoy comprobación, esta década representó elmáximo apogeo de las Estructuras Laminares,surgiendo gran parte de los más veneradoshitos de la Arquitectura Laminar de la Mo-dernidad. Al final de estos prolíferos años, en

1959, se fundó en Madrid (España), en el senodel Instituto Técnico de la Construcción y delCemento, la Internacional Association for Shell Structures iass, bajo la presidencia de EduardoTorroja, con la finalidad de poder ordenar, de-batir, reglar y difundir todos los conocimientosalcanzados, así como la evolución y destinointernacional de este específico campo de laconstrucción civil y arquitectónica.

Es en este mismo año, es cuando Félix Can-dela inicia también el desarrollo y difusión desencillos métodos de cálculo aplicados a lasestructuras laminares, contribuyendo a nivelinternacional a que existan alternativas decálculo analítico más racionales y sencillas.

Su primer artículo lo publicó, este mismoaño, bajo el título” “Cubierta Prismática deHormigón Armado en la Ciudad de México”,en el que resalta la relevante importanciade la escala. Fue precisamente una revistaespañola, “La Revista Nacional de Arquitec-tura”, la que publicó este artículo en su nº99. Al año siguiente, en 1951, Félix Candelapublicó en el Journal del ACI su segundo ar-tículo, cuyo título fue “Simple Concrete ShellsStructures”, así como un libro, posterior, quebajo el título de “Hacia una nueva Filosofíade las Estructuras”, pone de manifiesto, tal ycomo explica José Calavera Ruiz (8), no sóloel conocimiento que Félix Candela tenía sobreel cálculo y diseño estructural, sino cómo

fue capaz de contribuir a que se realizaranimportantes cambios.

La mayor parte del relevante legado de FélixCandela fue construido en México durantelas décadas de los años 50 y 60. Las aporta-

ciones más importantes que Félix Candelarealizó en el contexto internacional dela Aventura Laminar de la ArquitecturaModerna, pueden ser entendidas desdeel conocimiento de los objetivos de estaHistoria, en la que sólo algunos fueron

capaces de fundir, en un sólo gesto, Arte yTecnología, proyectando formas resistenteseficaces, esbeltas, estéticas y fáciles deconstruir. En primer lugar, la relevancia dela obra de Félix Candela, se debe a que seauto-capacitó para poder actuar a la vezcomo arquitecto, ingeniero y constructor,no necesitando el apoyo de ningún otroprofesional para poder crear librementesus cascarones de hormigón armado. Endefinitiva, se convirtió en un “maestro deobras”, que a la manera medieval, reuníaen una misma persona todos los conoci-mientos necesarios para crear, meta quealcanzó, según manifestó posteriormente(1), por seguir las pautas y enseñanzas de

quienes indirectamente considero comosus verdaderos maestros: Eduardo Torroja,Robert Maillart y Pier Luigi Nervi.

3. ARTE ESTRUCTURAL / FORMARESISTENTE Y FORMA VISUAL

A Félix Candela se le ha llamado confrecuencia “artista estructural”. Afortuna-damente, fueron muchos los arquitectose ingenieros que, entre 1920 y 1970,fueron pioneros en el desarrollo del “arteestructural” aplicado a las estructuraslaminares, buscando formas capaces decumplir simultáneamente con los tres

requisitos arquitectónicos de Vitruvio: lafunción (utilitas), la resistencia (firmitas) yla belleza (venustas). Cada uno de aquellospioneros hizo su propio uso de las formasgeométricas matemáticamente disponi-bles –en general, cuádricas– para generarsuperficies adaptadas al comportamientolaminar, y, si es posible, al de membrana.Pero estas formas matemáticas no necesa-riamente conducían a formas visualmentebellas, y diferentes autores lograron extraerde sus formas resistentes, formas visualesconducentes a espacios internos nuncaantes experimentados que asombraban porsu fuerza expresiva, uniendo, en definitiva,la “firmitas” con la “venustas”. Y es intere-

sante analizar cómo diferentes proyectistasconsiguieron estas potentes formas visualesa partir de sus simples y rígidas formas.

Eduardo Torroja, como ya se ha comen-tado, proyectó entre 1934 y 1936 tresestructuras laminares que le hicieron fa-moso, no sólo por sus originalidad técnica,sino también por su expresividad estética.El Mercado de Algeciras (Fig. 2), es unacúpula esférica apoyada en ocho puntos,maclada por ocho cañones cilíndricos.Como todas las láminas de Torroja, susuperficie, tanto interna como externa, nopresenta nervios ni otros elementos queayuden a captar su forma; son los lunetos

periféricos y el gran lucernario centrallos que definen visualmente su forma, enparticular desde el interior (Fig. 11). En elcaso del Frontón Recoletos (Fig. 4), es elhecho de crear la sección en “gaviota”mediante la intersección de dos cilindros

de radios diferentes lo que genera, por unaparte, la posibilidad estructural de la formay, por otra, al sustituir la superficie continuapor la triangulación de los lucernarios, loque genera un espacio interno asombroso. Ycomo puede apreciarse, las formas visibles

de Torroja son diferentes porque las formasgeométricas también lo son: Torroja utilizóesferas, cilindros, hiperboloides hiperbólicosde eje horizontal o vertical, cúpulas tóricas,amén de muchas formas libres no expresablesmatemáticamente mediante una ecuaciónintrínseca (9). Por otra parte, Pier LuigiNervi, el ingeniero italiano más prestigiosoy más influyente en Europa durante su largavida (1891-1979), creó su propia empresaconstructora para construir sus propios pro-yectos, inventando el “ferrocemento” conel que prefabricaba interesantes encofradosperdidos para sus láminas. Utilizó pocasformas geométricas, básicamente cúpulasesféricas y bóvedas de directriz parabólica,

pero por razones constructivas (Fig. 12) –oestructurales– (Fig. 13) sus superficies quedansiempre perceptibles, en particular desde elinterior, por un juego de líneas que se cruzanen delicados arabescos que hacen que susobras resulten inconfundibles.

Como ya se ha comentado, Félix Candela(1910-1997) nació en España y en Madridestudió su carrera de Arquitectura. La estruc-tura de la carrera de entonces hizo que Félixestudiase un curso de Matemáticas, principal-mente geometría, en la Facultad de CienciasExactas de la Complutense, y después, ya enla Escuela de Arquitectura, cursos de Resis-tencia de Materiales y Cálculo de Estructuras,

lo que le proporcionó una seria base teóricaque sería de gran importancia en su formade ejercer la profesión posteriormente. Alterminar la guerra civil española, en 1939,Candela se exilió a México, donde se estable-ció tanto personal como profesionalmente.Fundó la empresa constructora Cubiertas Ala,desde la que desarrolló una gran actividad,proyectando y construyendo más estructu-ras laminares que cualquier otra persona oempresa en el mundo. En 1968 trasladó suresidencia a Chicago y, más tarde, a NuevaYork y Madrid. Dejó su actividad en CubiertasAla y dedicó una parte importante de su tiem-po a la docencia, sin abandonar por ello suactividad como proyectista, colaborando con

firmas americanas y españolas. Pero, a nues-tro entender, su obra más interesante y en laque Félix Candela se muestra más creativo eindependiente de otras corrientes de la época,es la que desarrolló en México entre finalesde los 40 y finales de los 60, y a esta épocanos vamos a referir en lo que sigue.

Una característica de Félix Candela, quizá en-contrada sólo en Nervi, es la de ser, a la vez,proyectista y constructor de sus propias obras.Quiere esto decir que sólo, o a propuesta deotros arquitectos, recibía el encargo de de-sarrollar el proyecto estructural y construir laobra en cuestión. Esto tenía gran importanciapara Candela, porque el proyecto –y aquí nos

referimos a lo que hoy llamamos proyectode construcción– y la propia construccióniban juntos en un único paquete económico.Para él, tan importante era ahorrar en el costedel acero a colocar en obra, que ahorrar enel desarrollo del proyecto –en particular, el

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Félix Candela. In memorian (1910-1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures

Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a la s estructuras ligeras del s. XXI

del cálculo–. Para Candela, el poder calcularla estructura y comprobar que era segura,constituía un requisito indispensable antesde comenzar su construcción; y, además,el cálculo no podía consumir un porcentajeimportante de los recursos económicos de

que disponía. Este sentido de la importanciadel cálculo, por una parte, y de la necesidadde realizarlo de forma económica, por otra,es típico y diferenciador en el arquitectoFélix Candela; un arquitecto interesado porconocer el comportamiento estructural, in-teresado por las matemáticas, interesado porla construcción –y, por tanto, interesado porla economía– y no menos interesado por laestética de sus propias concepciones.

Félix Candela utilizó para sus estructuras mul-titud de formas geométricas y estructurales:láminas cilíndricas cortas y largas, de directrizcatenaria, conos y conoides, cúpulas esféricasy elípticas, láminas plegadas, etc., algunas de

ellas repetidas varias veces, aunque siempreadaptadas a sus requisitos funcionales. Encada una de éstas, la forma visible vienemuy marcada por la geométrica. Por ejemplo,creemos que un observador atento, pero legoen geometría, que visitase Boliches Marsellay el Almacén de Las Aduanas sería capaz deintuir que, a pesar de las diferencias visuales,la forma geométrica de la primera y la de lanave central de la segunda es la misma. Pero,aparte de estas formas geométricas más omenos clásicas, Candela iba buscando formasmás eficientes desde diferentes puntos devista. Y el paraboloide hiperbólico aparecióa sus ojos como la forma geométrica ideal.Se trata de superficies de doble curvatura

negativa, o anticlásticas, lo que confiere asu superficie una gran rigidez estructural,permitiéndole transferir cargas normales a susuperficie mediante esfuerzos tangentes a ellamisma, trabajando en estados de membranao de “cascarón”, como acostumbran llamar aestas formas en los países americanos de hablahispana; su definición analítica es la funciónde segundo grado más simple, z=kxy, lo quesimplifica no sólo los cálculos geométricossino también los estructurales; su superficieestá generada por dos familias de generatri-ces rectas, lo que simplifica fuertemente suconstrucción frente a otras formas tambiénde doble curvatura, pero sinclásticas, comolas cúpulas. Aunque el análisis de las razones

que da Candela para simplificar el cálculode sus cascarones, despreciando el cálculoelástico de las flexiones en sus paraboloides,es muy interesante y muy actual, interesa aquí analizar sólo el uso que hizo de esta formageométrica para generar la multitud de formasvisuales diferentes de sus obras.

La primera vez que Candela utiliza el parabo-loide hiperbólico, o hypar, es en el Pabellónde Rayos Cósmicos de la U.N.A.M. (Fig. 14).La visión general es la de una bóveda cilíndri-ca de directriz parabólica. Pero al sustituir elcilindro por dos hypars “paralelos”, se produ-ce en la bóveda esa sutil curvatura longitudi-nal y ese pliegue central que no sólo rigidiza

estructuralmente la pared, sino que le confiereuna percepción nueva. Candela no repitió estaforma, pero creo que aquí empezó su interéspor jugar buscando formas visibles nuevas, ydiferentes entre sí, a partir de una única formageométrica. Quizá su hallazgo más conocido

es el “paraguas”, formado por cuatro para-boloides (Fig. 15), transmitiendo sus cargasa una columna central. La gran economía deestos paraguas hizo que Candela recibiesemultitud de encargos para cubrir naves conesta estructura (Fig. 16). Ello le llevó a buscar

variantes, como inclinarlos a modo de dientede sierra (Fig. 17), hacerlos disimétricos (Fig.18), o invertirlos. La forma visible de estasestructuras está muy marcada por las aristasrectas y por el encofrado, que también resaltalas generatrices rectas; en consecuencia, susformas curvas quedan poco visibles. En unintento de generar iluminación natural dis-tribuida en una fábrica textil, se introdujeronen la cubierta unas losetas de vidrio (Fig. 19).Aunque esta solución no volvió a utilizarsepor problemas técnicos, estas losetas, alestar dispuestas según las diagonales de loshiperboloides, proporcionan una referenciavisual más clara de las curvaturas de lassuperficies que estamos observando. Pero,

en cualquier caso, y a nuestro modo de ver,estas cubiertas producen la sensación dealgo duro y con aristas rectas. Es interesanteobservar cómo el propio Candela da uncambio rotundo a esta situación en la Iglesiade la Medalla Milagrosa (Fig. 20). A pesarde estar formada por los mismos paraguas,aunque inclinados y deformados (Fig. 21), lasaristas, casi más resaltadas que antes, dejanpaso a unas superficies curvas claramentepercibidas (Fig. 22), y que, en conjunto, ge-neran un espacio visible claramente diferentey sobrecogedor.

Pero si diferentes en su forma visible, aunqueiguales en la geométrica, son las estructuras

antes comentadas, más diferentes aunqueiguales son las estructuras con bordes curvosque Candela se atrevió a construir. En parti-cular, son de destacar la Capilla de Lomas deCuernavaca (Fig. 23) y sus bóvedas por arista.El paraboloide de Cuernavaca, en realidad, eslo más parecido geométricamente a uno delos dos módulos del Pabellón de Rayos Cós-micos, salvando las diferencias de escala y elestablecimiento del borde libre curvo y vola-do. Y aquí, como allí, no se ve ninguna rectao arista que pueda sugerir al no iniciado quela superficie está formada por rectas. Su for-ma visible es lo más alejado de un paraguas.Por otra parte, Candela construyó muchasbóvedas por arista, con diferentes plantas

que van de la triangular a la octogonal, perotodas ellas obtenidas por la intersección deparaboloides hiperbólicos. De ellas, las másimportantes, en cuanto a sus dimensiones,son las seis de planta cuadrada que cubrenla nave de Bacardí (Figs. 24 y 25), al norte deMéxico D. F. Pero indudablemente, la que leha proporcionado un mayor reconocimientocomo creador de formas es el Restaurante“Los Manantiales” en Xochimilco (Fig. 26).Su cubierta está formada por una bóveda porarista de planta octogonal, formada por laintersección de cuatro paraboloides (Fig. 27),cuyos parámetros fueron exquisitamenteelegidos para conseguir una forma al mismotiempo resistente y cautivadora. Al contrario

que en Cuernavaca, aquí sí que existen aris-tas, pero éstas no son rectas sino curvas enforma de arcos (Fig. 28).

Todo aquí son curvas, y curvas bien percep-tibles. Si añadimos a esta obra su entorno

lujuriante de los canales de Xochimilco,es difícil encontrar otra que transmita unamayor sensación de relajada voluptuosidad.En definitiva, Candela fue un constructor deláminas que creó su empresa para tener lalibertad de desarrollar sus propias ideas,

al igual que lo hiciera Nervi. Pero lo hizoen un contexto tecnológico mucho máspobre, tanto en medios de ejecución comode análisis estructural. Esto le llevó a buscarformas sencillas de calcular y de construir:y encontró el “hypar”, que además le llevoa construir láminas que no necesitabannervaduras ni por razón resistente niconstructiva. En este aspecto, Candela separece a Torroja: sus superficies son lisasy desnudas, mostrándose al exterior sinnecesidad de ayudas formales. Por otraparte, si las formas visibles de Torroja sondiferentes porque las geométricas tambiénlo son, y las de Nervi son parecidas cuandoutiliza la misma geometría, Candela es

un maestro en conseguir formas visiblesdiferentes a partir de una misma y únicaforma geométrica. No creemos que hayaexistido ningún constructor de láminasque se haya obsesionado tanto con unelemento geométrico único y que haya sidocapaz, al mismo tiempo, de ofrecernos talvariedad de formas visibles verdaderamenteatrayentes.

4. EL DECLIVE DE LOS CASCARONESDE HORMIGÓN

Casi todos los cascarones de hormigón ofábrica del mundo –y existen cientos de

ellos– se construyeron entre 1925 y 1975, yla mayoría son obra de los nueve ingenieroso arquitectos siguientes: Eduardo Torroja(1899-1961) y Félix Candela (1910-1997)de España, Robert Maillart (1872-1940) yHeinz Isler (1926-2009) de Suiza, FranzDischinger (1887-1953) y Ulrich Müther(1934-2007) de Alemania, y Antón Tedesko(1904-1994) y Eladio Dieste (1917-2000)del continente americano.

Todos estos grandes ingenieros y arquitectoshan fallecido ya y, con ellos, ha desapareci-do el arte de los cascarones de hormigón.No obstante, esto no es cierto del todo, yaque las torres de refrigeración de hormigón

son en realidad láminas muy esbeltas ysiguen construyéndose en la actualidadtorres de hasta 200 m. La mayoría de lossilos constan de cascarones cilíndricos ycónicos. Aun así, estas estructuras utilitariasy sus formas repetitivas apenas suponen unapequeña parte de la variedad manifestadapor la generación anterior de cascarones.Antes era normal cubrir con cascaronesfábricas, almacenes, estaciones de metro,tribunas, teatros, cines, iglesias, restauran-tes, bares e incluso viviendas.

Todo esto terminó hace más de treinta años,y el trabajo de Félix Candela parece habersido el más afectado. De todos los expertos

de este ámbito, probablemente fuera él elmás especializado, ya que se dedicabaprincipalmente a los cascarones de hor-migón, la mayoría de ellos paraboloideshiperbólicos. Candela se convirtió en elmaestro de los cascarones de hormigón, y

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24 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

cayó a la par que ellos cuando disminuyó laconstrucción con cascarones.

En una conferencia que impartió en la Univer-sidad Nacional Autónoma de México en 1969,admitía con cruda franqueza [1, p. 138]: «…La

verdad es que yo estoy tan perdido y desorien-tado como ustedes. Tengo cerca de 60 años,me he pasado 20 de ellos como constructor ydiseñador de estructuras, conozco el oficio dearquitecto tradicional razonablemente bien,y no encuentro mercado ni uso para unashabilidades que me ha costado muchos añosconseguir. Soy una persona desplazada en el mundo actual y no sé lo que hacer ni si valgo

 para algo». Entristece oír esta desesperación dela boca de un hombre tan ilustre y próspero,pero para mí demuestra también la talla huma-na de Candela, que no tenía miedo de mostrarabiertamente sus sentimientos aunque pusierande manifiesto sus debilidades.Suponemos quetodos los constructores de láminas delgadas

anteriormente referidos tenían caracteresfuertes y que trabajar con ellos debe de habersido realmente difícil. Sin embargo, con ellosdeben de haber estudiado y trabajado muchí-simos arquitectos e ingenieros jóvenes quepodrían haber continuado fácilmente con laconstrucción a base de cascarones. Tiene quehaber otros motivos para que los cascaronesde hormigón desaparecieran tan rápidamente.Se nos ocurren los siguientes:

1. Los cascarones pasaron de moda

Fue la libertad de formas que ofrecía el hormi-gón armado lo que dio lugar a formas nuevasy espectaculares durante las décadas de los

veinte y los treinta. Tras la Segunda GuerraMundial, durante las décadas de los cincuentay los sesenta, volvieron a estar de moda loscascarones de figuras curvas y aspecto natural.Tal vez fuera como reacción a las cajas y figurasrectangulares de la Arquitectura Moderna dela Bauhaus, Gropius, Mies van der Rohe, LeCorbusier, etc. Cuando terminó la época hippyde los sesenta, las formas poligonales tomaronde nuevo el relevo y disminuyó la demandade cascarones.

2. Los cascarones son caros

Aparte de la moda y de los aspectos técnicos,es el coste lo que determina la viabilidad de

un edificio o estructura. Las complejas formasde los cascarones –en su mayoría con unadoble curvatura– requieren de una labor deencofrado compleja e intensiva. Incluso en lospaíses en vías de desarrollo, la mano de obrase volvió cada vez más costosa, por lo que yano era posible construir cascarones de formaeconómica en ninguna parte. Por supuesto, elcoste puede reducirse en cierta medida me-diante el encofrado inflable, el uso repetido deun mismo encofrado o, en especial en el casode Candela, el uso de cascarones paraboloideshiperbólicos en los que el encofrado puedaejecutarse siguiendo las generatrices rectas delcascarón (es decir, a base de barras rectas). Noobstante, el encofrado y sus soportes hacen que

los cascarones resulten costosos.3. Los cascarones no son prácticos

Candela, Isler y la mayoría de los constructoresde cascarones aducen que el hecho de que

la naturaleza no cree estructuras planas yapenas algunos rectángulos significa quelos cascarones de doble curvatura y formasarmoniosas no sólo resultan eficientes, sinoque son más naturales que otras estructu-ras. Sin embargo, «natural» no es sinónimo

de «práctico». En cuanto a los tabiques,instalaciones, iluminación, mobiliario,ventanas, etc., los muros y techos planosresultan más prácticos.

4. Es difícil analizar los cascarones

Hasta hace poco, tan sólo determinadasformas de cascarones como las de sime-tría de rotación y las sometidas a cargassimétricas, las bóvedas de cañón y los cas-carones paraboloides hiperbólicos podíancalcularse «a mano» con cierta precisión.En el resto de casos, las ecuaciones dife-renciales parciales de cuarto orden que eranecesario resolver complicaban en exceso

los cálculos manuales, por lo que la únicaforma de análisis eran los ensayos con ma-quetas. Por otra parte, las estructuras lami-nares de hormigón sometidas a compresióntienden a ser inestables: pueden pandearsesi la doble curvatura es insuficiente y,además, los efectos dinámicos –tales comolas vibraciones provocadas por el viento–pueden provocar su rotura. Parece que losque conocían bien la teoría de membrana ydel momento de flexión de los cascaronesno siempre supieron transmitir su teoría demodo que pudiera ser comprendido porquienes debían ponerla en práctica.

Candela escribe con cierta ironía: «es un

fenómeno general en la literatura técnicaque trata de estos temas que sus autoresse muestran excesivamente generosos enlo que se refiere a integrales y ecuacionesdiferenciales complicadas, sobre todocuando su manejo no se halla al alcancede la mayoría y procuren, en cambio,ocultar celosamente los principios mecá-nicos en que se basan los procedimientosanalíticos. De este modo se ha mantenidoeficazmente, durante muchos años, unvelo de misterio sobre estas cuestiones,rodeándolas de una aureola de alta es-peculación matemática, que contribuyea presentar a los escasos iniciados comosabios eminentes y a ahuyentar a los

atrevidos que intentan introducirse en sureducido círculo» [1, p. 98].

5. Los cascarones son oscuros

A pesar de que los cascarones de hormigónson delgados y ligeros, el material en sí mismo es opaco y no permite que la luzlo atraviese. Si hace falta luz natural, esnecesario incluir aberturas en el cascarón,lo que dificulta aún más su análisis.

6. Los cascarones son incompatibles conla física de los edificios modernos

El aislamiento térmico es cada vez más

importante. Las estructuras laminaresde hormigón no ofrecen ningún aisla-miento térmico, por lo que en los paísesnórdicos deben revestirse con materialde aislamiento adicional, con lo quedesaparece su esbeltez, que en muchos

casos es precisamente el motivo por el quese construyeron.

7. Los cascarones no se contemplan en lanormativa de edificación

Los cascarones son estructuras poco habi-tuales con dimensiones poco habituales y uncomportamiento estructural poco habitual.Cuantos más códigos y normas tenemos,más difícil resulta demostrar que un cascarónes aceptable. Citando nuevamente a FélixCandela: «La oposición de la burocraciatecnológica, tanto estatal como la de la granindustria, e inclusive la de muchas socieda-des científicas, es una de las más efectivasbarreras que el hombre ha ideado contra elprogreso»[1, p. 162].

8. Los cascarones sólo resultan prácticospara estructuras pequeñas

En relación con el tamaño, Candela estabaconvencido de que las distancias entre sopor-tes superiores a 30 m no resultan rentables.De hecho, apenas se han empleado las es-tructuras laminares de hormigón para cubrirestadios, hangares o grandes pabellones deexposiciones. Aun cuando algunos de losmotivos anteriormente citados puedan no serde gran importancia, fueron todos ellos, en suconjunto, los que impidieron que los casca-rones siguieran su desarrollo. La historia delas estructuras es también la historia de losmateriales de construcción. Así, en la décadade los sesenta, por ejemplo, aparecieron derepente nuevos aceros de altas prestacionesy nuevos materiales laminares compuestos

de fibras de plástico.

5. LA NUEVA GENERACIÓNDE ESTRUCTURAS LIGERAS

El Pabellón Alemán construido por Frei Otto junto al arquitecto Rolf Gutbrodt y los inge-nieros Leonhardt y Andrä para la Expo deMontreal de 1967 es la construcción iconode la nueva generación de estructuras lige-ras (10), Fig. 29. Ayudándose de los nuevosmateriales disponibles, Frei Otto y su equipocrearon formas nunca vistas anteriormente.Fue posible crear estructuras tensadas,similares a las tiendas de campaña, que

constaban de mallas de cables recubiertascon membranas. Por su doble curvatura,parecían salidas directamente de los casca-rones paraboloides hiperbólicos de Candela.Sin embargo, su principal diferencia respectoa éstos era que se trataba de estructuraspretensadas cuya rigidez y estabilidad selograba mediante la combinación de la doblecurvatura y un alto nivel de pretensado. Alcontrario que sus antecesoras de hormigón,las nuevas estructuras eran tan ligeras que lasucción del viento podía llevárselas.

Por ello es de destacar que estas estructurasligeras precisan de cimientos voluminosos ycostosos para transmitir al suelo las cargas

del viento y las fuerzas del pretensado.Influido en gran medida por el PabellónAlemán de Montreal, el arquitecto GünterBehnisch, los ingenieros Leonhardt y Andrä,y Frei Otto trasladaron esta experiencia a un

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25Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

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proyecto mucho mayor. El resultado fue latodavía impresionante cubierta del EstadioOlímpico de Múnich (Fig. 30). El gigantescotamaño y la elegancia de esta estructura esel culmen de la edificación con mallas decables (11). No tenemos constancia de que

se haya construido desde entonces ningunacubierta que la supere en tamaño. La cubiertade Múnich demuestra asimismo que estas es-tructuras resultan muy costosas no sólo por suscimientos sino también porque primero hayque ejecutar la estructura y luego revestirla.

Actualmente, las construcciones puras demallas de cables se emplean con éxitofundamentalmente en estructuras para finesespecíficos como cubiertas de pajareras y enfachadas realizadas con estas mallas. Tambiénresulta especialmente interesante una torre derefrigeración de 180 m de altura construidacon el mismo sistema que el empleado en ladécada de los ochenta (Figs. 31 y 32).

Desde la década de los ochenta han surgidodos nuevas tendencias que han abierto elcamino a una nueva generación de estructurasligeras de doble curvatura.

1. Cubiertas de membrana para vanos am-plios –a menudo con autoanclaje– con unaestructura de acero muy reducida.

2. Cascarones muy transparentes, compuestosde entramados metálicos acristalados.

Una vez más fueron los avances en tecnologíade los materiales –por ejemplo, las membra-nas de gran resistencia y el vidrio templado

de seguridad a un precio asequible– los quecontribuyeron al progreso. Sin embargo, sur-gieron nuevos sistemas estructurales –comolas cubiertas radiales y los entramados consuperficie de traslación– que contribuyeronen gran medida a allanar el camino para estosavances (12). En la actualidad, las estructurasde membrana pretensada de doble curvaturase encuentran entre las estructuras ligeras másempleadas para cubiertas con amplios vanos.Resultan sorprendentemente económicassiempre y cuando dispongan de autoanclaje;es decir, cuando se emplea el concepto deestructura radial. Precisamente en el estudioSchlaich se han proyectado más de veintecubiertas de membrana para estadios con un

peso –cargas permanentes– aproximado de25 kg/m2 que cubren áreas de 200 x 300 msin soportes interiores y que pueden soportarcargas totales de hasta 100 kg/m2 –unas cua-tro veces su peso propio– (Fig. 33-Fig. 39).

Los cascarones ligeros de entramados metáli-cos acristalados tienen la ventaja de que la lige-reza de la estructura queda a la vista. Siemprey cuando el entramado conste de triángulos –ode rectángulos con cables en sus diagonales– laestructura se comporta exactamente igual queun cascarón. Si se emplean superficies de tras-lación, pueden usarse paneles planos de vidriosobre un entramado metálico cuadrangular,con lo que se consiguen estructuras bastante

económicas. Resulta curioso que mientrasque Candela solía construir el encofrado desus cascarones paraboloides hiperbólicos dehormigón siguiendo las generatrices rectas,en el caso de los cascarones acristalados seemplean generatrices curvas con el fin de

conseguir rectángulos planos de vidrio. Esteinteresante tema es demasiado amplio paraadentrarnos ahora en él con más detalle. Si sedesea profundizar en él, puede consultarse laliteratura al respecto (13).

Cuando no puede representarse la forma deun cascarón mediante superficies de trasla-ción, como ocurre en la Fig. 35 (es decir, siun cascarón proyectado por Heinz Isler fueraa ejecutarse en vidrio) la única forma posiblede desarrollar su superficie sería a través detriángulos. En este caso, un entramado me-tálico compuesto por perfiles que formarantriángulos y se recubrieran con paneles devidrio triangulares trabajaría del mismo modoque un cascarón.

6. LA LIBERTAD DE ELECCIÓN ACTUAL

Como acabamos de ver, en comparación con

la época de Candela, actualmente tenemosmuchas más opciones para construir estruc-turas ligeras:

– En el caso de las estructuras que trabajana compresión, las principales opcionesson los cascarones de hormigón y los deentramado metálico acristalado.

– En cuanto a las traccionadas, las principalesopciones son las membranas tensadas paracubiertas y las mallas de cables.

Son muchos quienes opinan que las estructu-ras ligeras suponen por lo general muchas ven-tajas. Además de porque minimizan la flexión(es decir, emplean las secciones estructuralesde forma altamente eficiente), existen otrosmotivos convincentes para su uso:

– Belleza. Las estructuras ligeras son transpa-rentes y muestran el flujo de las fuerzas deforma natural. Normalmente nos gusta loque comprendemos. También preferimosla ligereza porque la asociamos a la ele-gancia, ya que las estructuras más ligerasno tapan nuestra visión y nos sentimosmenos amenazados.

– Sostenibilidad. Las estructuras ligeras re-quieren por lo general cantidades reducidasde material, por lo que contribuyen a la ar-quitectura y a la construcción sostenibles.

– Sociedad. Las estructuras ligeras no sonfáciles de ejecutar y precisan de mano de

obra cualificada, por lo que cumplen lafunción social de creación de empleo.

Debido a la abundancia actual de opcionespara la construcción de estructuras ligeras,éstas vuelven a estar de moda. En la arqui-tectura contemporánea existe una ciertatendencia hacia las formas naturales. Enparalelo a esta evolución, los gráficos en3D generados por ordenador han abiertolas puertas a proyectos más efímeros y aestructuras virtuales que resultan muy con-vincentes en la pantalla del ordenador perosólo pueden hacerse realidad (si es que sontécnicamente viables) mediante estructurascomo los cascarones. Hay que reconocer el

peligro de estas tendencias. Hace cuarentaaños, Candela ya se quejaba en su ensayo«Comentarios acerca de la colaboraciónentre arquitectos e ingenieros» (1) de losarquitectos modernos que proyectan estruc-turas sin saber si pueden construirse.

Candela se quejaba asimismo de losingenieros que calculan todo lo que losarquitectos les pasan pero no contribu-yen al concepto de las estructuras. ¡Ycuán cierto sigue siendo hoy día! Pero nodeberíamos seguir quejándonos porqueno va a cambiar nada. En vez de eso de-beríamos ser optimistas y aprovechar latendencia actual para volver a construirestructuras ligeras de doble curvatura(es decir, cascarones). Al mismo tiempo,continúa la evolución de las estructuras engeneral gracias a los avances en cienciade los materiales. Por ejemplo, las piezasde vidrio empiezan a encolarse entre sí directamente, lo que permite conseguirestructuras totalmente de vidrio sin quesea necesario emplear ninguna estructurade acero como soporte. También se usancada vez con mayor frecuencia materialesde fibra de carbono de alta resistencia yestán surgiendo nuevas tendencias inclusoen el ámbito del hormigón, como los hor-

migones de muy altas prestaciones y loshormigones ultraligeros, así como nuevoshormigones con armadura de polímerosreforzados con fibra y textil. Volviendo alos cascarones de hormigón como una delas opciones estructurales actuales... ¿Tie-nen futuro? Jörg Schlaich propone variosmotivos por los que hoy día deberíamosseguir trabajando con ellos (14):

– Son las estructuras más sinceras: la formay la estructura son idénticas.

– Son naturales y bonitas si se construyende modo que no presenten flexión o queésta sea mínima.

– El hormigón se usa en el entorno más

adecuado, ya que los cascarones tra-bajan principalmente en compresión yaprovechan al máximo las posibilidadesesculturales del hormigón.

Además, algunos de los argumentosesgrimidos en otros tiempos contra loscascarones de hormigón han perdido suvigencia:

– Actualmente, el análisis estructuralresulta fácil.

– En cuanto a la física de los edificios,los cascarones de hormigón pueden enocasiones presentar incluso más ventajasque otras estructuras ligeras si se tiene encuenta su capacidad para proteger del

ruido y almacenar el calor.– Gracias a las máquinas con control nu-mérico informatizado, el encofrado deformas libres y naturales ha dejado detener un coste prohibitivo.

Como ya se ha argumentado en este ar-tículo, parecen existir cada vez mayoresoportunidades para los cascarones dehormigón.

Una vez más, parece que las estructurasligeras –y con ellas los cascarones dehormigón– tienen la oportunidad deser parte importante del futuro de lasestructuras. De todos modos, para todaslas futuras estructuras complejas y de

calidad necesitamos maestros de obra,ingenieros que sepan de arquitectura yarquitectos con una buena formación y unconocimiento profundo de cómo trabajanlas estructuras. Entonces podremos tenergrandes esperanzas.

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26 Informes de la Construcción, Vol. 62, 519, 5-26, julio-septiembre 2010. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.09.007

P. Cassinello, M. Schlaich, J.A. Torroja

1. Jena (Alemania) Dyckerhoff-Widmann

(1922-1923).2. Mercado de Algeciras (1934), EduardoTorroja.

3. Hipódromo de la Zarzuela (1935), EduardoTorroja.

4. Frontón Recoletos de Madrid (1936),Eduardo Torroja.

5. Hangar en Orvieto, Italia (1935). Pier LuigiNervi.

6. Pabellón Exposición Nacional Suiza (1939).Robert Maillart.

7. Félix Candela.8. Modelo experimental: “Bóveda Ctesi-

phon”, San Bartolo, México, 1949.

9. Modelo experimental: conoide en la Fá-brica de Fernández, San Bartolo, México,1950 .

10. Modelo Experimental: Paraguas, Las Adua-nas, México, 1953.

11. Mercado de Algeciras, España. EduardoTorroja, 1934.

12. Palacio de los Deportes. Roma. 1956-57.13. Palacio Exhibiciones. Turin, Italia P.L.

Nervi. 1947-49.14. Pabellón de Rayos Cósmicos. UNAM 1951.

FIGURAS

* * *

32. Primera fachada de malla de cables

en vidrio; Hotel Kempinski, Múnich,1993.33. Cubierta radial; Gottlieb Daimler Sta-

dium de Stuttgart (Alemania), 1993.34. Marquesina de membrana; Cancillería

de Berlín (Alemania), 2001.35. Cascarones paraboloides hiperbólicos

basados en generatrices rectas (casca-rones de hormigón) y en generatricescurvas (cascarones de entramadosmetálicos de paneles planos de vidriocuadrangulares).

36. Cubierta paraboloide hiperbólica devidrio realizada con paneles planos

cuadrangulares; Schubert Club Band,Minneapolis (EE. UU.) 2001.

37. Cascarones de entramados acristaladoscon paneles planos de vidrio cuadran-gulares; Estación Central de Berlín(Alemania), 2006.

38. Cascarón de entramado metálico deconfiguración triangular; cubierta delDZ Bank, Berlín (Alemania), 1998.

39. Cascarón de entramado metálico deconfiguración triangular. Palacio de lasComunicaciones, Madrid, 2009.

15. Paraguas. Félix Candela.

16. Almacén Celestino Fernández. Méxi-co, 1955.17. Almacén Hernaiz. Mexico 1956.18. Almacén Río. México.19. High Life Fábrica Textil. Losetas de

vidrio.20. Iglesia Medalla Milagrosa.21. Paraguas. Medalla Milagrosa.22. Superficies curvas.23. Capilla de Cuernavaca. México

1958.24. Fábrica Bacardí. Dibujo: C. García

Reig.25. Bacardí. México, 1960.26. Restaurante Los Manantiales, Xochi-

milco. México, 1958.27. Los Manantiales. Dibujo: C. García

Reig.28. Los Manantiales. Arch-shaped.29. Pabellón Alemán de la Expo de Mon-

treal de 1967, obra de Frei Otto.30. Cubierta del Estadio Olímpico de

Múnich, 1972.31. Torre de refrigeración de malla de

cables durante la obra, antes de surevestimiento, Schmehausen (Alema-nia), 1974 (12).