Investigadors de la URV han desenvolupat un mètode de càlcul per dissenyar cobertes no circulars, utilitzades en la construcció d'estadis i altres estructures de grans llums. La recerca dona resposta al problema de dissenyar cobertes de tipus roda de bicicleta no circulars, suportades mitjançant radis triangulats en planta. A causa de l'esperit innovador de l'article i la complexitat del repte matemàtic que han resolt, la International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) els ha atorgat el premi Tsuboi.

Als autors de la recerca, Rodrigo Martín i Blas Herrera, tot i ser conscients de la magnitud del projecte, el reconeixement els ha agafat per sorpresa. "No esperàvem guanyar res; investiguem i publiquem perquè és el que fem a la universitat", han manifestat.

Les cobertes de tipus roda tenen avantatges i també inconvenients

En el disseny i la construcció d'espais multitudinaris, com els estadis esportius o els recintes firals, els enginyers i arquitectes s'enfronten a múltiples reptes. En el cas que siguin coberts, un dels més transcendentals és el disseny del sostre. La necessitat de crear espais diàfans, sense elements que obstrueixin la vista o el pas, obliga els professionals a deixar molta distància entre suports estructurals, factor que condiciona tot el projecte: aparença estètica, materials, procés de construcció, etc.

Les cobertes de tipus roda són una de les solucions a què poden recórrer. Estan formades per dos anells, un d'exterior i un d'interior, units per cables en forma de radis, de la mateixa manera que una roda de bicicleta. Quan aquests radis es tensen, estiren l'anell exterior cap al centre i l'anell interior cap a l'exterior, aguantant tota l'estructura. És per això que també s'anomenen anell de compressió i de tracció, respectivament. Aquestes cobertes són estructures lleugeres, que requereixen poc material si les comparem amb altres dissenys més convencionals.

Malgrat això, també tenen inconvenients. Muntar-les requereix un procés complex i delicat, ja que l'estructura no és estable fins que no es tensa per complet i es recobreix. També són estructures molt difícils de dissenyar perquè la seva forma és definida per la distribució de forces de tensió dels radis, que pot ser molt intricada en estructures no circulars, com en la majoria de casos. Amb l'objectiu d'abordar aquestes febleses, els investigadors de la URV van proposar-se dissenyar una nova variant d'aquest tipus de coberta no circular incorporant una triangulació dels radis en planta.

Un repte matemàtic molt complex

Els radis triangulats en planta, és a dir, distribuïts en forma triangular vistos des de dalt, ofereixen una major estabilitat durant el muntatge, però impliquen un repte matemàtic molt complex: la forma de la coberta depèn directament de la tensió de cada radi, i cal determinar-la amb molta precisió. Com que cap dels procediments coneguts per resoldre sistemes similars era vàlid en aquest cas, els investigadors van haver de programar-ne un. Es tracta d'un mètode matemàtic iteratiu: parteix d'una solució inicial, aproximada, i en modifica centenars de variables fins a trobar-ne la versió perfecta.

Pels investigadors, un dels reptes més complicats va ser trobar el punt de partida del disseny, la solució inicial a partir de la qual començar el procés. Aquesta primera aproximació inclou els valors inicials de les variables que influeixen en la forma de l'estructura: angles, forces, posicions, etc. "No sabíem si el mètode era vàlid fins que no vam trobar la manera de definir un punt de partida prou bo com perquè el mètode iteratiu trobés una solució al disseny", recorda Rodrigo Martín, professor d'estructures a l'Escola Tècnica Superior d'Arquitectura.

Una recerca reconeguda internacionalment

Gràcies a aquesta recerca, les cobertes no circulars de tipus roda amb radis triangulats poden ser més fàcils de dissenyar. "A partir d'ara, algun enginyer o arquitecte, utilitzant el nostre mètode de càlcul, pot dissenyar més fàcilment una estructura com aquesta", celebra Blas Herrera, investigador del Departament d'Enginyeria Informàtica i Matemàtiques. A causa de l'esperit innovador de la recerca i la complexitat del repte matemàtic que han resolt, la IASS els ha concedit el premi Tsuboi, un reconeixement que s'atorga al millor article científic de l'any en el camp de l'arquitectura i el disseny estructural publicat a la Journal of the IASS.

Els investigadors confessen, però, que el reconeixement els ha agafat per sorpresa: "Es tracta d'una recerca feta amb molt pocs mitjans, de manera molt discreta, amb la intenció de fer ciència, que és pel que som aquí; mai vam imaginar que ens donarien aquest premi, va ser una sorpresa total". Al món de les enginyeries, quan es troba una solució revolucionària, no s'acostuma a compartir, sinó que es guarda per tal de guanyar un avantatge competitiu en un sector determinat.

Es tracta d'un dels trets diferencials d'aquest article, que comparteix el caràcter de tota la recerca que es duu a terme a les universitats: fer ciència per la ciència, amb transparència. "Tot el treball matemàtic, físic, estructural és aquí; potser per això ens han donat el premi", diuen.