Поворотным пунктом в творчестве Вильянуэвы и, пожалуй, во всей архитектуре Венесуэлы стало проектирование и строительство Университетского городка в Каракасе (с 1944 года до конца пятидесятых годов). Вильянуэва на всем протяжении работ был автором этого большого, включающего в себя многие разнородные сооружения комплекса. В 1944—1947 годах был составлен первый вариант генерального плана и началась первая очередь строительства.
После того как в 1945 году было построено здание госпиталя, стало очевидно, что творчество Вильянуэвы начинает меняться серьезнее, чем это можно было предположить по макету университета в целом. В огромном сложно расчлененном блоке госпиталя архитектор использовал новые решения архитектурных масс и новые для себя формы. Сегодня оно кажется уже старомодным, но на фоне тогдашней мировой и венесуэльской архитектуры в творчестве самого Вильянуэвы оно не было таковым.
Строительство университета по первоначальному проекту уже не удовлетворяло автора. Он решил переработать генеральный план на совершенно иных принципах и приостановил строительство ряда корпусов. Одной из причин пересмотра общей композиции послужил опыт работы с железобетоном в зданиях госпиталя и индустриального факультета (1947) и возникший у Вильянуэвы интерес к этому материалу.
Конструктивные и пластические возможности железобетона Вильянуэва творчески прочувствовал при работе над спортивным центром Университетского городка (1950). Он спроектировал олимпийскую спортивную арену (футбольный стадион) с трибунами на тридцать тысяч зрителей, а рядом, отделенный автоэстакадой скоростного движения, – бейсбольный стадион такой же вместимости.
Особенно впечатляющим по композиции и новаторским конструктивно оказался футбольный стадион. Автору посчастливилось найти конструктивную форму, чистую и логичную как с технической, так и с образной стороны. Прямая восточная трибуна, противостоящая плоскому овалу стадиона в целом, состоит из 24 лежащих на боку почти симметричных U-образных конструкций, по нижним поясам которых размещены ряды мест для зрителей, а верхние несут тонкую железобетонную диафрагму солнцезащитного козырька вылетом около двадцати двух метров. Острая тектоническая идея воплощена в этом стадионе с такой непосредственной выразительностью и блеском, что это сооружение быстро приобрело мировую известность.
Олимпийский стадион впечатлял изяществом и элегантной простотой. Подобная легкость, почти хрупкость в дальнейшем менее свойственны работам Вильянуэвы. Здесь и позднее архитектор ничем не маскирует конструкцию. Он как бы специально раскрывает ее, останавливает на ней внимание. В разных по назначению и очень несходных по формам постройках он на все лады начинает варьировать монолитный железобетонный каркас как основную архитектурную тему. Для него не существует «некрасивых» конструктивных форм, если они целесообразны и оригинальны. Кажется, архитектор с искренним восторгом любуется ребрами и ступенями своих железобетонных каркасов и заражает этим любованием зрителя.
Вильянуэва утверждает, что художественная квалификация архитектора раскрывается через уменье использовать конструкции, обрести творческую свободу внутри создаваемых ими ограничений, потому что они несут в себе объективность. Он считает, что архитектура в своем материальном выражении складывается из трех компонентов: пространства, объема и конструкций.
«Я думаю, – писал Вильянуэва, – что основным специфическим качеством архитектуры является пространство, духовно-осмысленное, пригодное для людей. От пространства, которое служит ключом для всего проекта, развивается наружный объем. И объем определяет третий основной элемент архитектуры: конструкции. Объем и конструкции должны приобрести жизнь через цвет, фактуру и с помощью технического оборудования».
Следующим для Вильянуэвы этапом в освоении новых конструкций и методов строительства, а также в создании крупных градостроительных комплексов стало его участие в жилищном строительстве, предпринятом в начале 1950-х годов в Каракасе. Вильянуэва выступил в качестве автора жилых комплексов: «Эль Параисо» (1952—1954), «23 января» (1955). В дальнейшем он был консультантом при создании районов Черро, Гранде, Бельявиата и др.
Предложенные Вильянуэвой типы квартир, домов, планировки кварталов вызвали интерес архитекторов многих стран. Жилые районы Каракаса, построенные в 1950-х годах, отличаются крупным градостроительным масштабом и остроумным использованием особенностей индустриального строительства.