Cubierta Palacio de Cibeles

Introducción

El Palacio de Cibeles es un conjunto de dos edificios de fachada blanca ubicado en un lateral de la plaza de Cibeles en Madrid, España. Estos edificios fueron construidos entre 1907 y 1919 sobre una parte de los antiguos Jardines del Buen Retiro. Se inauguraron como sede para la Sociedad de Correos y Telégrafos de España, denominándose entonces Palacio de Comunicaciones. Es uno de los ejemplos de arquitectura modernista española más representativos, diseñado por los jóvenes arquitectos españoles Antonio Palacios y Joaquín Otamendi, lo que supuso para ellos el inicio de una exitosa carrera.

A lo largo del siglo XX se hicieron reformas necesarias para el funcionamiento del edificio como sede de Correos, función que fue perdiendo relevancia con el avance del siglo. En 1993 fue declarado Bien de Interés Cultural, con categoría de Monumento, y en 2003 se convoca el concurso para la transformación del edificio, presentándose el proyecto de renovación en 2005 por el estudio de arquitectura Arquimática. A finales de 2007 comenzó a funcionar como las dependencias municipales del Ayuntamiento de Madrid, cambiando su denominación a «Palacio de Cibeles». ​

Como parte de las actuaciones desarrolladas, la empresa de ingeniería Schlaich Bergermann und Partner fue invitada por los arquitectos para hacer el diseño de detalle de una nueva cubierta de cristal, que cubriría el Pasaje de Alarcón, de 100  m de largo, con 15 m de ancho en su mayor parte, y el “Patio de Coches”, de 600 m2. El pasaje separaba el edificio de la Dirección del de la Gestión y comunica la calle de Alcalá con la de Montalbán, junto a la cual está el ensanchamiento que se denominaba “muelle de furgonetas”, porque estaba dedicado a los automóviles de transporte de correspondencia. Después de la obra, toda esta zona cubierta se denomina “Galería de Cristal”.

Esta gran cubierta, construida entre los años 2008 y 2009, es una malla triangular de casi 3000 m2 y 500 toneladas de peso, que se apoya sobre los edificios existentes, introduciendo sin embargo los menores esfuerzos posibles gracias a la técnica de introducir cables horizontales y una gran viga perimetral. Con un vano máximo de 45 m, está entre los records de cubiertas de vidrio de una sola capa de este estilo.

Geometría

La estructura, como se ha mencionado, es una cáscara mallada con elementos triangulares de vidrio. Este tipo de cubiertas se pueden conformar con elementos triangulares o cuadriláteros, pero en cada caso tendrán unas ventajas y desventajas. Cualquier forma puede ser mallada con triángulos, mientras que, si se quiere que los elementos sean planos (que no tengan curva) para mantener el presupuesto dentro de límites aceptables, las mallas de cuadriláteros están restringidas con ciertas reglas geométricas, como la adaptación mediante superficies llamadas traslacionales. Por el contrario, estas últimas proporcionan más transparencia, usando menos barras en la malla.

Por ello, para encontrar la forma más adecuada, ingenieros y arquitectos analizaron las dos opciones para este proyecto. El principal condicionante fue el conjunto de edificios antiguos que formaban el perímetro de la nueva cubierta. A lo largo de este perímetro se debía disponer una viga de borde horizontal para controlar las fuerzas transmitidas a la estructura existente, y esto provocó un diseño de la superficie mediante elementos triangulados, más fácil de definir con bordes rectos.

En primer lugar se concibió la cubierta utilizando un globo que se inflaba bajo un modelo físico del agujero que tenía que ocupar, definiendo una primera forma. A continuación, utilizando programas de obtención de forma (“formfinding softwares”), se diseñó la forma definitiva. El objetivo de estos análisis es encontrar la forma óptima para las cargas aplicadas, de forma que la estructura esté únicamente sometida a esfuerzos axiles o esfuerzos en su plano, y no haya momentos flectores (como en un arco). Con este criterio, se obtienen estructuras ligeras y económicas, utilizando menos material y aprovechándolo al máximo. Aunque se hicieron pequeños cambios de esa estructura ideal, para incorporar algunos cambios estéticos, los momentos flectores a los que está sometida son mínimos.

El lado más largo de la cubierta tiene 100 m, y el vano máximo a salvar son 45 m.

Diseño estructural

La estructura es una cáscara de una sola capa mallada con elementos triangulares, que está conectada a una viga de borde con sección circular hueca de 762 mm de diámetro y que recorre el perímetro del patio a unos 22 m de altura desde el suelo. Además, 12 cables horizontales de 45 mm de diámetro sujetan esta cáscara, para evitar la transmisión de empujes horizontales a los centenarios edificios, donde toda la estructura se apoya.

La capacidad de los muros sobre los que reposa la cubierta es más que suficiente para soportar el peso del nuevo techado más las correspondientes sobrecargas verticales. Sin embargo, fuerzas horizontales aplicadas a esa altura las harían fallar si no se reforzasen. Como una de las premisas era actuar lo menos posible en las estructuras existentes, se utilizaron diferentes estrategias para limitar las fuerzas no verticales trasmitidas, además de la instalación de los cables horizontales ya mencionada.

Se perforaron unas cavidades en las paredes de ladrillo existentes y se reforzaron con placas de acero. La viga de borde está situada delante de la pared (se puede ver el tubo gris desde el interior del patio), pero está soportada cada 6-8 m por ménsulas que se introducen en las cavidades mencionadas. Así, las cargas actúan en el centro de las paredes existentes, evitando la introducción de momentos flectores. En algunas zonas de la pared oeste,  en lugar de cavidades se dispuso una malla de elementos de acero sobre estructuras de acero existentes.

La superficie está restringida horizontalmente únicamente en un punto de la pared oeste, que era más fácil de reforzar. En todo el resto de apoyos, se dispusieron neoprenos esféricos deslizantes.

Con todo esto, a los edificios existentes prácticamente solo se transmiten fuerzas verticales centradas con la estructura resistente, y la cáscara funciona casi únicamente como membrana (fuerzas en la superficie y no perpendiculares a ella).

Conexiones

Las barras que forman los bordes de los paneles de vidrio están conectadas en los nodos de encuentro mediante un sistema denominado SLO, Single Layer ORTZ, de la empresa Lanik. Normalmente, las uniones en estas cubiertas se basan en la colocación de un único tornillo pretensado en cada extremo de la barra. Para mejorar la capacidad de transmisión de momentos en estas uniones, se suelen soldar. Este proceso disminuye la velocidad de construcción, y se prefieren por ello las uniones puramente atornilladas.

Este sistema SLO consiste en disponer dos tornillos, uno encima de otro, que generan el par necesario de fuerzas tensión-compresión para coger los momentos. La desventaja es que las barras de la malla tienen que incrementar su altura, dando lugar a una forma final rectangular de 80×140 mm. Además, no es necesario pretensar, con lo que el ensamblaje es más fácil.

Vidrio

Los paneles de vidrio triangulares son diseñados independientemente del diseño global de la estructura. Deben resistir su propio peso más las cargas de viento, nieve y mantenimiento. Hay casi 2000 paneles con una longitud máxima de lado de 2.9 m.

Cada panel está formado por una capa superior de 8 mm de espesor de vidrio templado más una capa inferior de 2 x 6 mm de espesor de vidrio termoendurecido. Para que no se levanten por efecto del viento, tienen unas sujeciones especiales entre las dos capas, que no se ven.

Proceso constructivo

Los pasos que se siguieron en la construcción de la cubierta de cristal del patio del “Palacio de Comunicaciones” fueron los siguientes:

• Instalación de una plataforma temporal de trabajo a 20 metros sobre el suelo, cubriendo todo el patio, además de torres temporales de apeo.
• Ejecución de las cavidades en los muros existentes y disposición de las placas de acero de refuerzo.
• Cuando dos tercios de la cubierta estaban construidos, fue necesario realinear la estructura para resolver algunos errores acumulados. Puesto que estos movimientos ya se habían previsto, todas las torres de apeo disponían de piezas de teflón que permitían pequeños movimientos horizontales controlados.
• Soldadura de las conexiones entre la superficie y la viga de borde una vez que la construcción estaba completa y en posición.
• Instalación de los paneles de vidrio.
• Instalación y tesado de los cables horizontales. En esta fase, la cubierta se levantaba parcialmente de las torres temporales de apeo.
• Siguiendo un procedimiento calculado, retirada de las torres y andamios.

Vídeo