Torre Espacio

Introducción

Madrid posee 5 rascacielos, situados todos ellos en la zona financiera al noroeste de la ciudad, en la confluencia del Paseo de la Castellana y la calle Monforte de Lemos. El nombre oficial del complejo es Cuatro Torres Business Area (CTBA), y se emplaza en los terrenos de la antigua Ciudad Deportiva del Real Madrid. La construcción de las 4 torres comenzó en 2004 y fueron inauguradas entre finales de 2008 y principios de 2009.

Torre Espacio es el edificio situado más al norte, constituyendo una torre de 56 plantas y 223 m de altura (es el menos alto de los 4 edificios). El proyecto de arquitectura es de la firma Pei, Cobb Freed & Partners, con base en Nueva York, y el diseño estructural es de la empresa MC2, situada en Madrid. Fue promocionado por la Empresa Inmobiliaria Torre Espacio, del Grupo Inmobiliaria Espacio.

La concepción de la forma de la torre surgió al tratar de evolucionar un edificio a lo largo de su altura, partiendo de una planta cuadrada en su base de 42 x 42 m, y llegando a un rombo curvo formado por dos cuartas partes de un círculo en su coronación. El objetivo era dar un cierto movimiento a la torre. La forma elegida fue el desarrollo a partir de la curva coseno, lo que permite una racionalización de la evolución, que hace más sencilla la construcción de los elementos de fachada. Esta característica hace que cada planta de la torre, sea distinta de la anterior.

El reto: las cargas de viento

El diseño de la estructura de un rascacielos tiene que hacer frente a importantes cargas laterales, que pueden venir por causa del viento y/o de un sismo. En este caso, como Madrid no es considerado zona sísmica por la normativa, las únicas acciones laterales que dimensionan la estructura son las fuerzas de viento.

Para saber más sobre ello, ve al artículo sobre la Torre Cepsa.

Para determinar estas fuerzas, se llevaron a cabo dos ensayos en túnel de viento. El primero se realizó en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos de Madrid, pero no fue suficiente debido a limitaciones en las consideraciones de los efectos del terreno y edificaciones de alrededor (consideración de la capa límite). El segundo, como los que se hicieron para las otras 3 torres, se hizo en el Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory de la University of Western Ontario, en Canadá, bajo la dirección del Profesor Alan G. Davenport, donde se determinaron las fuerzas de viento a aplicar en la torre. En el proyecto de la Torre Cepsa se explican más en profundidad estos estudios.

En este caso, además, se analizó el efecto del viento sobre los peatones que caminen en los alrededores de la torre. Se concluyó que era necesario disponer medidas amortiguadoras para evitar sensaciones molestas. Estas medidas consisten en colocar árboles y mobiliario urbano.

Diseño estructural

El diseño estructural en los rascacielos tiene que hacer frente a grandes cargas verticales, pero también a grandes cargas laterales, en este caso el viento.

El sistema de resistencia frente a las acciones de viento en Torre Espacio se resuelve mediante un conjunto de núcleos verticales ayudados por los pilares del edificio, con los que se conectan a través de los forjados.

El sistema de núcleos está formado por uno central de sección rectangular hueca, de 15 m x 10 m y espesores de pared variables entre 0,40 m y 1,50 m, a lo largo de toda la altura del edificio, y dos núcleos adicionales en forma de C (de espesores de 0,30 m), que se desarrollan hasta la planta 35, siendo sustituidos después por pilares. Dentro de los núcleos están los ascensores para resolver la circulación vertical del edificio, y se alojan las instalaciones.

La fuerza del viento es mayor cuanto mayor sea la superficie sobre la que sopla. En este caso hay, por ser la torre asimétrica, una dirección clara de pésimo viento. Así, el núcleo central, cuya forma en planta es un rectángulo, tiene su lado más largo en esta dirección de forma que pueda resistir estas fuerzas.

En cuanto a los soportes, distinguimos entre los pilares de fachada, y los pilares principales interiores. Los de fachada están situados en el perímetro exterior de la torre, y funcionan principalmente para resistir las cargas verticales de gravedad, contribuyendo en menor medida a la resistencia de las fuerzas laterales. Algunos son curvos, porque siguen la forma de la fachada, y van desapareciendo en altura a medida que la torre va cambiando de forma.

Los soportes principales discurren a lo largo de toda la altura del edificio y son los que contribuyen fundamentalmente a la resistencia de las fuerzas laterales. Se encuentran ubicados sobre el perímetro romboidal que forma la planta del edificio en los pisos altos. Para involucrarlos en la resistencia, además de los forjados tipo losa de hormigón armado que los conectan al núcleo, se proyectó lo que se conoce como “cinturón de rigidez”, a una altura de dos tercios de la altura total, donde ya han desaparecido los núcleos laterales y los pilares de fachada (se aprovecha además para poner la segunda planta mecánica del edificio).

¿Cómo se materializa este “cinturón”? Pues son pantallas (muros) de hormigón armado, de una planta de alto (4 m), que unen el núcleo central con los soportes, ayudándose de los forjados superior e inferior de esa planta. Hay pantallas en dos fachadas paralelas y que conectan 5 soportes principales. Radiales a ellas salen las pantallas que conectan las de la fachada con el núcleo, formando ya el conjunto que aumenta la rigidez y resistencia frente a las acciones horizontales. Hay que pensar en este “cinturón” no como un elemento de apriete, sino más bien un gran elemento de unión, mucho más rígido que los forjados, y que por tanto va a introducir en los soportes, al nivel en el que está situado, grandes fuerzas, implicándolos en la resistencia frente a las cargas laterales. Tanto las losas como los muros están pretensados.

El reparto de las fuerzas del viento se hace en función de las rigideces de todos los elementos que resisten y que se han definido arriba, llevándose el núcleo central algo más del 50 % de la carga, y los soportes principales como un 20 %. Para estos pilares, su dimensionamiento no se ve muy penalizado por el viento, al no actuar la pésima fuerza de viento a la vez que la pésima carga vertical. Son de hormigón con perfiles metálicos de acero S355 embebidos y en ocasiones reforzados con chapas. Los diámetros llegan hasta los 1,2m.

Otros datos estructurales interesantes

• ¿Por qué forjados tipo losa de hormigón armado y no de vigas? En geometrías complejas y/o muy variables, como es el caso (no hay ninguna planta igual a otra), hormigonar es mucho más sencillo y rápido que fabricar la gran cantidad de vigas diferentes que harían falta, sin poder estandarizar el proceso. Estos forjados, como ya se ha comentado, no resisten solo cargas verticales, sino que también ayudan en la resistencia a las cargas laterales, conectando el núcleo central con los soportes principales.

• Parte de los pilares de las fachadas oeste y sur desaparecen entre planta 1 y planta mecánica 1, para crear un acceso a la torre más limpio, arquitectónicamente hablando. Para poder recoger toda la carga que llevaban antes de desaparecer, se disponen dos celosías metálicas que hacen de vigas cargadero, de 8 m de canto y 28 de luz, entre los forjados de ambas plantas. Los cordones superior e inferior trabajan de forma mixta junto a los forjados correspondientes, teniendo así mayor capacidad. Por si fuera poco, las diagonales de las celosías están pretensadas.
• La cimentación de la torre es una losa de 4 metros de canto armada con una combinación de armadura convencional y cables de pretensado. La planta es mayor que la proyección vertical de la torre. Debido al gran espesor de la losa, hubo que cuidar el proceso de hormigonado, para que no se generasen temperaturas inadmisibles que dañen al hormigón (el hormigón desprende calor al fraguar).

Materiales

Se utilizaron distintas calidades de hormigón en función del elemento en cuestión:

• Hormigón HA-30 en forjados.
• Hormigón HA-80 en soportes de torre y núcleos por debajo de cota +23,60. Se había proyectado con HA-70, pero la empresa constructora decidió emplear en su lugar una calidad de 80 para disponer de un margen ante posibles bajadas de resistencia por el comportamiento de un hormigón de tan especiales características y bombeado a más de 130 m de altura.
• Hormigón HA-40 en soportes de torre y núcleos de 7 plantas de transición entre cotas +23,60 y +51,60.
• Hormigón HA-30 en soportes de torre y núcleos por encima de cota +51,60.

El acero de armadura pasiva es B-500 S.

El acero estructural tanto en los soportes de la torre como en las vigas cargadero es S 355 J2 G3.

Acero de pretensar tanto en losa de cimentación como en vigas cargadero como en cinturón de rigidez: Y 1860 S7.