Torres de Colón

Introducción

El Edificio Colón, o Torres de Colón, se encuentra en el solar noroeste de la plaza de Colón de Madrid, haciendo esquina con las calles Castellana y Génova. Consta de tres partes claramente diferenciadas: la enterrada con 6 sótanos, 3 plantas en superficie y las dos torres gemelas de 21 pisos. La altura total sobre suelo es de 110 m, descendiendo a una profundidad de 24,75 m bajo el mismo. Las plantas enterradas y las intermedias ocupan toda la superficie del solar, de alrededor de 1.700 m², mientras que las dos torres ocupan una superficie de cerca de 700 m².

Lo más característico del edificio es su forma resistente, que determinó la manera en la que se construyó. Se denomina “edificio colgado” de manera que las plantas no se apoyan en los pilares sino que cuelgan de ellos. La cabeza de la estructura, situada en su parte superior, recoge las cargas que vienen de los pilares y las transmite a un núcleo central, de hormigón, que recorre toda la altura del edificio hasta la cimentación del mismo. Finalmente, estas cargas son transmitidas al terreno.

En 1990, la nueva legislación de evacuación en caso de incendio obligaba a instalar una escalera exterior de emergencia, que se dispuso entre las dos torres. Para ocultar instalaciones de paso en su parte superior, se remató con el gran elemento art-decó en bronce verde, llamado coloquialmente “el enchufe”. Además, en las obras de renovación que se acometieron se cambiaron las fachadas que originalmente eran prefabricadas en chapa plegada de aluminio anodizado de color bronce, a una doble piel con una nueva fachada de vidrio coloreado para mejorar el control energético.

Detrás de este gran proyecto, hay mucho que aprender.

Reseña histórica

El solar de la plaza de Colón debía ser ocupado, según el Ayuntamiento de Madrid, por “una unidad arquitectónica de marcada verticalidad”. Estudio Lamela, los arquitectos encargados del proyecto, propuso la ejecución de dos torres no alineadas, diseño más acorde con el resto de la ciudad, en lugar de una única más alta.

La característica estructura del edificio vino determinada por la incompatibilidad entre una estructura tradicional con pilares y los mayores espacios requeridos en las plantas de sótano dedicadas a parking.

La redacción del proyecto definitivo del edificio se realizó en el año 1968, para comenzar la construcción en 1969. En julio de 1970, el Ayuntamiento, a través del alcalde de la ciudad Carlos Arias Navarro, paralizó las obras alegando que la altura de las Torres excedía en 9 metros la permitida por las Ordenanzas. La construcción había llegado hasta completar la mitad de la viga cabecera del edificio, responsable de recoger todas las cargas del mismo y transmitirlas a los núcleos.

El promotor, José Osinalde, recurrió a los tribunales que fallaron finalmente a su favor tres años después. En ese tiempo se llegó a realizar incluso un proyecto de demolición. Finalmente, las torres, que en un principio estaban destinadas a uso residencial con utilización de plantas bajas como locales comerciales, pasaron a ser edificios de oficinas, de mucho más valor económico, para compensar a la propiedad por los daños causados.

Se retomaron las obras en 1973, con los inconvenientes técnicos asociados, pues ahora los ingenieros tenían que lidiar con una viga ejecutada en dos fases, con hormigones de diferentes edades, ya que la primera mitad (parte inferior) llevaba tres años expuesta a fenómenos de retracción, fluencia y ambientales.

Finalmente se inauguró en 1976, vendiéndose al grupo de empresas Rumasa de Ruiz-Mateos, convirtiéndose en el edificio más alto de Madrid hasta que se terminó torre Picasso en 1989.

Concepto

El concepto del edificio, el “edificio colgado”, surge de la necesidad de compatibilizar los usos de la parte vista del edificio con las plantas enterradas de parking. Por ello se decidió hacer una estructura cuyo único elemento portante es un núcleo central.

El esquema resistente habitual de un edificio se basa en que las plantas están soportadas por pilares que llegan hasta cimentación, en donde transmiten las cargas al terreno. En un edificio colgado, las plantas cuelgan de los pilares que pasan a llamarse tirantes y que transmiten la carga a una plataforma en la cabeza del edificio. De aquí, las cargas pasan al núcleo central, único elemento que llega a cimentación y que, por tanto, soporta el edificio. Cabe notar que parte de la carga de las plantas no sube por los tirantes sino que pasa directamente al núcleo central, que también soporta cada una.

La eficacia del sistema de cuelgue, es decir, que las plantas no trabajen como ménsulas saliendo del núcleo, lo que haría ineficiente y más cara la estructura, depende de varios factores.

• La rigidez de la plataforma superior, que tiene que ser muy superior a la de flexión de las plantas, para que su deformación no disminuya el efecto de cuelgue.
• La relación entre la altura del edificio y su ancho. Si imaginamos el apoyo en los tirantes como un apoyo elástico, cuanto más largo sea el muelle, menos rígido es. Esto quiere decir que el apoyo de las plantas inferiores es menos rígido que el de las superiores, y menos cuanto más alto sea el número de plantas colgadas. Además, cuanto más estrecho sea el edificio, más capacidad de resistir “en ménsula” tendrán las plantas, al tener menos luz y ser por tanto más rígidas. En principio, cuanto más bajo y ancho sea el edificio, más óptimo será el atirantamiento. Las torres de Colón tienen una relación altura colgada / ancho colgado de 3.3. Como referencia, un valor de 4 haría que el sistema de atirantamiento no fuera óptimo.
• Conexión de la planta con el núcleo, que puede ser empotrada o apoyada, y dentro de que esté apoyada, la planta puede ser continua (con lo que habrá un cierto efecto de empotramiento) o no. Si está empotrada, la rigidez de la planta influirá mucho en la eficacia del sistema de cuelgue, como ya se ha comentado, mientras que si está apoyada, el tirante se llevará sí o sí la carga que le corresponde. La planta apoyada continua se encuentra en una situación intermedia, como es el caso de las torres de Colón.

Diseño estructural

Las torres de Colón están formadas por cuatro elementos: núcleo, cabeza o plataforma de cuelgue, tirantes y losas de pisos.

Núcleo

El núcleo, por cuyo interior se desarrollan las circulaciones verticales del edificio, es rectangular, de dimensiones 7 x 6,80 m y paredes de 0,6 m de espesor constante. Tiene siete puertas por planta.

Una ventaja de este tipo de edificios es la gran compresión debido a las cargas permanentes que tiene el núcleo, que ayuda a resistir las flexiones de las cargas laterales como el viento.

Plataforma

Como ya se ha dicho, debe ser y es una estructura muy rígida, para el correcto funcionamiento del sistema de “edificio colgado”. Está formada por 8 ménsulas prolongación de las paredes del núcleo. Tienen un ancho de 60 cm y un canto variable de 3 m a 5 m en la unión con el núcleo. Cuatro vigas de borde situadas en el perímetro del edificio y a las que están ancladas los tirantes, unen las ménsulas a las que se les transmite la carga. Estas vigas de borde tienen un canto de 3 m y un espesor de 50 cm. Todas las vigas están pretensadas. Para completar esta estructura de cabeza, se dispuso una losa aligerada de 25 cm utilizada para instalaciones del edificio.

Tirantes

En un primer momento se puede pensar que, al ser los tirantes elementos que funcionan a tracción, deberían ser metálicos. Sin embargo, se realizaron de hormigón pretensado, al ser más económico para conseguir la misma rigidez, y uniformizar el comportamiento al del núcleo, también de hormigón. La pre-compresión es tal que evita las tracciones en los tirantes en la hipótesis de carga permanente.

La distancia entre tirantes es de 3,6 m, con dimensiones exteriores de 42 X 42 cm y tienen dentro un orificio de 27 x 10 cm para el paso de los cables de pretensado.

Plantas

La planta tipo está constituida por una losa de hormigón de 25 cm de espesor aligerada con casetones de plástico. Es continua y se apoya en el núcleo por medio de ménsulas metálicas, situadas en las esquinas y en los puntos medios.

La armadura de las losas es mayor en las plantas bajas, pues tienen mayores esfuerzos en la unión con el núcleo por el fenómeno ya explicado de flexibilidad de los tirantes. Se dividió el conjunto de losas en tres paquetes de armadura uniforme de 7 plantas cada uno.

La unión con los tirantes se produce a través de la soldadura de dos chapas metálicas verticales que salen de los tirantes y otras dos chapas igualmente verticales que salen de la planta.

Proceso constructivo

En primer lugar se realizó el hormigonado del núcleo mediante encofrados deslizantes. Se dejaron unas placas metálicas conectadas al hormigón que servirían de apoyo posterior a los pisos a través de la soldadura de las ménsulas metálicas.

A partir de este punto, el proceso constructivo que tanto llamó la atención de madrileños y visitantes, trató de hacer honor al dicho “empezar la casa por el tejado”.

El siguiente elemento a construir fue la cabeza. Para ello se realizaron dos grandes cimbras metálicas que se levantaron por medio de gatos hasta la parte superior de cada torre. Se decidió, para optimizar costes y material, dimensionar la cimbra para resistir el peso de una planta tipo. Puesto que el peso de la cabeza era muy superior, hubo que realizar un hormigonado en fases:

• Hormigonado de la mitad inferior de las ménsulas sostenidas por la plataforma.
• Hormigonado de la mitad superior, soportada por la parte inferior ya endurecida y la plataforma.
• Primer pretensado de las ménsulas.
• Se cuelga la plataforma metálica del extremo de las ménsulas.
• Hormigonado de la mitad inferior de las vigas de contorno soportadas por la cimbra y ménsulas.
• Hormigonado y pretensado del resto de las vigas, que se hizo en tres fases a medida que iba aumentando la carga por los pisos construidos.

A continuación la cimbra descendía por el núcleo para poder construir las plantas. El descenso se realizaba de dos en dos plantas, de manera que una planta se construía apoyada sobre la cimbra, y la inmediata superior de forma tradicional apoyada sobre la ya endurecida. De esta forma la velocidad de construcción era del doble.

Los tirantes eran prefabricados en longitudes de altura de dos plantas (5,9 m). Únicamente el tramo del tirante que se une a la cabeza tiene 6,15 m de longitud. Los tirantes se levantaron a su posición definitiva por medio de un gato de pretensado unifilar y se pusieron en carga desde la parte superior de la cabeza, en dos etapas. Una vez colgadas todas las plantas se inyectaron las cavidades internas para proteger el acero.

El hormigonado de las losas se realizó en círculos entorno al núcleo, partiendo desde él. Por último se hormigonaba la zona sobre las ménsulas metálicas de unión de las losas con el núcleo, y se soldaban las chapas metálicas de unión de las losas con los tirantes, hormigonándolas para protegerlas. Antes de la soldadura, estas chapas podían deslizar unas respecto a otras durante la construcción hasta que la cimbra hubiese descendido totalmente.

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