Proyecto Y Ejecucion De La Estructura De La Torre Agbar

PROYECTO Y EJECUCIÓN DE LA ESTRUCTURA DE LA TORRE AGBAR

José Ramón Solé Marzo Arquitecto y Socio Director de BOMA Zona Levante Profesor de estructuras de la Universidad Politécnica de Catalunya Septiembre de 2007

PROYECTO Y EJECUCIÓN DE LA ESTRUCTURA DE LA TORRE AGBAR

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El diseño y construcción de la torre AGBAR, sede del grupo empresarial Aguas de Barcelona y nuevo icono arquitectónico de la ciudad, ha sido posible, especialmente en sus aspectos más singulares, gracias a una revisión innovadora y atrevida de las herramientas que brinda, de una manera más o menos habitual, la tecnología de la construcción de nuestro entorno; uno de estos aspectos más destacables es, sin duda, el de su entramado resistente, cuyo proyecto y dirección de obra han corrido a cargo de la consultoría de estructuras BOMA. El trabajo que aquí se extiende atiende, precisamente, a toda la problemática asociada al desarrollo del entramado resistente de la construcción de referencia, haciendo especial hincapié en todos aquellos particulares de mayor interés, por su carácter más novedoso o singular. Se pretende desarrollar una explicación detallada de estos particulares atendiendo a tres aspectos o etapas fundamentales: concepción, análisis y ejecución.

Imagen general de la torre con el sector de Diagonal-mar al fondo

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PLANTEAMIENTO GENERAL

El planteamiento volumétrico del proyecto de la torre AGBAR consiste en una edificación en altura de 141.5m sobre la cota de rasante, cuya planta, de geometría más o menos elíptica, posee unos ejes principales de 39.40 m y 35.42 m. Se trata, pues, de un cuerpo cilíndrico que en la parte final se cierra sobre sí mismo. En el proyecto arquitectónico se contempla la formación de cuatro sótanos, los cuales ocupan la totalidad de la parcela donde se ubica el proyecto. La obra presenta en primera instancia dos situaciones estructurales en que las problemáticas son bien distintas; por un lado la formación de los sótanos, resuelta en términos generales a base de losas y pilares de hormigón armado, y por otro, la erección de la torre propiamente dicha, cuya solución estructural no se puede adscribir a ninguna tipología convencional.

Sección general.

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1.1

LA ESTRUCTURA DE LOS SÓTANOS

1.1.1

Excavación y estructuras de contención

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Como se ha indicado anteriormente, el proyecto plantea la formación de cuatro niveles de sótanos de diferentes alturas cada uno de ellos, que provocan un rebaje total desde de la cota inicial del terreno en torno a los 17m de altura. Anteriormente se ha comentado asimismo que los sótanos ocupan la totalidad de la parcela, planteamiento que conlleva acometer el rebaje consignado en la globalidad del solar. El primer nivel de sótano es referido a nivel de proyecto como semisótano, de tal modo que el más bajo de los sótanos es referido como el sótano 3.

Planta general.

La caracterización geológica del subsuelo viene definida de un modo general por tres tipos de estratos; el primero corresponde a un nivel de rellenos antrópicos bastante consolidado que oscila entre los 2 y 5m de espesor, el segundo consiste en un terreno arcilloso de un espesor en torno a los 13m, y el tercero, situado a unos 20m por debajo de la cota de rasante, está constituido por un

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estrato formado por gravas y arenas; este último nivel contiene de un modo aleatorio “lentejones” de arcilla de pequeño espesor y de longitudes variables. En cuanto a la naturaleza del terreno conviene destacar como característica fundamental la presencia del nivel freático a unos 10m por debajo de la rasante del solar, de modo que el fondo de la excavación se sitúa 7m por debajo del mencionado nivel. Esta situación conlleva, por un lado, la previsión de un considerable mecanismo de bombeo para el abatimiento del nivel freático durante la ejecución de la obra y, por otro, el acondicionamiento de la cimentación para equilibrar la subpresión correspondiente. La circunstancia descrita en el párrafo superior condiciona decisivamente el diseño de las estructuras de contención del terreno que se proyectan no únicamente con criterios de estabilidad y resistencia, sino atendiendo también a la intención de formar un vaso más o menos estanco a la entrada de agua del subsuelo. La excavación se plantea de tal modo que se prevé un primer rebaje de unos 4.5m de media sin medidas de sujeción del suelo, de manera que se permite la formación de cuñas o taludes de trazado prácticamente vertical de 4.5m de altura; este rebaje viene a corresponder con el nivel del suelo del semisótano. A partir de este límite se encuentran las estructuras de contención propiamente dichas. En primera instancia se puede afirmar que hay dos situaciones generales de contención. Ello es debido a que la finca vecina pertenece a la misma propiedad, y en dicha finca se proyecta una edificación que dispone de tres niveles de sótanos de tal modo que la cantidad de tierras a contener en el linde entre las dos fincas resulta necesariamente menor; por otro lado, la estructura afectada por esta condición ha de estar capacitada para dominar la carga que sobre ella induzca el edificio vecino. Esto sucede en el lado más alejado de la plaza de las Glorias. Por tanto, tenemos que contener de una parte en dos de los lados del solar, las tierras correspondientes a cuatro niveles de sótanos y, de otra, en el lado restante, una altura de tierras correspondiente al último sótano. La altura de la contención proyectada, la presencia y cota del nivel freático, la evidente imposibilidad de realizar todo el rebaje contemplando taludes, junto a la estratigrafía del terreno, es lo que provoca que la solución más adecuada para la formación de los sótanos que nos ocupan, en cualquiera de las dos situaciones de contención del proyecto, sea la de muros pantalla amarrados provisionalmente al terreno mediante anclajes en los casos necesarios, hasta la ejecución de los diferentes forjados que forman dichas plantas. Las pantallas se plantean de tal modo que en cualquier caso siempre se adentran un mínimo de 7m en el terreno por debajo del fondo de la excavación. Esto no obedece únicamente a criterios resistentes,

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como se ha dicho anteriormente, sino también a la voluntad de evitar el sifonamiento del fondo de la trinchera de una parte, y de otra, a la intención de reducir la entrada de agua al solar que nos ocupa durante la ejecución de la obra. Respecto al particular anterior resulta necesario comentar que los 7m de clava consignados se preveían empotrados unos 3.5m en un hipotético estrato margoso perteneciente al terciario en concordancia con los datos reflejados en un primer estudio geotécnico. Por desgracia, durante la ejecución de la obra se ha podido constatar la inexistencia del mencionado estrato, al menos a la cota prevista en el referido estudio; este hecho influyó de un modo decisivo en el desarrollo de la obra, ya que el hipotético estrato detentaba una permeabilidad muy baja que aseguraba una reducción del acceso de agua al recinto de la obra de importancia fundamental. En cualquier caso, a pesar de la constatación de esta circunstancia se debieron ejecutar las pantallas tal y como estaban proyectadas, una vez asegurada su estabilidad, por el grave perjuicio económico que suponía una parada de la obra sin reanudación hasta el conocimiento de las verdaderas condiciones de la permeabilidad del terreno. Para el abatimiento del nivel freático el proyecto contemplaba seis pozos, pero debido a la situación sobrevenida descrita en el párrafo anterior, la obra ha requerido 29 pozos de abatimiento, a través de los cuales se llegó a bombear ocasionalmente un caudal de agua del orden de 300l/s.

Camisa de acero

Zona drenante ranurada (2m)

Relleno de hormigón

Gravas drenantes

Detalle de un pozo de obra.

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Pozos de obra ya fuera de servicio.

Dentro de la primera situación de contención, la de tres niveles de sótano, se distinguen dos grupos de pantallas, cuya diferencia radica en que un tipo tiene su coronación junto al techo del sótano –1, mientras que el otro presenta su coronación 2.30m por encima de dicho forjado. El primer grupo presenta tres niveles de anclajes al terreno, uno por cada planta, mientras que el segundo comprende un total de cuatro niveles de anclaje, uno por planta, más uno por encima del techo del sótano –1; en ambos casos los dos niveles de anclaje inferiores se sitúan bajo el nivel freático. El espesor previsto para este tipo de pantallas es de 60cm. La contención se completa con un muro de hormigón armado encofrado a dos caras de 30cm de grueso, hasta alcanzar la rasante de la calle. Por lo que se refiere a la segunda situación de contención, se ha proyectado una pantalla que sostiene las tierras correspondientes a un nivel de sótano, el más bajo, ya que la excavación del solar vecino, perteneciente a la misma Propiedad como ya se ha comentado, se ha situado en este nivel. El grueso de este tipo de pantallas es de 50cm que, dadas las condiciones de contención se han previsto sin anclajes provisionales; sobre la mencionada pantalla descansa un muro de hormigón armado de 30cm de espesor encofrado a dos caras que ocupará la altura correspondiente a los sótanos –1 y –2.

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Detalle de uno de los muros pantalla.

1.1.2

Cimentación. BOMA

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El diseño de la cimentación de la parte de proyecto que nos ocupa atiende a los siguientes condicionantes; · Inexistencia de planta alguna sobre rasante. · La profundidad relativa del fondo de los sótanos respecto al nivel freático. · La estratigrafía y condiciones mecánicas del terreno. · La carga permanente de los forjados que forman los sótanos. · La luz representativa de esta parte del proyecto (7.5m). Atendiendo a estos condicionantes, y dado que el peso muerto de la construcción resulta mucho menor que la presión ascendente que lo solicita, se ha concebido una losa de subpresión anclada al terreno mediante módulos de pantalla que, trabajando a fricción negativa y situados debajo de cada pilar, resultan capaces para equilibrar dicha subpresión. Esta opción permite construir una losa de un canto moderado para las cargas y luces con las que se trabaja; concretamente, se proyecta una losa de 80cm de espesor. Este moderado espesor alivia en cierto modo el comportamiento de las estructuras de contención, ya que al producirse una depresión mínima del terreno, las pantallas pueden ser más cortas, puesto que éstas alcanzan con mayor facilidad la estabilidad.

Ejecución de la losa de subpresión.

La losa descansa sobre un encachado de gravas drenantes de 40cm de espesor que facilita el discurrir del agua hasta cuatro pozos surgentes. El motivo de la concepción de pozos surgentes es el de evitar que, ante una subida inesperada del nivel freático, la subpresión aumente por encima de los valores que la cimentación proyectada es capaz de soportar, al actuar éstos como aliviadero. Concretamente, la losa ha sido diseñada para un valor de 8t/m2 de presión ascendente, contemplando por tanto una subida excepcional del nivel freático de 1m; a partir de este nivel comenzaría a actuar el mecanismo de surgencia.

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Detalle de uno de los Pozos surgentes.

La losa se encuentra, evidentemente, en contacto permanente con el agua del subsuelo que, en la obra que nos ocupa resulta débilmente agresiva por el contenido en sulfatos, según los límites establecidos por la Instrucción del Hormigón Estructural. Al respecto, resulta necesario reseñar que la resistencia característica del hormigón de los elementos estructurales de los sótanos es típicamente de 35N/mm2.

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Detalles de la coronación de los bataches en preparación para recibir la losa de subpresión.

Finalmente, como singularidad relevante de la losa de cimentación se encuentra la adaptación local que la mencionada losa experimenta para dar solución a la fundación de las dos grúas de altura que, al encontrarse dentro del recinto de la obra, necesariamente se sustentan sobre ella. Al respecto se ha previsto un recrecido local de la losa, a modo de gran zapata embebida, de aproximadamente 5x5m de base con 2.00m de canto.

Detalle de cimentación de una de las grúas de altura.

1.1.3

Forjados y pilares.

La estructura de los sótanos se adscribe a la más convencional de las tipologías previstas. La forma un entramado de pilares que intenta respetar una distancia entre ellos no mayor de 8m, luz acorde con el uso de aparcamiento en dos de estas plantas; éstos, a su vez, sustentan en los casos típicos una losa de hormigón armado de 30cm de canto; constituye una excepción el techo del semisótano

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que, debido a la mucho mayor carga que ha de soportar (tránsito de vehículos de bomberos, jardinería, etc.), se proyecta con cantos que van desde los 35cm hasta los 40cm. Cabe significar que existen otras singularidades, que dan lugar en algún caso a apeos, jácenas de canto, o incluso alguna viga-pared. También se prevé algún aumento local de canto allá donde la carga sobrepase notablemente las cifras más representativas.

Diferentes momentos del desarrollo de las tareas correspondientes a la ejecución de las losas.

1.1.4

Auditorio

En el interior del entramado general de los sótanos encontramos una singularidad muy notable; es la ubicación del auditorio. Resulta evidente que el mencionado auditorio presenta una estructura especial para su cubrición, debido a la pertinente necesidad de no disponer pilares en el espacio de audiencia y escenario.

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A la hora de dirimir la estructura adecuada para la formación del susodicho auditorio se han tenido en cuenta primordialmente las siguientes premisas: de una parte, la coincidencia de la posición del auditorio con la previsión de un montículo a nivel de planta baja, por necesidades de paisajismo y jardinería; de otra, la exigua reserva dimensional que contempla el diseño para el entramado resistente. En base a estos datos se ha optado por una lámina de doble curvatura en hormigón armado “in situ” aligerada mediante casetones de poliestireno expandido, que con su geometría, ayuda a resolver el problema resistente y conforma en gran medida el montículo requerido por el proyecto arquitectónico. La lámina, compuesta de dos chapas de hormigón armado de 10cm y aligeramiento intermedio de 60cm, descansa en todo su perímetro sobre vigas o muros suficientemente capaces, que a su vez descansan sobre pilares que conducen la carga hasta la cimentación.

Planta de la cúpula del auditorio.

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Diferentes momentos de la construcción de la cúpula del Auditorio.

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Diferentes momentos de la construcción de la cúpula del Auditorio.

1.2

ESTRUCTURA DE LA TORRE BOMA

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Como ya se ha manifestado anteriormente, el planteamiento de la torre consiste en una edificación en altura de 141.5m sobre la cota de rasante que presenta una planta de geometría más o menos elíptica de ejes 39.40m y 35.42m. La estructura vertical de carga se resuelve hasta los 110 primeros metros sobre rasante mediante un cilindro exterior, proyectado como un muro de hormigón armado, y otro cilindro interior, no concéntrico con el anterior, proyectado igualmente en hormigón armado. Sobre estos dos cilindros de carga se van apoyando los diferentes forjados. La resistencia característica del hormigón vuelve a ser típicamente de 35N/mm2. A partir de la cota 110m los forjados se sustentan en voladizo desde el núcleo interior, sin contacto con el perímetro exterior, que asciende hasta la cota 132m; estos forjados se corresponden con las cinco últimas plantas, las de dirección. Cerrando todo el conjunto nace, desde la cota 110m del muro exterior, una cúpula resuelta en acero y vidrio.

Planta Tipo de la torre.

1.2.1

Cimentación

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Dos han sido los elementos fundamentales en la elección del tipo cimentación; por un lado, las cargas máximas y características de trabajo de la estructura vertical de la torre y, por otro, la capacidad portante del terreno ante una cimentación profunda, tanto por rozamiento del fuste, como por la transmisión por punta. Se ha proyectado como cimiento una secuencia continua de bataches de hormigón armado que siguen fielmente el recorrido de todos los elementos resistentes verticales de la torre; dichos bataches, empotrados suficientemente en el terreno, transmiten el peso de la construcción al mismo que, en alguna zona, para la hipótesis pésima, alcanza las 450t/ml. Los gruesos de estos elementos oscilan entre los 65 y 80cm, y profundidades entre 14 y 25m, dependiendo todas estas variables dimensionales de la magnitud del lastre que deben soportar. Cabe reseñar que la porción comprendida por el núcleo y la batería de ascensores presenta un quinto nivel de sótano desde donde arranca, en consecuencia, en este caso, la cimentación proyectada.

Planta de la Cimentación.

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Secciones de la cimentación.

Trabajos en las vigas de coronación de la cimentación del núcleo.

1.2.2

Muro exterior BOMA

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El muro exterior arranca en la cimentación y asciende hasta la planta 26, a unos 110m sobre la rasante de la calle, como ya se ha comentado. La pared presenta de entrada una singularidad determinante: el planteamiento del proyecto arquitectónico a la hora de diseñar las oberturas necesarias en cualquier paramento para satisfacer las necesidades de los espacios interiores. El muro en cuestión contempla una retícula teórica, de módulo cercano a los 92.5cm por 92.5cm, que cubre toda la fachada; sujeto siempre a esta retícula se disponen las aberturas de un modo aparentemente aleatorio. Es este hecho el que obliga a que el perímetro exterior sea un gran muro de carga de hormigón armado, ya que no permite el planteamiento de pórtico alguno, o siquiera el transito vertical de la carga hasta la cimentación, resultando por tanto que se proyecta un muro de hormigón armado “in situ” que contempla las oquedades del diseño.

Tramo de muro exterior ya finalizado

El grueso del elemento en cuestión es variable, de manera que contempla diferentes espesores para ciertos tramos, conservando dentro de cada tramo, eso sí, una anchura constante. Así, en toda la profundidad de los sótanos el grueso proyectado es de 50cm. Una vez por encima de la Planta Baja se consideran tres tramos, cuyos límites vienen a coincidir con la división de los 110 primeros metros de la torre en tercios. En el primer tercio el espesor consignado se mantiene en los 50cm, en el segundo se pasa a los 40cm, mientras que el último tercio se trabaja con un ancho de 30cm. El

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intradós del muro asciende de manera continua, de modo que los cambios de espesor explicitados se producen siempre por la cara exterior del paramento. Cabe decir que, cuando el muro se sitúa en el entorno de la cota 76.5m de proyecto, comienza a inclinarse sobre sí mismo, formando una curva poligonal hasta la Planta 26; cada tramo recto de dicha poligonal transcurre de forjado a forjado. Al optar por dos cilindros elípticos de hormigón armado para sustentar los sucesivos forjados, muro exterior y núcleo interior, de manera que uno contiene a otro mucho menor en su interior, resulta evidente que es el exterior el que va a encargarse de la estabilización del edificio frente a la actuación de las acciones transversales, por su mucha mayor inercia respecto al interior. Asimismo, cabe significar que la esbeltez máxima de la torre es calificable de moderada, hecho que, sumado a la condición elíptica de la planta, provoca que la incidencia de las cargas horizontales debidas a la acción del viento

no sea muy relevante en el comportamiento resistente global. Por otra parte

conviene reseñar que las acciones derivadas de un hipotético movimiento sísmico, en base a lo establecido por la norma de referencia, Norma de Construcción Sismorresistente: Parte General y Edificación NCSE-94, resultan en este caso de menor intensidad que las provocadas por el viento. Para el armado del muro podía descartarse de entrada cualquier método convencional de colocación de mallazos de armadura y refuerzos, debido a la irregularidad de cualquier sector de muro; al efecto se concibió un sistema a base de jaulas de armadura de un ancho igual al valor del módulo base, 92.5cm,

que

se

ligaban

posteriormente

con

la

armadura

horizontal

correspondiente

y

complementadas con armadura de refuerzo allá donde los mayores grados de solicitación lo exigiesen.

Proyecto de diferentes jaulas de armadura.

Estas jaulas se colocaban sobre las esperas nacientes del último nivel hormigonado, habiendo dispuesto previamente los moldes de encofrado de ventana correspondientes. El hormigonado se

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planteaba en dos tongadas por planta para facilitar, en la medida de lo posible, el flujo de hormigón a todas las partes y su obligada compactación. Posteriormente se ha tenido que revisar este planteamiento debido fundamentalmente a incompatibilidades con los plazos de ejecución, resultando finalmente que las jaulas de armadura se han presentado con un ancho correspondiente a unos diez módulos de los de la retícula base, y resultando por otra parte que el hormigonado ha contemplado una única tongada por planta. El planteamiento final ha conllevado, por un lado, la provisión de tubos de suministro de hormigón a través de múltiples huecos de ventana con el fin de que el mencionado hormigón colmatase todos los espacios previstos y, por otro, la aceptación de la aparición de ciertos defectos de menor importancia en el hormigón que posteriormente serían repasados.

Desarrollo de la armadura de un tramo de muro.

Las jaulas de diez módulos de ancho se montan

a pie de obra sobre una estructura auxiliar

adecuada a los radios de cada sector de planta, que permite que la jaula se conforme con la curvatura exigida. Para la construcción del muro se ha hecho uso de un encofrado autotrepante.

Trabajos de preparación de una jaula en

Jaulas ya preparadas para ser ascendidas.

el taller de ferralla a pie de obra.

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Ascensión de la jaula hacia la coronación de la obra

Jaula a punto de entrar en el encofrado

Jaula entrando en el encofrado

Trabajos en una jaula ya colocada.

Tramo de muro ejecutado donde se hacen patentes los morteros de reparación

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Uno de los elementos estructurales más singulares del muro que nos ocupa se halla en el encuentro en arista que se produce en bastantes casos entre dos módulos de ventana. Al efecto, se ha proyectado un elemento resistente a modo de cruz de acero, que recibe la carga de la parte superior de hormigón armado a través de un conjunto de conectores tipo “Nelson” que, concentrándola en una pequeña arista de acero, diseñada siempre en régimen elástico, pasa después a disiparla en la parte inferior, devolviéndole por tanto la carga al hormigón armado, de nuevo a través de un conjunto de conectores del mismo tipo. Como elemento fundamental de ayuda a la captación y disipación de la carga se proyectan en unos casos unas armaduras a 45º soldadas al elemento de cruz, tanto en la parte superior como en la inferior, y en otros casos se consignan dos perfiles laminados del tipo HEB, igualmente oblicuos, y soldados convenientemente a la mencionada cruz.

Detalles de proyecto de una cruz tipo con armadura oblicua.

Cruces preparadas en la obra con perfiles oblicuos.

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Unas de las solicitaciones debidas a los medios auxiliares de la construcción que han afectado en mayor medida al proceso de ejecución de la estructura son las generadas por las acciones de las grúas de altura que se arriostran contra la torre para la consecución de su estabilidad; al respecto, cabe significar que la construcción de los muros de hormigón, tanto el exterior como el interior, avanza inicialmente con mayor celeridad que la construcción de los forjados, de manera que los mencionados muros quedan, en cierta medida, en falso ante los empujes de la grúa que, si bien no suponen un problema relevante respecto al comportamiento global, si que lo suponían a nivel local. Para equilibrar esta desfavorable situación se han debido colocar en algunos casos un cierto número de vigas de forjado antes de lo estrictamente necesario para la construcción de los propios forjados.

Vigas de forjado colocadas previamente como arriostramiento.

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Desarrollo del muro exterior sin el acompañamiento de los forjados

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Grúa arriostrada contra la torre en segundo término.

Por lo que refiere al análisis estructural del elemento que nos ocupa, cabe manifestar que previo al estricto cálculo, se procedió a un trabajo exhaustivo de ubicación de los huecos de ventanas, conjuntamente con el equipo de arquitectura, una a una, y planta a planta, fijando criterios de distorsión del descenso de cargas, luz máxima de los dinteles, etc. Posteriormente se procedió a la

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modelización completa del muro, incluidos forjados y núcleo, mediante una malla de elementos finitos laminares, procediendo en primera instancia a su cálculo en régimen elástico. Una vez realizado este cálculo se detectaron las zonas de mayor solicitación y gradiente tensional, las cuales se han estudiado bajo la condición de no linealidad mecánica con mallas de elementos finitos más refinadas; igualmente para la obtención de la armadura de los elementos de muro más esbeltos, semejantes a pilares, se han tenido en cuenta los procesos habituales de no linealidad geométrica (pandeo).

..

Detalle de la modelización del muro exterior.

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Detalles de la modelización del muro exterior.

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1.2.3

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Núcleo

Naciendo en los cimientos, este elemento estructural llega alcanzar los 132m de altura sobre la rasante de la calle, cerrándose sobre si mismo en las últimas plantas, para formar una pequeña cúpula de hormigón armado ligeramente apuntada. En planta, el núcleo toma una forma parecida a un ovoide de dimensiones principales 16.30m por 15.90m en las plantas tipo, como se puede observar en EP-08. Los ejes se orientan de manera que la dimensión mayor del ovoide es coincidente en dirección y posición con la dimensión mayor de la elipse que da forma al muro exterior; ahora bien, el centro del ovoide esta desplazado hacia el núcleo de ascensores de la torre, de manera que evidentemente no se produce la coincidencia de centros. El núcleo esta formado por un entramado de paredes de hormigón armado “in situ”, en el que la pared perimetral liga todas las demás, confiriendo al conjunto la mencionada forma de ovoide. Dicho entramado de paredes, por el hecho no adquirir responsabilidad en la estabilización horizontal del edificio, por el número y proximidad entre ellas, se proyecta con un grueso mínimo que oscila entre los 25 y 40cm. El cerramiento de la batería principal de ascensores, fuera ya de este núcleo pero próximo a él, también se proyecta como elemento de carga en hormigón armado (ver EP-08).

Primeros trabajos en el núcleo.

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Encofrado autotrepante en el sector del núcleo

Evolución del núcleo en una fase más avanzada.

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1.2.4

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Forjados

Para la concreción de la estructura horizontal de los forjados de la torre se han tenido en cuenta los siguientes criterios: · La consecución del mínimo peso posible. · La facilidad de adaptación al conjunto de las diversas redes de instalaciones. · La consecución de una planta sin pilares. · La utilización de procedimientos constructivos lo más sencillos posible. · La prefabricación en taller, o a pie de obra, del máximo número de elementos. La parte de forjado contenida en el núcleo interior la forma una losa de hormigón armado de 20cm de canto, que se apoya en el denso entramado de muros resistentes que da forma a dicho núcleo. La parte de piso que va del núcleo al muro exterior se cubre con un forjado mixto a base de vigas de acero entrevigadas mediante chapa grecada colaborante de 6cm de altura, complementada con hormigón “in situ” hasta que el conjunto chapa-hormigón alcanza una altura de 11cm. Las vigas de acero se van colocando y orientando de manera que su luz sea la menor posible; ahora bien, siempre guardan una distancia entre sus ejes de 3m y, por otra parte, solo se admiten dos direcciones en la orientación de las vigas, las paralelas a los ejes principales de la elipse que forma el muro exterior, de manera que en determinadas zonas unas vigas han de descansar sobre otras, produciéndose un numero de brochales no desdeñable (Ver EP-08). La no coincidencia de los centros de los cilindros resistentes provoca una solicitación heterogénea de los nervios de acero, de manera que esta situación estructural conduce por sí sola a la aparición de una jerarquía de vigas, acción que se ve acentuada en algunos casos por el hecho de que unas vigas descansen sobre otras. Se han identificado grupos de vigas, que se concretan en función de las exigencias mecánicas, la servidumbre de paso de instalaciones y la altura máxima posible para ese elemento, en función de los requerimientos arquitectónicos. Básicamente, resultan dos tipos de nervios: vigas armadas, alveoladas para el paso de instalaciones, y perfiles laminados de canto suficientemente reducido para permitir el paso de instalaciones por debajo de ellos. Ambos tipos de vigas presentan en algunos casos conexión a la chapa de hormigón para formar vigas mixtas allá donde es necesario.

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Al hallarse las vigas metálicas por debajo de la losa del forjado resulta posible una reducción del canto de éstas en el anillo perimetral de 2m de anchura adyacente a la fachada, en sintonía con el proyecto arquitectónico. Una variación de esta solución tipo tiene lugar en la planta primera y en las tres plantas técnicas que contiene el edificio. La particularidad viene dada por el hecho de que, en estos casos, un forjado pende del otro; ello implica la lógica aparición de unos tirantes entre pisos, un aumento de solicitación en la planta superior y la consiguiente disminución en la inferior. Los tirantes se disponen en función de los requerimientos arquitectónicos, intentando mantener la luz del forjado suspendido en torno a los 6m. Por lo que se refiere a las consecuencias de la variación de esfuerzo de los nervios, en la planta superior se opta por armar unas vigas diseñadas convenientemente para formar una red de jácenas suficientemente capaces, mientras que en la inferior se disminuye la dimensión de los elementos resistentes al mínimo posible, ante sus nuevas condiciones de trabajo. El trazado de los nervios resistentes en la planta sustentadora, techo de la planta técnica, es idéntico al de las plantas tipo (no, evidentemente, sus secciones ni prestaciones mecánicas), mientras que el trazado de la planta sustentada, suelo de la planta técnica, se adapta a la disposición de tirantes resultando, por tanto, un entramado desigual.

Suelo de una de las Plantas Técnicas.

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Cabe reseñar que, en las fases previas de proyecto, se tantearon otras soluciones como la de nervios en disposición radial, descartada por la irregularidad del entrevigado, o la de un forjado bidireccional de vigas de acero, descartado porque de su cálculo se deducía la inoperatividad de la mayor parte de los nervios que lo conformaban y por la cantidad de uniones necesarias para su construcción.

Sectores de forjado de una Planta Tipo y del techo de una Planta Técnica listos para hormigonar.

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La unión de las diferentes vigas con los muros se ha concebido siempre como articulada y resuelta mediante tornillería. Finalmente, las uniones se han ejecutado mediante soldadura, con la voluntad de facilitar el replanteo, aunque manteniendo siempre el carácter de articulación. Para la ejecución de las mencionadas uniones se han debido embeber previamente en los diferentes muros las chapas de acero de fondo necesarias para la posterior recepción de la unión del perfil. Las uniones entre vigas se diseñaron resueltas con tortillería y así han sido finalmente ejecutadas.

Uniones vigas-muro de proyecto.

Chapa precolocada en uno de los muros.

1.2.5

Unión viga-muro ya ejecutada.

Plantas de Dirección BOMA

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Las plantas de dirección ocupan los seis últimos niveles útiles de la torre, pero son los últimos cinco los que detentan una tipología

estructural ajena a las del resto. Dichas plantas presentan la

originalidad de que no alcanzan nunca el perímetro de la construcción, como ya se ha comentado anteriormente, siendo así que únicamente pueden sustentarse en el núcleo interior de la torre; por tanto, pasan a formar unos voladizos de longitud idéntica a lo que se aleja el borde del piso del citado núcleo interior. Esta concepción implica en algunos casos vuelos del orden de 10m; por otro lado, el canto máximo para la resolución de estos forjados es de 50cm por necesidades arquitectónicas y del proyecto de instalaciones, por lo que se ha optado por una losa de canto variable (25cm-50cm) postesada, con el objetivo de introducir en la estructura una deformación y un estado tensional contrarios a los que se producirán cuando ésta entre en servicio, haciendo admisibles los corrimientos y tensiones resultantes. Resulta evidente que el muro perimetral del núcleo interior, con una anchura en torno a los 30cm, es incapaz de movilizar el momento de respuesta suficiente para equilibrar semejantes vuelos; por ello, en estos casos se opta por un canto del forjado interior del núcleo de 50cm, con el fin de hacer partícipes del problema a los muros interiores de dicho núcleo. La separación entre tal muro perimetral y los interiores facilita la aparición de un par de fuerzas, que solicita a los referidos muros axialmente, capaz de equilibrar al momento provocado por el vuelo. La disposición de la armadura activa es, en éste, radial, en concordancia con el comportamiento real del elemento resistente, obteniendo de tal modo la máxima eficiencia de la operación de tesado. Las cabezas activas se sitúan siempre en el extremo de los forjados, mientras que las pasivas se ubican, en la medida de lo posible, ya en el interior del núcleo.

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Distribución de la armadura activa en el Techo de la Planta 26.

Trazado tipo de la armadura activa en las plantas de Dirección

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Colocación de la armadura activa y pasiva en las plantas de Dirección

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1.2.6

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Cúpula

Se trata de una estructura metálica formada a base de un conjunto de 26 meridianos y 19 paralelos; éstos constituyen una retícula que sustenta directamente los marcos de la carpintería que recogen el doble acristalamiento que cierra los huecos. El hecho comentado de la relación directa entre estructura y carpintería es determinante en la conformación inicial del proyecto de este entramado por la baja deformabilidad que se le exige a una estructura en esta situación; por otra parte se daba un requerimiento formal de no disposición de tirantes de triangulación en ninguno de los recuadros definidos por meridianos y paralelos. La perfilería escogida primeramente tenía, por tanto, que ser capaz de albergar la mencionada carpintería; es por ello que se optó por dos tipos de nervio, en función de que se tratase de un meridiano o de un paralelo. El nervio de los meridianos estaba constituido por un cajón formado con dos UPN-300 y un IPE-330; este último perfil iba soldado por un ala a uno de los dos lados menores del cajón; la orientación del conjunto se producía de tal modo que el cajón quedaba en el interior de la cúpula y el IPE-330 en el exterior. El nervio de los paralelos estaba constituido por un cajón formado con dos perfiles laminados tipo UPN-280 orientados perpendicularmente al vidrio que forma el cerramiento de la cúpula. Cabe destacar que, sobre los dos paralelos más altos, se proyectó una estructura secundaria con el fin de proporcionar una base horizontal al conjunto de antenas que se ubica en la parte superior de la cúpula. El proyecto de la cúpula ha sido revisado en múltiples ocasiones con la intención de atender a todos los condicionantes a que ésta deber dar respuesta, afectando a la perfilería escogida otras tantas veces. Finalmente, atendiendo fundamentalmente a criterios de facilidad y velocidad constructiva, la perfilería final ha resultado ser unas vigas armadas de sección tipo “I“, de 640x220mm, para los meridianos, y unos perfiles huecos rectangulares, de 180x260x8mm, para los paralelos.

Detalles de una de las versiones iniciales de la estructura de la cúpula.

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Perspectiva de la versión definitiva de la cúpula.

Uno de los retos más importantes en la concepción de la cúpula vino dado por su propia construcción o, por lo que es lo mismo, por su proceso de montaje. Resulta clara la necesidad de minimizar, en la medida de lo posible, las operaciones de atado o de resolución de nudos en altura, máxime, si se toma en cuenta la circunstancia de que las plantas de dirección no alcanzan el perímetro definido por la propia cúpula, lo que impide el acceso directo a pie plano a los nervios de la cáscara. Con tal objetivo, en base a la capacidad de izado de las grúas presentes en la obra, se realizó un estudio de las partes de cúpula premontadas que podían ser trasladadas a la altura correspondiente. Así, finalmente, se decidió que el montaje de los dos tercios inferiores de la cúpula, la altura correspondiente a los doces primeros paralelos, se montarían mediante piezas que abarcarían dos meridianos, con la altura comentada; en una forma similar a una gran escalera de mano. Este planteamiento implica la resolución “in situ” de las uniones de los doce paralelos ubicados entre cada “escalera”.

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Diferentes momentos del montaje de la parte inferior de la cúpula.

El tercio superior, se monto previamente en el suelo, sobre unas bases que cuyas coordinas relativas fueron extraídas del remate provisional de los dos tercios inferiores de cúpula ya montados en la

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propia torre. De esta manera, se asegura el encaje de las piezas principales del puzzle antes de las maniobras finales.

Diferentes momentos del premontaje de la parte superior de la cúpula.

Una vez asegurada completamente la geometría, se hizo parte del remate de la cúpula según se muestra en las imágenes adjuntas, montándose posteriormente el resto de piezas que componen el conjunto.

Diferentes momentos del montaje de la parte superior de la cúpula.

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Estructura principal de la torre ya finalizada

1.3 MARQUESINAS DE LOS ACCESOS PRINCIPALES Como elemento singular, y en términos estructurales en cierto modo independiente, el proyecto arquitectónico contempla la realización de dos marquesinas; una que conduce a la entrada peatonal de la torre, y la otra que conduce a la entrada del aparcamiento. Ambas marquesinas se conforman a partir de una columna vertebral que arranca del techo del semisótano (Planta baja); dicha columna va doblando su directriz en el espacio para marcar el recorrido del acceso. El eje sustenta la cubrición que forma la marquesina, concebida a base de unas lamas de vidrio que descansan sobre una estructura secundaria que arranca en voladizo de la columna vertebral. Todo el entramado se plantea con perfilería de acero. Para el eje se arma una viga cajón, por el hecho de que su curvatura hace que se vea solicitado por unas torsiones elevadas; la geometría del cajón se proyecta a modo de dos “I“ adosadas lateralmente, de manera que presenta cuatro pequeños vuelos de 10cm en cada una de las esquinas de la sección. La estructura secundaria se plantea a partir de perfiles huecos de sección cuadrada. Las columnas de ambas marquesinas son de sección variable, presentando el mayor canto en el empotramiento, mientras que en el extremo de su desarrollo reducen su sección. El ancho del eje se mantiene constante en 60cm de principio a fin para ambas estructuras. Mientras que el palio que da BOMA C/Herzegovina 23 Entlo. 08006 BARCELONA

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acceso a la torre se sustenta en su extremo al muro exterior de la edificación, la marquesina que da acceso al aparcamiento consigue su equilibrio apoyándose en un pilar ubicado en la parte central de la rampa de acceso, que permite reducir su vuelo. Cabe comentar que para el dimensionamiento de estos elementos estructurales no se han observado los criterios convencionales de deformabilidad

de otras estructuras de acero, sino que se ha

trabajado como un elemento escultórico, con cierta flexibilidad, que para las hipótesis de viento y nieve presenta un cierto movimiento controlado.

Sección transversal de la columna vertebral de una de las marquesinas.

Sección longitudinal de la columna vertebral de una de las marquesinas.

2

CONCLUSIONES Y DATOS GENERALES

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Como colofón, muy sintéticamente, cabe destacar que el proyecto y construcción de la estructura de la Torre AGBAR constituyen una prueba más de que una revisión exhaustiva de las herramientas de la construcción y del diseño permite alcanzar planteamientos arriesgados y/o novedosos sin el empleo de recursos especialmente singulares.

EF-01. Detalle de la fachada acabada.

Los datos generales de la operación inmobiliaria son los siguientes: FICHA TÉCNICA: · Promotora:

Layetana Inmuebles, S.L.

· Constructora: Rodio (Cimentación) - Dragados · Management: ARGOS Management · Arquitectos:

Atelier Jean Nouvel (París) – b720 Arquitectos (Barcelona)

· Aparejador:

Josep Gilabert

· Estructura:

BOMA

· Instalaciones: GEPRO, S.L. - Proyecto:

2000 – 2001

- Construcción:

2001 – 2005

- Coste final:

60.000.000,00.-€

(Excluidos costes financieros)

Fotografías: AGBAR/b720 Arquitectos/BOMA/Dragados/Layetana Inmuebles

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