Torre Bankia - FCC Construcción

TORRE CAJA MADRID
MADRID
INFORME TÉCNICO
809
CONSTRUCCION
DEPARTAMENTO DE MÉTODOS
Junio 2010
ÍNDICE
1.-
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA OBRA .......................................... 1
1.1.- CUATRO TORRES BUSINESS AREA (CTBA).................................................. 1 1.2.- TORRE CAJA MADRID ...................................................................................... 3 1.2.1.- DESCRIPCIÓN ARQUITECTÓNICA................................................................ 3 1.2.2.- DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL ................................................................... 15 1.2.3.- 1.2.4.- 1.2.2.1.- Estructura de la torre........................................................ 15 1.2.2.2.- Sótanos ............................................................................ 32 1.2.2.3.- Cimentación ..................................................................... 33 REVESTIMIENTOS EXTERIORES................................................................ 36 1.2.3.1.- Bloques de plantas de oficinas......................................... 36 1.2.3.2.- Fachadas de núcleos de hormigón .................................. 38 1.2.3.3.- Coronación y arco adintelado........................................... 39 INSTALACIONES ........................................................................................... 40 1.3.- PROCESO CONSTRUCTIVO .......................................................................... 43 1.4.- INNOVACIONES INCORPORADAS ................................................................ 49 1.5.- MEDIDAS DE SEGURIDAD ............................................................................. 51 1.6.- MEDIDAS MEDIOAMBIENTALES.................................................................... 51
2.-
BASES DE CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA ................................ 53 2.1.- IDEAS PREVIAS .............................................................................................. 53 2.2.- CIMENTACIÓN................................................................................................. 53 2.2.1.- EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO ................................................................. 53 2.2.2.- CONDICIONES DEL SUBSUELO.................................................................. 54 2.2.3.- PROYECTO DE CIMENTACIÓN ................................................................... 54 2.3.- CARGAS........................................................................................................... 56 2.3.1.- CARGAS GRAVITATORIAS TÍPICAS ........................................................... 57 2.3.2.- CARGAS HORIZONTALES............................................................................ 57 2.3.2.1.- Cargas sísmicas ............................................................... 57 2.3.2.2.- Cargas de viento .............................................................. 57 2.4.- ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y MÉTODOS DE ANÁLISIS ......................58 3.-
2.4.1.- CERCHAS .......................................................................................................58 2.4.2.- LOSAS DE NÚCLEO (TÍPICAS Y POSTESADAS) ........................................62 2.4.3.- ESTRUCTURA PERIMETRAL EN PLANTAS DE OFICINA...........................63 2.4.4.- FORJADOS .....................................................................................................65 2.4.5.- VIGAS “PARED”..............................................................................................66
EJECUCIÓN DE LA TORRE ............................................................. 67
3.1.- INTRODUCCIÓN ..............................................................................................67 3.2.- CONTROL TOPOGRÁFICO .............................................................................68 3.2.1.- REPLANTEO DE LA TORRE..........................................................................68 3.2.2.- APLOME DE LOS PILARES EMBEBIDOS ....................................................71
3.2.3.- REPLANTEO DEL ENCOFRADO AUTOTREPANTE ....................................72 3.2.4.- REPLANTEO DE LA ESTRUCTURA METÁLICA ..........................................74 3.3.- MEDIOS AUXILIARES ......................................................................................75 3.3.1.- GRÚAS TORRE ..............................................................................................75 3.3.2.- ANDAMIOS ELÉCTRICOS DE FACHADA.....................................................77 3.4.- LOSA DE CIMENTACIÓN.................................................................................80 3.4.1.- ACTUACIONES SOBRE LAS PIEZAS A HORMIGONAR .............................84 3.4.3.- CONTROL DURANTE EL HORMIGONADO..................................................88 3.4.4.- ENSAYOS A REALIZAR .................................................................................88 3.4.5.- JUNTAS...........................................................................................................90 3.4.6.- CURADO .........................................................................................................90 3.5.- NÚCLEOS .........................................................................................................90 3.6.- LOSAS DE 1,9 m DE CANTO EN NÚCLEOS ................................................100 3.7.- ESTRUCTURA METÁLICA.............................................................................107 3.8.- FORJADOS DE CHAPA .................................................................................124
3.9.-
IZADO DEL ARCO ADINTELADO ..................................................................127
4.-
INSTRUMENTACIÓN ......................................................................... 139
4.1.- INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 139 4.2.- CONTROLES DURANTE LA FASE DE EJECUCIÓN.................................... 139 4.2.1.- CONTROL DE TENSIONES ........................................................................ 140 4.2.2.- CONTROL TÉRMICO................................................................................... 141
4.2.2.1.- Temperaturas en el acero estructural ............................ 141
4.2.2.2.- Temperaturas en el hormigón ........................................ 141
4.2.3.- SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS.................................................... 142
4.2.4.- PROGRAMA DE MONITORIZACIÓN Y CONTROL .................................... 143
4.3.- CONTROLES EN FASE DE SERVICIO ......................................................... 144 4.3.1.- CONTROL DINÁMICO ................................................................................. 144 4.3.2.- CONTROL CLIMÁTICO................................................................................ 144
4.4.- CONTROL DE ASIENTOS ............................................................................. 144 4.4.1.- ANTECEDENTES......................................................................................... 144 4.4.2.- MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO DURANTE LA
EXCAVACIÓN .............................................................................................. 145 4.4.3.- 5.-
ANÁLISIS DE LOS DATOS .......................................................................... 146 HORMIGONADO ................................................................................ 149
5.1.- PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN.............................................................. 149
5.2.-
LABORATORIO DE BOMBEO ................................................................. 149
5.4.-
ANÁLISIS DE LAS PRUEBAS DE BOMBEO ................................................. 152
5.6.-
SISTEMA DE BOMBEO ................................................................................. 154
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
1
1.- DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA OBRA
1.1.- CUATRO TORRES BUSINESS AREA (CTBA)
Cuatro Torres Business Area (CTBA), conocido inicialmente como Madrid
Arena, es un parque empresarial junto al Paseo de la Castellana, en Madrid, sobre los
terrenos de la antigua Ciudad Deportiva del Real Madrid. El ámbito de la urbanización
está caracterizado como una gran zona peatonal arbolada y con acceso público en todo
su entorno. Consta de 4 rascacielos que son los edificios más altos de la capital y, a su
vez, de España. Por orden de altura: Torre Caja Madrid (250 m)(1), Torre de Cristal
(249 m), Torre S-V (236 m) y Torre Espacio (223 m). Su construcción se llevó a cabo
entre 2004 y 2009.
1
Inicialmente conocida como Torre Repsol, es la 5ª torre más alta de Europa
©
2
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
Las Torres albergan oficinas y varios pisos subterráneos de aparcamiento, así
como accesos bajo tierra mediante un anillo distribuidor para evitar colapsos de
circulación en superficie. Junto a ellas y dentro del recinto del parque empresarial se
ubicará el Centro internacional de Convenciones de la ciudad de Madrid (CICCM), un
edificio
de
congresos
cilíndrico (de eje horizontal),
con 10 plantas, 119 m de
altura y 228.000 m2 de
superficie, con un auditorio
principal con capacidad para
3.500 personas, ampliable a
5.000, y un área de
exposición de 15.000 m2.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
3
1.2.- TORRE CAJA MADRID
El edificio, inicialmente concebido como sede central de Repsol, fue finalmente
adquirido por Caja Madrid para destinarlo también a sede de su oficina principal.
Diseñado por Norman Foster, la ejecución de su estructura fue adjudicada a FCC
Construcción, en U.T.E. Merced a su altura y orientación, el edificio dispone de
excelentes vistas tanto hacia el Sur (toda la ciudad) como hacia el Norte (Sierra de
Guadarrama).
Tanto por la altura del edificio como fundamentalmente por la complejidad de su
diseño, fue necesario aplicar en la ejecución de la Obra técnicas y procedimientos de
última generación, cuyo desarrollo estuvo en todos los casos a cargo del equipo técnico
de Obra.
1.2.1.- DESCRIPCIÓN ARQUITECTÓNICA
Las dimensiones de la parcela son 100 m (E - O) x 75 m (N - S), lo que hace una
superficie total de 7.500 m2. La torre ocupa aproximadamente 1/3 de la superficie de la
parcela, estando el resto destinado a una explanada con árboles, plantas y calles para el
acceso de los usuarios.
La edificación se distribuye en 5 sótanos bajo rasante (que ocupan toda la
superficie de la parcela), un nivel de planta baja y una torre de 34 plantas de oficina
distribuidas en 3 módulos de 11, 12 y 11 plantas respectivamente, apoyado cada uno de
ellos en una planta técnica (donde se ubican las áreas destinadas a instalaciones), de una
altura equivalente a 2 plantas de oficinas.
En total, 36.000 m2 construidos bajo rasante (siendo útiles 33.000) y 72.000 m2
sobre ella, lo que totaliza 108.000 m2 de construcción.
Las plantas técnicas que sostienen los bloques de oficinas se apoyan en 2
núcleos prismáticos verticales exteriores independientes de hormigón armado de 25 x
10 m de sección exterior (área aproximada en planta, 225 m2), ubicados en las fachadas
E y O del edificio y separados unos 30 m entre sí. Estos Núcleos alojan los medios de
comunicación vertical del edificio, así como los distintos servicios de la Torre. Están
formados por muros de espesor variable entre 0,3 y 1,2 m.
©
4
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
©
5
6
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
7
Gracias a esa estructura de Núcleos exteriores y grandes luces se consigue la
reducción de elementos estructurales en el interior de las plantas y una eliminación de
espacios de servicio, como aseos o ascensores, que ocupan la zona de los Núcleos (cada
Núcleo contiene 7 ascensores, escaleras y zona de servicios). El edificio cuenta con 19
ascensores en total (incluyendo montacargas), 8 de ellos panorámicos.
©
8
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
Se logra así una superficie muy extensa de oficinas prácticamente diáfana (sólo
tiene 4 pilares en su interior, separados 15 y 18 m entre sí), con una repetición idéntica
en altura (4,7 m de altura total entre pisos), que confiere al edificio flexibilidad y
racionalización para su óptimo aprovechamiento arquitectónico y comercial.
La planta tipo de oficina está formada por un rectángulo de 32 x 42,5 m
conectado en sus lados E y O a los Núcleos de comunicaciones.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
9
La superficie de las
plantas de oficinas es de 1.608 m2,
incluyendo las zonas comunes
de los Núcleos, lo cual deja una
superficie útil aproximada de
1.420 m2. Sobre ellas se dispone
un falso suelo de 25 cm de altura
(suelo técnico elevado) rematado
por baldosas registrables. Los
falsos techos son de placas
metálicas perforadas. La altura
libre es de 3 m.
En la base de la Torre se ha eliminado toda la estructura interna transmitiendo
las cargas de las plantas de oficinas directamente a los Núcleos, lo que crea un espacio
de recepción libre de cualquier elemento que soporte la estructura del edificio. Gracias a
ello se obtiene un espectacular vestíbulo totalmente diáfano y transparente, de gran
volumen, que permite el acceso peatonal de empleados y visitantes de una manera
amplia y cómoda.
©
10
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
11
La primera planta técnica se eleva a 24 m del suelo. Colgando de su estructura,
dentro del volumen del vestíbulo, se ha dispuesto un auditorio de 2 plantas de menores
dimensiones capaz para 300 personas, dejando una altura libre sobre el vestíbulo de
13,85 m.
©
12
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
13
Bajo rasante se dispone de 5 plantas de aparcamiento (altura entre pisos 3,33 m)
con capacidad para 1.150 vehículos. En el 2º sótano, donde se ubican los accesos
rodados desde el anillo viario subterráneo exterior, se sitúa una superficie de doble
altura para utilización como muelle de descarga.
©
14
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
Si bien la altura total del edificio es de 250 m, la altura de la cornisa es de 215 m,
y desde esta cota los Núcleos continúan ascendiendo hasta la altura total, coronándose el
edificio con una estructura en arco adintelado de 10 m de canto que une los Núcleos por
su parte superior, curvando la interior, y dejando un vacío de 20 m entre la altura de
cornisa y la parte inferior del arco, lo que aligera visualmente la parte más alta del
edificio.
En esta zona se sitúan los aljibes (depósitos de agua), uno en cada Núcleo, entre
las cotas 224,98 y 232,37 m. Y por encima de ellos, en la zona de cierre del arco, la
última planta técnica del edificio, bajo la cubierta.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
15
Así, tanto la imagen
como la composición del
edificio se basan en dos
conceptos fundamentales: por
un lado, los núcleos verticales
situados en fachada, formados
por sólidos volúmenes ciegos
que soportan el edificio y
albergan las comunicaciones
verticales y servicios; y, por
otro, los bloques acristalados
de oficinas de carácter ligero y
flotante. Ésta es la visión que
predomina en las fachadas
Norte y Sur, conformada por la
reiteración
de
líneas
horizontales a lo largo del
edificio, sin llegar a tocar el
suelo.
En cambio, en las
fachadas O y E, orientada esta
última hacia el Paseo de la
Castellana, destaca la verticalidad esbelta del Núcleo hasta la máxima altura de la torre.
Un concepto reforzado por la circulación de los ascensores panorámicos, visible desde
el exterior. Sólo en segundo plano se aprecian los bloques de oficinas, dando la
impresión de estar colgados.
1.2.2.- DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL
La estructura de la Obra se plantea en 3 ud. claramente diferenciadas: la Torre,
las 5 plantas de sótano y la cimentación (directa).
1.2.2.1.-
ESTRUCTURA DE LA TORRE
Como ya se mencionó anteriormente, la estructura portante de la Torre la forman
los 2 Núcleos de hormigón armado que soportan, enmarcándolos, a los bloques de oficinas.
©
16
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
Los Núcleos se unen entre sí, en cada nivel de plantas técnicas, mediante 2
cerchas metálicas que se apoyan en 4 pilares embebidos en sus muros, los cuales
disponen de orejetas a las que atornillan directamente las piezas de las cerchas. Estos
pilares transmiten su carga al hormigón de los Núcleos mediante conectores metálicos
soldados a las alas y al alma del pilar.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
©
17
18
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
Sobre esas cerchas “primarias” apoyan otras 2 cerchas perpendiculares voladas,
constituyendo el conjunto la estructura principal sobre la que descansa la estructura
secundaria formada por las plantas tipo de oficinas, recibiendo los 8 pilares centrales.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
©
19
20
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
Los Núcleos, además de
soportar las cargas gravitatorias
(peso propio, cargas muertas y
sobrecargas) de todo el edificio,
constituyen el elemento resistente
ante esfuerzos horizontales (viento
y eventualmente sismo), para lo
que actúan como ménsula de 25 m
de canto en dirección N - S y como
pórtico formado por los 2 Núcleos
y las cerchas de las plantas técnicas
en dirección E - O (cerchas
principales).
Las cerchas, de aproximadamente 9’6 m de altura, están formadas por perfiles
metálicos armados con chapas de hasta 10 cm de espesor y sección de 2.500 cm2,
conformando piezas de taller que en algunos casos pesan más de 300 kN cada una,
dando un total de más de 8.000 kN para cada planta técnica.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
©
21
22
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
La estructura secundaria
se ha diseñado a base de vigas
metálicas de perfil laminado
(HEB e IPE) de gran luz (hasta
15 x 18 m de distancia entre
soportes), con una separación
de 3 m entre ejes, que sirven de
apoyo a un forjado de chapa
nervada colaborante de 7,5 cm
de canto y 1 mm de espesor.
Una capa de hormigón HA-30
ligero (1,8 t/m3) completa el
forjado. El hormigón ligero
reduce la carga permanente
total sobre la chapa, lo que a su
vez reduce la cantidad de acero
necesario en el forjado.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
En las plantas técnicas se ha
empleado hormigón HA-30 de
densidad normal y chapa de 1,2 mm
de espesor.
Todo ello apoya sobre 4
pilares interiores y 4 de fachada,
además de un entramado de vigas en
las fachadas N y S, que apoyan en
otros 4 pilares adosados a los
Núcleos.
©
23
24
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
Aparte de un armado superior con mallazo Ø8 a 20 x 20 cm, se dispone en
dirección E - O un refuerzo continuo que actúa como tirante a tracción, manteniendo
unidos los dos Núcleos.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
25
Las uniones de la estructura metálica se realizan mediante tornillos de alta
resistencia, utilizándose para el control de apriete arandelas DTI (Direct tension
indicator).
©
26
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
En cuanto a los Núcleos, en los niveles de instalaciones y primer nivel de
oficinas de cada bloque (nudos superior e inferior de las cerchas) y con el objeto de
centrar las cargas y hacer que los muros resistan los esfuerzos horizontales transmitidos
por las cerchas, se forman unos grandes diafragmas horizontales de reparto de cargas
constituidos por losas macizas de hormigón postesado (HP-55) de 1’9 m de canto, de
densidad normal, fuertemente armadas y zunchadas con cables de postesado en ambas
direcciones.
En estas losas se empotran los cordones de las cerchas principales y permiten la
correcta transmisión de los esfuerzos de éstas (tanto verticales como horizontales) al
Núcleo.
En el resto de plantas de los Núcleos se disponen losas de hormigón armado de
densidad normal HA-30 de 40 cm, con armadura de flexión en ambas direcciones y
tanto en la parte superior como en la inferior.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
27
Al haber sido proyectada la torre con posterioridad al 11 de septiembre de 2001,
el Proyecto incorpora los criterios de solidez y redundancia de seguridad. Cada uno de
los bloques de oficinas del edificio es independiente de los otros. Los 4 pilares interiores
están diseñados de forma que el desplazamiento vertical de un bloque no cargue los
otros bloques. Para conseguir un nivel seguro de redundancia, en el caso de que se
destruyera un cordón o una diagonal de una de las cerchas en las plantas técnicas, las
demás cerchas pueden impedir que se derrumbe todo el edificio.
Si desaparecieran las cerchas
de la 1ª planta técnica, los pilares del
1er bloque quedarían suspendidos
(pilares en tracción) de las cerchas de
la 2ª planta técnica, de modo que ésta
tendría un bloque en compresión (el de
encima) y otro en tracción (colgando
debajo).
Si desaparecieran las cerchas
de la 2ª planta técnica, los pilares del
1er bloque y las cerchas de la 1ª planta
técnica podrían soportar las 12 plantas
del 2º bloque, o bien éstas podrían quedar suspendidas de la 3ª planta técnica, de modo
que, análogamente al caso anterior, la 3ª planta técnica soportaría a un bloque de
oficinas en compresión y a otro en tracción.
Por último, si fallara la 3ª planta técnica, la 2ª puede soportar 2 bloques en
compresión.
Aunque según lo explicado anteriormente cada nivel de cerchas está diseñado
para evitar el derrumbe total del edificio tras la rotura de uno de ellos, debido a las
enormes deformaciones estructurales que se ocasionarían en ese caso, las plantas de
oficinas quedarían inhabilitadas.
Se diseñó un detalle especial para los 4 pilares metálicos de la estructura de
planta de oficinas adosados a los Núcleos en sus esquinas N y S, que permitiera el
desplazamiento vertical relativo entre las plantas, a fin de compensar las deformaciones
por fluencia y retracción de los Núcleos. Este dispositivo permite el desplazamiento
vertical a media altura en cada planta, pero resiste las fuerzas de cortante procedentes de
la estructura.
©
28
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
29
El otro punto en el que el detalle de las uniones permite este desplazamiento
vertical relativo se encuentra en las plantas técnicas 2 y 3. El tramo de estructura situado
entre el borde de la planta técnica y el entramado de fachada exterior de la planta de
oficinas une 2 bloques supuestamente independientes. Puesto que la fluencia del Núcleo
provocaría que los bloques de plantas soportados por los distintos niveles de cerchas se
desplazaran diferencialmente en vertical, el detalle de la unión entre ellos lo permite.
El arco adintelado que remata el edificio está formado por 2 jácenas metálicas de
4,75 m de canto y 4 cm de espesor de alma simplemente apoyadas en los Núcleos, que
soportan la cubierta y los niveles de instalaciones superiores. La elección de esta
tipología estructural en lugar de un sistema de cerchas, como en los 3 primeros bloques
técnicos, está motivada por el reducido canto previsto para la estructura.
La parte superior de la viga “pared” se enrasa con la parte superior de acero de la
cubierta, mientras que su parte inferior coincide con la parte inferior de acero de la
entreplanta técnica. Las vigas “pared” no pueden sobrepasar el nivel de la entreplanta
porque el revestimiento metálico se curva hacia el centro del forjado a ese nivel.
©
30
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
31
La dimensión N - S del forjado de la planta técnica es menor que la distancia
entre las dos vigas “pared” de la entreplanta. Esto se debe a la curvatura del
revestimiento. La planta técnica queda suspendida, por tanto, de la entreplanta técnica
mediante 6 péndolas de ala ancha retranqueadas desde el borde de las vigas “pared”.
©
32
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
1.2.2.2.-
SÓTANOS
Los sótanos quedan constituidos por:
*
un nivel de solera de hormigón de 15 cm de espesor sobre encachado de piedra
*
4 niveles de forjados reticulares de 35 + 10 cm de espesor, con una distancia entre
ejes de nervios de 84 cm en cada dirección, con luces máximas de hasta 11 m.
Estos forjados soportan, además de las cargas gravitatorias, las acciones
horizontales transmitidas por los Núcleos hasta los muros pantalla o perimetrales
*
un nivel de planta baja formado por una losa de entre 30 y 40 cm de espesor con
vigas de cuelgue y de canto
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
1.2.2.3.-
33
CIMENTACIÓN
El perfil del terreno se caracteriza por un depósito de arenas tosquizas hasta una
profundidad de entre 15 y 25 m, y un sustrato de tosco arenoso.
Se distinguen 2 tipos de cimentación:
¾
Torre: losa de hormigón armado de 72 x 43’8 x 5 m, apoyada directamente sobre
el tosco, sobre la que descansan los 2 Núcleos de hormigón que constituyen la
estructura portante
©
34
¾
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
Resto: muro pantalla de contención de tierras de 1 m de espesor en todo el
perímetro, hasta el nivel S-2 en las caras S, E y O y hasta el S-4 en la cara N,
medianero con la parcela contigua, donde se ubica otra de las torres del complejo.
Desde esos niveles y hasta la planta Baja se ejecutan muros “in situ” encofrados a
2 caras de 40 cm de espesor.
La estructura de sótanos descansa sobre pilares apoyados en zapatas aisladas
(también apoyadas en el tosco) en zonas de forjado plano, y sobre pantallas
apoyadas en zapatas corridas en zona de rampas, así como en los muros de los
Núcleos.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
©
35
36
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
1.2.3.- REVESTIMIENTOS EXTERIORES
1.2.3.1.-
BLOQUES DE PLANTAS DE OFICINAS
Considerando que su uso será de oficinas, y por tanto durante las horas de sol, se
ha tenido en cuenta la mejor orientación para reducir la intensidad de la carga solar, lo
cual permitirá además reducir el consumo energético debido a climatización, con el
consiguiente beneficio no sólo económico sino también ecológico.
El cerramiento empleado es un muro cortina acristalado con paneles modulares
de vidrio negro de 1,5 m de anchura x 3 m de altura, igual a la disponible libre de suelo
a techo.
Este acristalamiento es extraclaro, con un coeficiente de transmisión de calor
muy bajo. La instalación de persianas motorizadas permite la optimización del
enfriamiento nocturno en verano, contrarrestándolo en invierno.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
37
La fachada tiene un elemento fijo de doble acristalamiento hacia el exterior, con
un espacio intermedio para alojar un sistema de persianas motorizadas horizontales
antideslumbramiento. Interiormente se ha dispuesto una hoja practicable de cristal
sencillo que permita acceder a ese espacio intermedio para mantenimiento y limpieza de
persianas. La carpintería es de aluminio lacado, de color negro intenso.
Entre plantas se utiliza un panel ciego resistente al fuego de 1’5 m de altura,
revestido exteriormente por una chapa ondulada metálica lacada.
©
38
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
1.2.3.2.-
FACHADAS DE NÚCLEOS DE HORMIGÓN
Se revisten de paneles de chapa de acero inoxidable con acabado y textura
especiales para impedir deformaciones y reflejos que afecten la apariencia de los planos
y la geometría del edificio.
El encuentro entre los Núcleos y la zona acristalada de los bloques de oficinas se
resuelve mediante paneles metálicos corrugados de aluminio con acabado de alta
calidad.
En las caras Este y Oeste, que sirven de alojamiento a los cuartos de ascensores
panorámicos, se utiliza un aislamiento oscuro en toda la altura de la Torre, protegido por
lamas verticales metálicas de aluminio anodizado y acero inoxidable, de forma que se
reduzca el impacto de la radiación solar sobre las cabinas del ascensor.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
1.2.3.3.-
39
CORONACIÓN Y ARCO ADINTELADO
El material del revestimiento
es idéntico al de los Núcleos de
hormigón;
sin
embargo,
su
geometría se curva, permitiendo
efectos aerodinámicos.
Respecto al sistema de
limpieza de los planos verticales
exteriores, se han dispuesto 2 torres
giratorias ancladas en la cubierta por
medio de carriles, desde las cuales
se suspende una góndola que
permite el acceso a toda la Torre
(180º de barrido cada una). Esto se aplica a toda la longitud de los Núcleos y a la
totalidad de las fachadas de los 3 bloques de oficinas, así como a la parte vertical de la
coronación. Para las zonas retranqueadas (plantas técnicas) se dispone de una
plataforma elevadora que cubre toda la altura de esas fachadas y toda su longitud.
©
40
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
1.2.4.- INSTALACIONES
La Torre está dotada de las instalaciones electromecánicas necesarias para
asegurar los máximos estándares de confort y seguridad.
La climatización, basada en 8 torres de refrigeración de tipo cerrado trabajando
sobre 2 depósitos de agua de acumulación, 12 centrales frigoríficas de 550 kW
(múltiples grupos frigoríficos de tornillo condensados por agua) distribuidas por plantas
técnicas y 5 calderas de gas de 475 kW, alimentadas por gas natural (mínimo efecto
contaminante), asegura mediante climatizadores de volumen variable 100 % aire con
control de humedad una regulación de temperatura y humedad por zonas con la máxima
eficiencia térmica y energética.
Posee asimismo una Central térmica de recuperación de energía (que toma de la
fachada Sur y transmite a la fachada Norte, funcionando como una bomba de calor
interna).
La climatización de las salas de telecomunicaciones se efectúa mediante
unidades autónomas de condensación por aire, con control de humedad relativa
ambiente.
Todo ello comandado mediante un control automático centralizado de las
instalaciones.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
41
La instalación eléctrica está basada en un suministro en media tensión a 20 kV
con centros de transformación en plantas técnicas (12 transformadores de 800 kVA y 2
de 630 kVA), para un consumo eléctrico estimado de 22.850 MWh/año.
Para el caso de fallo en el suministro se dispone de grupos electrógenos (5 MW)
alimentados por gas natural a 6 kV en plantas sótano, y grupos electrógenos de gasóleo
(400 kW) en plantas técnicas.
En cuanto a instalaciones mecánicas, dispone de aljibes de 43 m3 en plantas
sótano, con bombas de trasvase a depósitos superiores de 44 m3. Posee una red de
fluxores y otra de agua sanitaria, así como una red de saneamiento en fundición que
evacúa por gravedad en sótanos, además de una red enterrada con arquetas separadoras
de grasas para el garaje, con pozos de bombeo.
La seguridad contra incendios se consigue mediante la sectorización del
edificio, con grado de resistencia 120 min. en sótanos y 180 min. en la Torre. En los
sótanos, además, se dispone de un sistema de extracción de humos resistente a 400 ºC
durante 2 h, que garantiza 7 renovaciones / h.
En las plantas de oficinas existe un sistema de extinción automática por
rociadores de agua, abastecido desde los aljibes de 1.500 m3 situados junto a la planta
técnica superior, en el arco. En los recintos de telecomunicaciones la extinción es
también automática, pero mediante agua nebulizada.
El transporte vertical en el edificio queda resuelto con un total de 19 aparatos
elevadores (17 ascensores y 2 montacargas) de distintas características, que discurren
por los Núcleos.
Para el acceso de personal a plantas, los ascensores están divididos en 2 baterías
de 7 aparatos (cada una en uno de los Núcleos) con capacidad para 24 personas. Una de
las baterías (baja, Oeste) da servicio de planta Baja a planta 17; y la otra (alta, Este), con
acceso también en planta Baja, sólo da servicio a plantas de la 17 a la 34.
Cada batería cuenta con 4 ascensores panorámicos situados hacia el exterior del
Núcleo y otros 3 situados en el interior. Los equipos de la batería alta tienen una
velocidad de 8 m/s, mientras que los de la batería baja son de 5 m/s.
Para dar servicio a los aparcamientos existen 3 ascensores que recorren los 5
sótanos del complejo, finalizando en la planta Baja. Su capacidad es de 17 personas
cada uno, y su velocidad de 1,6 m/s.
©
42
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
El
movimiento
de
materiales, mobiliario, etc., se
realiza a través de 2 montacargas
(1 / Núcleo) de 3.500 kg de carga
útil, con capacidad para 40
personas y una velocidad de 5 m/s.
Recorren todo el edificio, desde el
sótano -5 hasta la coronación.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
1.3.- PROCESO CONSTRUCTIVO
©
43
44
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
La Obra, además de las dificultades propias de una construcción en altura, ha
tenido la complejidad estructural de su diseño y de los grandes volúmenes y pesos de
los elementos a instalar, viéndose muy condicionada en cuanto a los medios de
ejecución.
Ha sido imprescindible la instalación de medios de elevación récord en altura y
capacidad, así como el uso de sistemas especiales tales como encofrados autotrepantes,
sistemas de bombeo estático de hormigón de alta presión, etc.
La necesidad de movimiento de personal y fundamentalmente de materiales, así
como la providencia de plataformas de trabajo adecuadas llevó a la implantación de
medios de ejecución extraordinarios.
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
Cabe destacar la instalación de
una grúa torre, récord en Europa, con
capacidad de elevación de hasta 400 kN
de carga máxima a 35 m de radio, con
una carga admisible en punta de 280 kN a
50 m de radio y una altura libre bajo
gancho de 300 m.
Se realizaron pruebas de ajuste de
dosificación para llevar a cabo bombeos de
hormigón a 250 m de altura, determinando
las presiones necesarias para ello. Se
instalaron también plataformas eléctricas
de cremallera para trabajos en fachada que
llegaran a los 250 m de altura.
Los
primeros
trabajos
de
movimiento de tierras se iniciaron en
verano de 2004, alcanzando la torre su
altura máxima 3 años después, en verano
de 2007.
©
45
46
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
La Torre se elevó en
primer lugar con los Núcleos de
hormigón, estando la estructura
metálica desfasada con respecto
a éstos alrededor de 4 plantas, y
la última planta hormigonada
entre 7 y 8 plantas por debajo del
Núcleo.
El “arco” de coronación
del
edificio
se
montó
inicialmente sobre la ultima
planta de oficinas, punto desde el
que mediante cables y gatos
hidráulicos se izó casi 20 m hasta
su posición definitiva a 250 m de
altura. Está formado por una
estructura metálica para soporte
de 2 plantas técnicas y la planta
de cubierta del arco, con un peso
total de más de 4.200 kN. Las
dimensiones en planta del
elemento izado fueron 30 x 25 m
y la altura total, con los
elementos de soporte del
revestimiento posterior, 10 m.
©
47
48
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
49
1.4.- INNOVACIONES INCORPORADAS
Han sido muchos los desarrollos de procedimientos novedosos que se han
llevado a cabo para la realización de la Obra, unos como procedimientos de Obra y
otros como desarrollos específicos.
Varios de ellos se han visto plasmados en proyectos de Investigación, Desarrollo
e Innovación Tecnológica, habiendo sido certificados, tales como:
*
bombeo de hormigón a grandes alturas
*
terminales mecánicos en armaduras de cimentación
*
grúas de gran altura y grúas trepadoras
*
encofrados autotrepantes
*
andamios de plataforma eléctrica a gran altura
©
50
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
Adicionalmente a estos se han realizado en la Obra otros desarrollos de
innovación tecnológica pendientes de certificación, que suponen distintas mejoras a
procedimientos de ejecución más tradicionales.
En particular, se podría destacar el diseño por parte de BBR de un sistema de
guiado para las operaciones de elevación de cargas pesadas (“heavy lifting”) que
permite evitar posibles oscilaciones laterales debidas a la acción del viento durante el
izado de cargas suspendidas (véase a este respecto el aptdo. 3.9).
©
________________________________________________ Descripción general de la Obra ______
51
1.5.- MEDIDAS DE SEGURIDAD
Del análisis de riesgos en función de la altura y el proceso constructivo, se
implantaron las siguientes medidas de seguridad:
*
Encofrados de trepa. Con 3 niveles de plataformas de trabajo, accesibles
interiormente por medio de escaleras homologadas y exteriormente por trampillas
y escaleras incorporadas al encofrado. Una goma inclinada adosada inferiormente
a los paneles de encofrado minimizaba el riesgo de caídas de hormigón y pequeño
material en el proceso de vertido.
*
Redes bajo estructura metálica. El sistema es el habitual conforme a la
normativa, fijándolas a la estructura con grapas regulables adaptadas a los
diferentes anchos de las alas de las vigas.
*
Barandillas perimetrales en plantas de Torre. De diseño exclusivo y altura
especial de 1,5 m en lugar de los 0’9 m habituales, para evitar la sensación de
inseguridad en altura.
*
Viseras fijas rígidas. Una por cada bloque independiente (3 ud. en total).
*
Viseras móviles. Su posición variable subía conforme se elevaba la estructura, de
forma que no existiera nunca una distancia > 3 plantas entre la punta de trabajo y
la colocación de las mismas.
Adicionalmente, y previo requerimiento de la Propiedad, se cerraron con red
todas las plantas de la Torre y se dispusieron pescantes de doble altura en los Núcleos,
para permitir trabajos simultáneos en 2 niveles diferentes.
1.6.- MEDIDAS MEDIOAMBIENTALES
Las actuaciones principales han sido:
*
Inscripción de la U.T.E. en el Registro de Pequeños Productores de Residuos
Peligrosos, gestionando los residuos de envases peligrosos metálicos, plásticos y
aerosoles
*
Reducción notable del volumen de tierras previsto en Proyecto para enviar a
vertedero, recuperándolo en otras Obras
©
52
_______ Descripción general de la Obra _________________________________________________
*
No interferir en la actividad urbana, acondicionando los accesos y evitando caídas
de materiales mediante la disposición de marquesinas especialmente diseñadas
*
Acondicionamiento de una zona de repostaje y trasiego de hidrocarburos para
controlar los posibles derrames
*
Lavado de las canaletas de los camiones de hormigón sobre contenedores
©
_____________________________________________ Bases de cálculo de la estructura ________
53
2.- BASES DE CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA
2.1.- IDEAS PREVIAS
La estrecha colaboración entre proyectistas, consultores y constructores ha
permitido la creación de esta asombrosa torre, sin columnas en la planta Baja, cuyo peso
se reparte únicamente entre los dos Núcleos extremos. La altísima carga gravitatoria que
actúa sobre ellos permite resistir eficientemente la acción del viento, nada despreciable.
Su relación altura / anchura es de 10 a 1.
Para realizar esta estructura singular, las sobrecargas de uso de las diferentes
plantas superiores son conducidas hasta los Núcleos a través de unas cerchas metálicas
intermedias que, además, actúan como vigas en un “mega-pórtico” que rigidiza la torre.
Se ha dado especial importancia a la redundancia estructural y a la robustez, de
forma que ante fallos locales de algún elemento de las cerchas, pueda seguir
garantizándose el nivel de fiabilidad de la estructura.
2.2.- CIMENTACIÓN
2.2.1.- EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO
Los sondeos del suelo, así como los ensayos en laboratorio y sobre el terreno, se
presentaron en un informe en septiembre de 2002 en el que se detallaban sondeos del
terreno de entre 25 y 60 m bajo rasante, ensayos de penetración estándar (SPT) y
ensayos presiométricos.
Se obtuvieron muestras del suelo para realizar ensayos convencionales de
granulometría, límites de Atterberg, compresión simple, consolidación y corte directo.
©
54
_______ Bases de cálculo de la estructura _______________________________________________
Estos últimos se realizaron en los suelos más arenosos, situados en los 25 m más
superficiales.
2.2.2.- CONDICIONES DEL SUBSUELO
En dicho informe se trataba en profundidad el tema de las condiciones del
subsuelo. El perfil del mismo hasta una profundidad de 60 m podía dividirse en 2
grandes categorías: un depósito de arenas tosquizas (suelo arenoso con cantidades
considerables de arcilla que lo convierten en una capa relativamente impermeable) que
llegaba a profundidades de entre 15 y 25 m bajo rasante, y toscos arenosos (suelo
arcilloso con algo de arena fina).
En los 10 primeros sondeos se encontró agua freática en profundidades de entre
13 y 16 m bajo la superficie. Esto se debía a filtraciones, desde las capas más
permeables de arena de miga embebidas en las arenas tosquizas, a las perforaciones
realizadas para los sondeos.
2.2.3.- PROYECTO DE CIMENTACIÓN
La cimentación para los pilares del aparcamiento subterráneo, que cuenta con 5
plantas bajo rasante, consta de zapatas aisladas y corridas que se apoyan directamente
sobre los toscos arenosos. El proyecto de cimentación de la torre supuso un gran reto,
pues todas las cargas gravitatorias y horizontales de la misma se transmiten a los
cimientos únicamente a través de los dos Núcleos de hormigón.
Tras considerar las distintas opciones, se eligió para la cimentación de la torre
una simple losa de hormigón armado colocada sobre los toscos. Inicialmente se
recomendó una cimentación profunda mediante pilotes perforados que soportaran un
encepado, pero los estudios de este sistema demostraron que el canto necesario para este
encepado sería aproximadamente el mismo que el de una losa superficial situada en el
estrato superior de carga, formado por los toscos.
Aunque los asientos serían menores en el caso de la cimentación profunda, se
consideraron aceptables los previstos para la losa de cimentación superficial, que
además era el sistema más económico.
Una vez aprobada la cimentación superficial, se empezó adoptando que
estuviera formada por 2 losas independientes, una debajo de cada Núcleo. Pero esta
©
_____________________________________________ Bases de cálculo de la estructura ________
55
opción aumentaría la posibilidad de asientos diferenciales entre ambos. Y si bien los
estudios demostraron que la superestructura tenía capacidad suficiente y habría podido
resistir dichos asientos diferenciales, finalmente se adoptó la opción de una única losa,
ligeramente más costosa, para minimizarlos.
El asiento máximo de la placa en el centro de un Núcleo es de 5 cm, con una
capacidad resistente máxima del suelo de 715 kPa. En el borde de la losa el
asentamiento es de unos 2’5 cm, por lo su flecha total es de aproximadamente 2,5 cm
entre el centro y el borde.
La carga total sobre la losa, incluidas la torre y la parte correspondiente del
aparcamiento y la explanada, es de aproximadamente 760.000 kN, considerando el peso
propio, la carga permanente sobrepuesta y la sobrecarga de uso. Las combinaciones de
cargas incluían todas las cargas estáticas y las de uso, así como las cargas de viento en
ambas direcciones.
Se incorporó en todo el sistema de cimentación una redundancia inherente en el
sentido de que la losa debía resistir todas las fuerzas de vuelco, suponiendo que no se
transmitieran cargas horizontales a los forjados del sótano ni a los muros pantalla. Y
aunque tanto unos como otros también se diseñaron para resistir una parte de las cargas
horizontales, la rigidez de todo el sistema se calculó para depender únicamente de la
interacción entre el suelo y la losa de cimentación principal.
©
56
_______ Bases de cálculo de la estructura _______________________________________________
2.3.- CARGAS
El cálculo de estructuras de la torre dependía en gran medida del establecimiento
de unos criterios precisos para las cargas de cálculo. Se aplicaron las directrices
mínimas expuestas en el Eurocódigo 1(1), incrementando la capacidad a requerimiento
de la Propiedad.
Las cargas horizontales producidas por el viento se determinaron mediante
estudios en túnel de viento, para definir de forma precisa la interacción de éste con las
características dinámicas inherentes al edificio.
1
Bases de Proyecto y acciones en estructuras
©
_____________________________________________ Bases de cálculo de la estructura ________
57
2.3.1.- CARGAS GRAVITATORIAS TÍPICAS
A estas cargas se añaden las gravitatorias de los revestimientos exteriores:
*
Oficinas: muro cortina de cristal y aluminio
0,75 kPa
*
Pantallas solares
0,25 kPa
*
Núcleos (zonas revestidas):
1,25 kPa
2.3.2.- CARGAS HORIZONTALES
2.3.2.1.-
CARGAS SÍSMICAS
De acuerdo con la Norma de Construcción Sismorresistente, no se realizó
cálculo sísmico por ser la aceleración sísmica < 0,06 g.
2.3.2.2.-
CARGAS DE VIENTO
La Norma NBE-AE-88(1) especifica las velocidades y presiones mínimas del
viento que deben aplicarse para calcular el esquema resistente al mismo de un edificio.
1
Acciones en la edificación
©
58
_______ Bases de cálculo de la estructura _______________________________________________
Las velocidades y presiones de viento consideradas tuvieron en cuenta los
valores mínimos exigidos por la NBE-AE-88 y los resultados obtenidos mediante un
estudio en túnel de viento efectuado por la Universidad de Ontario Occidental (Canadá).
Además de determinar las presiones del viento de cálculo para la torre, el túnel
de viento se utilizó también para evaluar las velocidades del viento en la base del
edificio, con el fin de determinar los efectos sobre los peatones, las presiones sobre los
revestimientos y las aceleraciones del edificio con vientos normales y con vientos de un
intervalo de recurrencia de 10 años.
Estos ensayos permitieron obtener, además de las cargas que actuarían sobre la
estructura, las aceleraciones del edificio, cuyos valores debían ser < 0,02 g (edificio de
oficinas), para evitar a los usuarios una incómoda sensación de movimiento bajo fuertes
vientos.
Las presiones de viento para alturas > 100 m están entre 1’5 y 1’56 kPa, que
proporcionan a la Torre, en el caso más desfavorable, un esfuerzo cortante total debido
al viento en la base del edificio de 21.000 kN en dirección N - S y 17.000 kN en
dirección E - O. Y unos momentos totales de vuelco de aproximadamente 3.189 MN·m
y de 2.397 MN·m en dichas direcciones, respectivamente.
El desplazamiento horizontal máximo en coronación del edificio es de 0,3 m en
dirección N - S (h / 800) y 0,19 m (h / 1.300) en dirección E - O(1). Las aceleraciones de
la torre varían según su nivel de amortiguamiento (entre el 1,5% y el 2%) y la
configuración de las otras 3 torres. Para el valor más crítico del amortiguamiento (1,5%)
se comprobó que las aceleraciones fueran < 0,02 g (máximo admisible).
2.4.- ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y MÉTODOS DE ANÁLISIS
2.4.1.- CERCHAS
En los cordones de las cerchas principales (las que unen ambos Núcleos) se
desarrollan grandes fuerzas, debido tanto a las cargas de gravedad de las plantas como a
las cargas del viento.
1
Generalmente, para un edificio se considera aceptable un desplazamiento de h/500
©
_____________________________________________ Bases de cálculo de la estructura ________
59
Las fuerzas horizontales procedentes de estas cerchas son el resultado de
distintos factores. Cuando están solicitadas sólo por cargas gravitatorias, producen un
momento flector en los Núcleos. El cordón inferior y la diagonal en el extremo de las
cerchas separan los Núcleos, mientras que los cordones superiores los unen. En
presencia de cargas del viento, los momentos flectores que las cerchas transmiten a los
muros de los Núcleos se invierten en función de la dirección del viento.
El cordón inferior de estas cerchas está por lo general en tracción, debido al
empuje de compresión de la diagonal del extremo de la cercha.
©
60
_______ Bases de cálculo de la estructura _______________________________________________
Para analizar las cerchas se emplearon 2 programas distintos de elementos
finitos. Uno para el estudio global del edificio, que determinaría la respuesta general del
mismo a las cargas gravitatorias y laterales, estableciendo las fuerzas de cálculo para las
cerchas en los distintos casos de cargas; y otro, más detallado, para determinar los
momentos flectores de los elementos de las cerchas, así como de los elementos de los
forjados de dicha planta, de la entreplanta correspondiente y de las plantas típicas de
oficina situadas encima de ella.
©
_____________________________________________ Bases de cálculo de la estructura ________
61
El dimensionamiento de las cerchas se llevó a cabo mediante criterios de rigidez,
siendo más importante su función de arriostramiento de los Núcleos frente a cargas de
viento que la flexión debida a las cargas gravitatorias; por lo que la unión de los
cordones superiores a los muros de los Núcleos quedaba sobredimensionada en cuanto a
su capacidad para resistir las cargas que debían soportar.
©
62
_______ Bases de cálculo de la estructura _______________________________________________
2.4.2.- LOSAS DE NÚCLEO (TÍPICAS Y POSTESADAS)
Todas las losas típicas de los Núcleos se calcularon con un modelo de elementos
finitos aplicando el peso propio de la estructura, la carga muerta de los acabados y
tabiquería de las plantas, y las sobrecargas de uso exigidas por la normativa. En las
plantas típicas, las losas de los Núcleos no se veían afectadas por las cargas transmitidas
a través de las cerchas principales.
Las cargas horizontales procedentes de estas cerchas son excéntricas respecto al
centro de gravedad de los Núcleos. Para que los muros de éstos se comportaran como
una sola unidad y fueran capaces de resistirlas se dispuso una losa de 1’9 m de canto,
postesada en ambas direcciones, que actuaría como un diafragma a nivel de los
cordones superior e inferior de cada cercha.
Para estas losas de 1’9 m de canto, el estudio de las cargas gravitatorias y el
cálculo se realizaron con el mismo programa que para las anteriores. No obstante, dado
que las cerchas están unidas al Núcleo en estos niveles, las fuerzas axiles de los
cordones les transmiten grandes fuerzas de cortante.
Las fuerzas de las cerchas se determinaron con el modelo global del edificio,
mientras que las fuerzas de cortante en las losas se calcularon manualmente. La
distribución de los tendones de postesado se realizó de modo que la tracción o
compresión axial de los cordones de las cerchas se distribuyera por toda la sección del
muro de los Núcleos.
©
_____________________________________________ Bases de cálculo de la estructura ________
63
El detalle de unión entre estas losas y los Núcleos permite el empotramiento
total del momento flector. Las losas disponen de varias capas de armadura para cortante
horizontal en cada dirección, además de la armadura de flexión y la del postesado.
Para minimizar la
magnitud del momento flector
que las cerchas inducen en los
Núcleos por las cargas de
gravedad, la tornillería de
unión del cordón superior de
las cerchas con el Núcleo no
se apretaba completamente
hasta que la cercha entrara
totalmente en carga.
2.4.3.- ESTRUCTURA PERIMETRAL EN PLANTAS DE OFICINA
El estudio de la estructura perimetral en plantas de
oficina se realizó con otro modelo de cálculo por
elementos finitos, construido a partir de uno de los 3
bloques de la torre, ya que son todos independientes entre
sí en lo que respecta a la estructura perimetral.
Las distintas combinaciones de cargas empleadas
en el modelo incluían el peso propio de la estructura, las
cargas muertas del suelo técnico, la tabiquería de las
oficinas, el peso del techo y de las instalaciones
mecánicas, y el revestimiento exterior. Puesto que el
cálculo de la estructura perimetral viene determinado por
las flechas que se obtienen, se aplicaron las sobrecargas
de uso en distintas configuraciones de plantas para
precisar cuál de los casos analizados afectaría más al
sistema de muro acristalado.
©
64
_______ Bases de cálculo de la estructura _______________________________________________
Se aplicaron sobrecargas de uso a todas las plantas simultáneamente, a plantas
alternas, a una sola planta a media altura y a la planta inferior de cada bloque del
edificio. Para el muro acristalado, la flecha crítica se producía cuando una planta estaba
completamente cargada, no habiendo sobrecarga alguna en las plantas situadas por
encima y por debajo de ella.
Las vigas y los pilares de la estructura perimetral constan de perfiles de acero de
ala ancha. Las vigas perimetrales tienen todas las mismas dimensiones, excepto las del
nivel inferior, que soportan cargas ligeramente superiores.
Todos los pilares perimetrales situados junto a los Núcleos son de la misma
sección, y los 2 pilares exteriores de fachada en los lados N y S tienen las mismas
dimensiones, excepto en las 2 plantas inferiores. La uniformidad dimensional de estos
elementos se debe a que la rigidez es el factor determinante en el cálculo de la estructura
de la torre.
©
_____________________________________________ Bases de cálculo de la estructura ________
65
2.4.4.- FORJADOS
El sistema estructural para todas las plantas sobre rasante está formado por vigas
de acero de ala ancha que soportan un forjado.
Los forjados de las plantas de oficinas constan de una chapa de 7,5 cm más una
capa de 7,5 cm de hormigón ligero. Los de las plantas 1, 12 y 24, que corresponden a
los cordones superiores de las cerchas principales, se componen de una chapa de 7,5 cm
más una capa de 15 cm de hormigón de densidad normal (HA-30), con el fin de
minimizar la transmisión de ruidos desde las salas de máquinas.
Puesto que las cargas laterales E - O provocan la flexión de los Núcleos y de las
cerchas principales, los esfuerzos de flexión finalmente se traducen en fuerzas axiles en
los diafragmas de varias plantas situadas por encima y por debajo de las cerchas
principales. El atado por tracción proporciona un camino para la transmisión de estas
fuerzas.
El acero de los forjados de todas las plantas se calculó con un programa
específico. Las vigas se calcularon para actuar en colaboración con la losa de hormigón,
por lo que eran necesarios conectores de cortante en todos ellos. Resultó necesario
proyectar la mayoría de las vigas con contraflecha para compensar las flechas
producidas por el peso del hormigón fresco durante la construcción.
Los forjados de las plantas llevan armadura de mallazo metálico. Además de
éste, hay barras continuas a lo largo de todo el forjado entre los Núcleos, en dos sitios
distintos. Esta armadura actúa como un tirante a tracción, o camino de canalización de
cargas, manteniendo unidos los dos Núcleos. En presencia de varias combinaciones de
cargas, las fuerzas que se desarrollan en las cerchas principales tienden a separar los dos
Núcleos.
A pesar de que éstos están unidos por el cordón inferior de las cerchas mediante
postesado, la carga es de magnitud suficiente como para generar tracciones en las losas
de las plantas situadas por encima y por debajo de los niveles de las cerchas. La
armadura continua de las losas proporciona la resistencia necesaria para resistir dichas
fuerzas.
©
66
_______ Bases de cálculo de la estructura _______________________________________________
2.4.5.- VIGAS “PARED”
En la parte superior del edificio se disponen dos vigas “pared” entre los Núcleos.
Estas vigas soportan tanto la planta y la entreplanta técnicas superiores como la
cubierta.
Debido a los condicionantes geométricos, la planta técnica está suspendida de la
entreplanta técnica mediante 6 péndolas de ala ancha. Estas péndolas están rígidamente
unidas a las vigas de apoyo en el nivel de la entreplanta a través de empotramientos, y
las vigas de apoyo a su vez están empotradas en los elementos rigidizadores de la viga
“pared”. Estas uniones de empotramiento total de los distintos elementos proporcionan
rigidez lateral al sistema.
Las vigas “pared” se calcularon manualmente según los procedimientos
establecidos por la AISC(1) para una viga “pared” en la que se desarrolla un campo de
tracciones. Este procedimiento de cálculo permitió minimizar el espesor del alma al
máximo, para lo que también se dispusieron rigidizadores a canto completo con una
separación entre ejes de 3 m. Las cargas que solicitan a la viga “pared” se calcularon
con un programa de análisis y cálculo de forjados, contrastando los resultados
posteriormente con cálculos manuales.
Para analizar y calcular las estructuras bidimensionales situadas a lo largo de la
línea de péndolas de la planta técnica se utilizó un programa de cálculo también por
elementos finitos. Estas estructuras constan de las péndolas, las vigas de apoyo de la
entreplanta, el elemento rigidizador de la viga “pared” y, a nivel de cubierta, las vigas
con uniones de empotramiento perfecto.
Las vigas “pared” poseen un alto límite elástico, necesario para minimizar el
peso total de esta estructura. Por otra parte, la elevada tenacidad del material unida a las
buenas prácticas de fabricación minimizan los problemas de desgarro laminar en las
uniones empotradas. Las juntas verticales de las vigas “pared” están materializadas
mediante placas atornilladas a lo largo del alma y soldadas “in situ” a las alas.
1
American Institute of steel construction
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
67
3.- EJECUCIÓN DE LA TORRE
3.1.- INTRODUCCIÓN
Dentro del obligado esquema secuencial de ejecución de todo edificio en altura,
la configuración de esta torre con sus dos Núcleos de hormigón, la estructura metálica
conformada en 3 bloques independientes, la geometría de coronación, etc., han
impuesto unos condicionantes que han llevado a aplicar técnicas de construcción mucho
más cercanas a las grandes obras civiles que a las habituales en obras de edificación.
De esta forma, una vez realizada la imponente losa de cimentación que
soportaría el conjunto de la torre y la parte de estructura de los sótanos, resultaba
imperativo que los dos Núcleos fueran creciendo en avance sobre la ejecución de la
estructura metálica que los uniría, condicionando sistemas de control de geometría y
medios auxiliares de ejecución.
La peculiaridad de la separación en 3 bloques de las plantas de oficinas, con las
potentísimas estructuras soporte de cada bloque (tanto la parte metálica como su unión
con los Núcleos) frente a la linealidad de avance que habitualmente se le presupone a un
edificio de esta índole, rompe completamente el ritmo de ejecución, provocando
aparentes paralizaciones muy lejanas a la realidad.
Sistemas de autotrepa para los Núcleos, bombeo de hormigón a gran altura,
losas fuertemente armadas y postesadas, movimiento de piezas metálicas
extraordinariamente pesadas, grandes uniones atornilladas, procedimientos de izado tipo
“heavy lifting” para la coronación del edificio, etc., son algunos de los problemas que ha
sido necesario abordar para llevar a buen término la construcción de la torre.
©
68
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
3.2.- CONTROL TOPOGRÁFICO
3.2.1.- REPLANTEO DE LA TORRE
Uno de los puntos fundamentales para la correcta ejecución de una obra de
edificación de gran altura es disponer de un sistema de referencias topográficas sencillo
y fiable que permita realizar de forma rápida todas las tareas de replanteo y control
geométrico, sin interferir en el ritmo de obra y dentro de los estándares de calidad y
precisión necesarios para cumplir con las estrictas tolerancias de Proyecto.
Es imprescindible, a su vez, que este sistema de referencias no se vea influido
por condiciones meteorológicas como el viento y, fundamentalmente, el soleamiento de
la propia estructura.
El procedimiento de construcción previsto, basado en la ejecución de los dos
Núcleos en adelantado con respecto al montaje de la estructura metálica que los une,
imponía una limitación significativa al posicionamiento relativo de tales Núcleos, más
aún teniendo en cuenta que el elemento al que se fijarían las grandes celosías de las
plantas técnicas era un pilar metálico embebido en los mismos a cuyas orejetas se
debían atornillar las piezas de las celosías (con una tolerancia bastante estricta).
Se imponía, por tanto, un riguroso sistema de control de geometría de ejecución
que fuera válido tanto para las estructuras de hormigón y metálica como para los
posteriores replanteos de fachada y acabados.
Era evidente que el soleamiento de la parte ya construida de edificio iba a
producir, por dilataciones diferenciales entre las caras expuestas al Sol y las que no,
deformaciones que harían que la parte alta de lo construido fuera moviéndose a lo largo
del día en consonancia con la orientación del Sol en cada momento.
Este movimiento, que en el caso que nos ocupa podía llegar hasta 75 mm en
cabeza de los Núcleos, era mucho mayor que la tolerancia geométrica máxima
establecida en Proyecto en 25 mm. Quedaba clara, pues, la importancia de que el
sistema de replanteo evitara ese efecto para asegurar que no se cometieran errores
superiores a la tolerancia fijada.
La forma de conseguirlo era que el control de verticalidad se realizara a primera
hora de la mañana, momento en el que la influencia del Sol era nula. El problema
radicaba en que este horario, aplicado al del conjunto de la ejecución, suponía una seria
limitación y un freno inadmisible al ritmo de los trabajos.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
69
Para evitar ese freno el equipo de Obra desarrolló un procedimiento topográfico
que supuso un éxito absoluto, tanto por su eficacia como por la precisión conseguida.
Antes de comenzar se implantó una red de bases topográficas con coordenadas
absolutas, que en este caso fue la utilizada por el Ayuntamiento de Madrid (exterior a la
zona de influencia de la Obra), de manera que sirvieran para el control de los trabajos
realizados (sustituyendo previamente las bases que hubieran podido desaparecer con el
tiempo).
La técnica implementada se basó en la creación de sistemas relativos de
replanteo por planta (con objeto de que no se vieran limitados los horarios de trabajo
por los mencionados efectos de soleamiento), disponiendo bases de coordenadas
conocidas en cada planta; bases que servirían para realizar el replanteo local sin verse
éste afectado por dichos efectos adversos.
Sobre esas bases se podían estacionar diversos aparatos topográficos (plomadas
ópticas, estaciones totales, dianas de puntería) que permitirían hacer todos los trabajos
de replanteo necesarios para la ejecución de la estructura.
Para ello se establecieron 4 bases de verticalidad a nivel de calle situadas en las
esquinas de los Núcleos, materializadas mediante hitos de hormigón con placas de
centrado forzoso, de manera que pudieran colocarse en ellos distintos elementos
topográficos con una gran precisión.
©
70
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Estos hitos se situaron
suficientemente alejados del
hormigón del Núcleo para evitar
tanto
posibles
errores
de
refracción en visuales verticales
como potenciales obstáculos en
los forjados superiores. Esas 4
bases definirían un sistema de
referencia fijo y sencillo para el
replanteo de la torre.
Dado que a partir de una cierta altura en la que empezara a afectar el efecto de
soleamiento en la torre estas bases dejarían de ser operativas para el trabajo de replanteo
del día a día, lo que se planteó es que ese mismo sistema de 4 bases se fuera traspasando
en vertical a nuevas bases fijadas al Núcleo.
Con estos nuevos juegos de bases distribuidos por la altura de la torre se tenían
nuevos sistemas coordenados de referencias que, en caso de que la torre se moviera por
soleamiento las referencias se moverían con ella, pudiendo seguir siendo utilizadas sin
problema.
El traspaso de referencias de
verticalidad se realizó, naturalmente,
siempre a primera hora de la mañana para
evitar interferencias y asegurar la precisión
de los nuevos sistemas de referencias
creados.
Con esas referencias, trabajando
desde
plataformas
de
replanteo
específicamente creadas para ello en los
encofrados autotrepantes, se podían realizar
los trabajos de control de geometría de
encofrados, replanteos de estructura
metálica, etc., así como trazar en cada planta
referencias de ejes geométricos que
posteriormente servirían para el replanteo de
fachada, instalaciones y acabados de la torre.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
71
3.2.2.- APLOME DE LOS PILARES EMBEBIDOS
Primeramente se replanteaban sus cabezas, replanteando las caras cuyas
coordenadas en planta eran conocidas y coincidentes con los ejes de Obra.
Debido a la dificultad de
acceso de personal a la cabeza
del pilar en el momento del
montaje,
se
materializaron
previamente esas caras con
puntos visibles desde el lugar de
observación, colocando unas
pegatinas reflectantes en puntos
conocidos (los ejes de simetría)
de la cara visible del pilar.
©
72
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Posteriormente se aplomaban los pilares mediante plomadas físicas, respetando
los pilares inmediatamente inferiores y comprobando además con cinta métrica u otro
dispositivo similar (medidor de distancias) la distancia entre los pilares, para garantizar
así su posición relativa.
3.2.3.- REPLANTEO DEL ENCOFRADO AUTOTREPANTE
El replanteo de las trepas en los primeros metros de crecimiento se realizó desde
el nivel de calle, apoyándose en los hitos mencionados anteriormente.
No obstante, para aplomar las pantallas de la trepa no visibles desde esas bases,
se construyó una plataforma especialmente diseñada para ese fin en la parte superior de
la autotrepa, donde se situaría el aparato topográfico. Este punto era visible desde las
dos bases situadas en el Núcleo de enfrente, donde se le daban coordenadas para poder
con ello replantear desde una posición elevada las zonas ocultas que no podían verse
desde el Núcleo de enfrente.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
73
74
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
3.2.4.- REPLANTEO DE LA ESTRUCTURA METÁLICA
Finalizado el proceso de
aplome de cada pilar metálico y del
encofrado del Núcleo, se dejaban 4
referencias fijas en las paredes del
Núcleo (2 por Núcleo y forjado),
materializadas con placas de puntería,
que coincidían con puntos conocidos
de la estructura. Partiendo de esos 4
puntos (sólo se necesitan 3) podían
determinarse las coordenadas de
cualquier base de topografía desde la
que replantear la estructura metálica,
aparte de cualquier otro elemento que
fuera necesario.
Con esta metodología se conseguía, por una parte, que la posición relativa de la
estructura metálica estuviera acorde con los pilares embebidos en el Núcleo, puesto que
se replanteaban desde el mismo sitio; y por otra, que los elementos a replantear
estuvieran afectados por los mismos posibles movimientos diarios que sufriera el
conjunto de la construcción.
En cuanto a la nivelación, el
proceso constructivo de la torre no
contemplaba compensar el acortamiento
en altura durante la construcción debido
a las deformaciones del hormigón y de
sus elementos metálicos, por lo que, en
vez de manejar cotas de nivel absolutas,
se utilizaron cotas relativas entre las
distintas plantas.
Para ello se dispusieron unas
marcas de nivel en las placas de
viguería que iban soldadas a los pilares
embebidos en los Núcleos.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
75
3.3.- MEDIOS AUXILIARES
El diseño de la torre condicionó de forma importante la cantidad y tipo de los
medios auxiliares de ejecución.
3.3.1.- GRÚAS TORRE
Por una parte, la existencia de 2 Núcleos que se ejecutaban en avance (cada uno
con sus necesidades específicas de elevación) más la ejecución, con posterioridad en el
tiempo, de la estructura metálica y los forjados de planta, exigían la dotación de 3
equipos de elevación independientes en un espacio muy reducido.
Por otra parte, el despiece de la estructura metálica de las cerchas de plantas
técnicas obligaba a mover en altura piezas de hasta 320 kN, lo que hacía que los medios
habituales de elevación fueran totalmente insuficientes para su ejecución.
Adicionalmente había una serie de requisitos por parte de la Propiedad en cuanto
a la disponibilidad de puntos de arriostramiento en fachada, lo que también limitaba las
posibilidades de instalación.
Por todo ello, se decidió disponer 3 grúas torre. Dos de ellas de tipo trepante por
el interior de los Núcleos, con capacidad para 160 kN de carga máxima y 120 kN en
punta, que darían servicio a los Núcleos y apoyo, en caso de necesidad, en la zona
central.
©
76
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
La 3ª grúa sería la grúa principal de montaje de la estructura metálica y la que,
por tanto, debería ser capaz de mover las grandes cargas mencionadas anteriormente.
Dados los condicionantes de ubicación de la propia geometría de parcela y de su
posibilidad de arriostramiento, la única opción válida de situación para esta grúa era la
fachada Norte de la torre. Esta posición implicaba que las piezas de 320 kN debían
colocarse con un radio de carga ligeramente > 40 m.
Para ello fue necesario utilizar una grúa de 400 kN de carga máxima, 50 m de
pluma y 280 kN de carga en punta. La torre de la grúa solamente se arriostraba a la
estructura metálica de las plantas técnicas, disponiendo de más de 90 m de altura libre
en voladizo por encima del último nivel de arriostramiento.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
77
Así, entre las 3 grúas se cubrió la totalidad del área de trabajo en altura. Para los
trabajos de sótanos se utilizaron hasta 4 grúas torre adicionales.
La secuencia de trepas de las 3 grúas, que interferían entre sí, fue estudiada al
detalle para conseguir que ningún tajo de la Obra pudiera quedar parado por
incompatibilidad con el sistema propuesto.
3.3.2.- ANDAMIOS ELÉCTRICOS DE FACHADA
El hecho de tener que
forrar la superficie exterior de
los Núcleos con el revestimiento
de acero inoxidable diseñado
obligó a instalar plataformas
eléctricas de cremallera que
recorrieran la superficie total de
Núcleo en sus 250 m de altura.
©
78
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Las plataformas eléctricas suelen ser elementos de funcionamiento
independiente. Su movimiento se inicia en la planta baja y ascienden hasta el punto
requerido. En este caso, se dividieron horizontalmente en 5 secciones para tener una
mayor flexibilidad de trabajo.
Pero para poder pasar de una a otra se les dotó, en sus extremos, de un
dispositivo llamado “catwalk” (pasarela), que permite, cuando las plataformas se
alinean, extender un paso entre ellas salvando las torres de cremallera. De esta manera
se hace factible el movimiento del personal a lo largo de todo el perímetro de la fachada
del Núcleo, y el desembarco en los forjados de planta si fuera necesario.
Los tramos centrales de 14 m del andamio de las fachadas E y O tenían doble
plataforma en altura para poder montar el muro cortina de los ascensores panorámicos.
Estas dos plataformas se movían sincronizadamente entre ellas, de tal manera que nunca
pudieran llegar a chocarse.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
79
80
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
3.4.- LOSA DE CIMENTACIÓN
Ejecutado el vaciado del recinto de la parcela hasta la cota de cimentación, 25 m
por debajo del nivel de calle, se inició la ejecución de la losa de cimentación. Los
materiales empleados fueron hormigón HA-35 y acero AEH-500.
Los casi 30.000 kN de armadura empleados quedaban dispuestos en 13 capas de
barras Ø32 a 15 cm para la armadura inferior y otras 8 capas similares para la superior.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
81
Las armaduras verticales de cortante (unas 25.000 barras Ø25) necesitaron
disponer de terminales mecánicos de anclaje, dada la imposibilidad de introducir barras
con patilla en el entramado de la armadura inferior.
©
82
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Para evitar movimientos no deseados durante el hormigonado de la losa, las
armaduras de espera de los Núcleos se dispusieron ancladas a una estructura metálica
que, a modo de plantilla, aseguraba el correcto posicionamiento de las barras al final del
hormigonado.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
83
84
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
3.4.1.- ACTUACIONES SOBRE LAS PIEZAS A HORMIGONAR
La losa, de 43’8 x 72 m en planta y 5 m de canto (unos 15.800 m3), fuertemente
armada, se ejecutó en 2 tongadas de 2’5 m de altura, subdividiéndose a su vez cada
tongada en diferentes piezas (17 y 18 bloques respectivamente). Con ello se lograban
los siguientes objetivos:
*
asegurar la calidad del hormigonado de la parte inferior
*
reducir la presión del hormigón sobre la parte baja del encofrado a la mitad
*
reducir el volumen de hormigón a verter diariamente a unos 500 m3, lo que se
considera un hormigonado convencional de una cimentación
*
disponer el hormigonado de las piezas en un orden tal que en ningún caso se
hormigonaran piezas adyacentes antes de que hubieran transcurrido al menos 36
horas, lo que minimiza el riesgo de fisuración por retracción
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
85
86
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
87
Las piezas se dispusieron de manera que las juntas entre la tongada inferior y la
superior no fueran coincidentes, lo que añadido a las medidas de dosificación y puesta
en Obra del hormigón garantizaban el cosido de toda la masa.
La adherencia entre las diferentes piezas de una misma tongada quedaba
asegurada mediante el tratamiento de toda la junta vertical con un nervometal dispuesto
al efecto.
El hormigonado de los dados se realizó al tresbolillo para contrarrestar al
máximo el efecto de la retracción entre dos bloques consecutivos. En cualquier caso, se
dejaron previstos tubos para la posterior inyección de las juntas de hormigonado entre
bloques.
©
88
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
3.4.3.- CONTROL DURANTE EL HORMIGONADO
Para conseguir un correcto hormigonado de los diferentes bloques,
fundamentalmente en las primeras capas hasta superar la armadura inferior, se empleó
la combinación de 2 aditivos, un fluidificante de amplio rango y un superfluidificante de
gran tiempo abierto, con objeto de garantizar que las diferentes tongadas de una misma
pieza tuvieran un perfecto cosido de unas capas con otras.
El empleo de ambos aditivos permite, de acuerdo con la Norma EHE, que las
consistencias utilizadas puedan ser fluidas o incluso líquidas en caso de que sea
necesario para su puesta en Obra, sin más que variar la dotación del aditivo
superfluidificante, sin que ello suponga ningún tipo de modificación en la relación
agua/cemento ni en las características resistentes o de durabilidad del hormigón
empleado.
El aditivo superfiuidificante empleado presenta la ventaja, frente a otros, de
mantener la consistencia constante durante periodos > 90 min, lo que permite que el
cosido de capas pueda realizarse perfectamente en los tiempos en los que se hormigona
cada tongada de la pieza.
El empleo de 2 aditivos de estas características combinados es una práctica
habitual en piezas comprometidas, pues permite un gran control sobre las consistencias
sin que se vea afectada en ningún momento la relación agua / cemento dada en la
dosificación original.
Se tuvo especial cuidado en el comienzo del hormigonado hasta superar las 12
capas de armaduras, empleando la misma dosificación de hormigón (relación agua /
cemento y cantidad de cemento) pero con un tamaño máximo de árido de 12 mm por la
gran densidad de armado, sin más preocupación que el vibrado con agujas del tamaño
adecuado y acortando la distancia entre los puntos de introducción de las mismas.
3.4.4.- ENSAYOS A REALIZAR
Aunque se tenían todos los resultados del control de la planta de fabricación del
hormigón para la losa de cimentación, en aras de comprobar la necesidad o no de tomar
medidas especiales durante el hormigonado se realizaron unos ensayos característicos
en Obra en una zapata corrida de los muros de arranque de la rampa, dado que se trataba
de un gran macizo de hormigón con condiciones semejantes a las de la losa.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
89
En dichos ensayos se comprobó la temperatura alcanzada en el hormigón, pues
existía una limitación de Proyecto que no permitía sobrepasar los 66 ºC.
Diferentes estudios han demostrado que la temperatura que puede alcanzar una
pieza de hormigón en condiciones adiabáticas(1) es de 10 - 12 ºC por cada 100 kg/m3 de
cemento (para contenidos de cemento entre 300 y 600 kg/m3) a partir de la temperatura
que tenga la masa de hormigón en el momento de la puesta en Obra.
En este caso la temperatura inicial del hormigón podía oscilar entre 13 y 18 ºC.
Partiendo de estos valores, el máximo que se alcanzaría en la masa de hormigón para
una dosificación de cemento de 415 kg/m3 sería de 55 a 62 ºC en condiciones
adiabáticas.
A pesar de todo se realizaba una medición de temperaturas: la ambiental, la del
hormigón al llegar a la Obra y la del hormigón durante el proceso de fraguado en la
zapata de prueba.
Para ello se dispusieron termopares tipo “K”(2) a diferentes profundidades (en el
núcleo y a 2/3 y 1/3 de la distancia entre el núcleo y las caras superiores y laterales). La
media de temperatura de todos los termopares situados en el núcleo fue de 58 ºC (con
valores individuales que variaban entre 52 y 62 ºC). Esto se correspondía con un
incremento máximo de temperatura de unos 36 ºC en la zona “adiabática” de la zapata
respecto a la temperatura inicial del hormigón fresco (en el caso de la prueba, entre 24 y
26 ºC).
En las fechas de hormigonado de la losa, las temperaturas del hormigón fresco
serían inferiores a las de la prueba. Por otra parte, los datos obtenidos eran
supuestamente en condiciones adiabáticas, es decir, sin intercambio de calor con el
exterior. La disposición de las diferentes piezas a hormigonar de la losa permitiría que
existieran siempre al menos 2 caras libres, por las cuales se produciría una transmisión
de calor que contribuiría también a reducir esas cifras.
1
Sin intercambio de calor con el exterior
2
Usado en atmósferas neutrales y oxidantes, no debe emplearse en atmósferas reductoras. Su rango de
temperatura es de -15 ºC a 1.260 ºC.
©
90
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
3.4.5.- JUNTAS
Con el fin de garantizar la adherencia horizontal entre las dos fases del
hormigonado, una vez colocado el nervometal a modo de junta vertical se encofraba
éste con una estructura de madera y tablero fenólico capaz de soportar el empuje del
hormigón, colocando en su parte superior un babero que sobresaliera unos 20 cm,
formando una especie de balsa.
Cuando el hormigón alcanzaba la resistencia adecuada (de 6 a 12 h después del
hormigonado) se proyectaba un chorro de agua a presión sobre él, hasta dejar el árido
visto en toda la superficie horizontal.
El agua y el material desprendido, embalsados por el encofrado, se recogían con
una bomba de aspiración en el rincón opuesto al del inicio del chorreado.
3.4.6.- CURADO
El curado se realizaba regando el hormigón con agua durante 3 días, si las
condiciones climáticas lo requerían. En caso necesario (viento, calor o baja humedad
ambiente) se cubría el hormigón con una superficie filmógena para evitar la pérdida de
agua prematura.
Se llevaba a cabo en toda la superficie expuesta, inmediatamente después de
terminar de vibrar y enrasar la superficie final, para evitar la formación de fisuras de
retracción plástica por pérdida de humedad.
En caso de temperaturas < 5 ºC el plazo de curado se aumentaba a 7 días.
3.5.- NÚCLEOS
Los Núcleos tienen una resistencia de entre 40 y 55 MPa, y están armados con
acero pasivo B-500-S. En su ejecución se distinguen claramente dos tramos: por encima
o por debajo del nivel de calle.
Desde la losa de cimentación hasta la planta Baja los Núcleos se ejecutaron
mediante técnicas convencionales (consolas de trepa en huecos y paneles en caras
exteriores), intercalando ejecución de muros de Núcleo y de forjados.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
91
92
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
A partir del nivel de planta Baja los Núcleos se construyen exentos, por lo que
resultaba imperativa la utilización de sistemas de trepa en todo el perímetro de los
mismos.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
93
La propia concepción del proceso constructivo general de la torre obligaba a la
ejecución por adelantado de los Núcleos a los que posteriormente, varias plantas por
detrás de la ejecución de éstos, se anclaría la estructura metálica que conformaba los
bloques de plantas característicos de la torre.
Era necesario por tanto acometer cada Núcleo como un tajo de Obra
independiente del otro, e independiente a su vez de la ejecución del cuerpo central de
estructura metálica.
La geometría de los Núcleos es tremendamente compleja ya que aloja la vertical
de los 8 elevadores de cada batería de la torre (7 ascensores de personal y 1
montacargas), verticales de instalaciones, las escaleras de emergencia y en muchos de
los niveles los aseos de planta con sus instalaciones correspondientes.
Todo ello se conforma en un cuerpo tricelular, con muros interiores que
dificultaban de manera notable la cinemática de los encofrados correspondientes.
Adicionalmente el Proyecto incluía unos grandes pilares metálicos embebidos en los
Núcleos, sobre los que luego se fijaría la estructura metálica, lo cual complicaba aun
más la geometría del encofrado.
©
94
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Con objeto de reducir los requerimientos de tiempo de grúa necesarios para el
movimiento de los encofrados, así como para minimizar las interferencias que la acción
del viento pudiera tener sobre la operatividad del sistema, se optó por utilizar un sistema
de autotrepa.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
95
96
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Este es conceptualmente idéntico a la trepa convencional, con la única diferencia
de que dispone de un sistema hidráulico que le permite, por medio de gatos y carriles
fijados a soportes en el propio muro, efectuar por sí mismo los movimientos de trepado
sin ocupar recursos de grúa.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
97
En el caso particular de esta Obra, el conjunto de encofrados se distribuyó entre
5 secciones independientes por Núcleo.
Incorporado al propio sistema de encofrados, y trepando con él, se dispuso el
sistema de distribución del hormigón bombeado. Se instaló un brazo hidráulico en cada
Núcleo que permitía el hormigonado continuo de hasta casi 300 m3 por trepa de Núcleo.
©
98
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Para evitar juntas frías durante el hormigonado se reducía la superficie de
vertido dividiendo la planta en 2 zonas mediante tapes de nervometal; estas zonas se
hormigonaban el mismo día, una a continuación de la otra.
El encofrado permitía la ejecución de trepas tipo de 4’7 m de altura, si bien
posibilitaba la variación de ésta según las distintas alturas de planta en las zonas
técnicas, hasta un máximo de 5 m.
La sección de Núcleo permanece casi constante (salvo variaciones de los
espesores de los muros por el interior) en toda la altura hasta que se alcanza el nivel de
cubierta de oficinas, en el que aparecen unas formas curvas en el exterior. Estas formas,
al alcanzar el arco adintelado superior, se vuelven a transformar para recibir el apoyo de
la estructura del mismo.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
99
100
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Esta importante modificación geométrica obligó a sustituir más de 200 m de
paneles de encofrado en una parte significativa por otros de geometrías especiales.
Las losas interiores de los Núcleos se fueron ejecutando posteriormente a ellos,
efectuando la conexión de armaduras mediante manguitos roscados.
Mención aparte merece la ejecución de las losas que, por coincidir con la
conexión de los cordones inferiores y superiores de las cerchas de plantas técnicas, se
convierten en diafragmas de 1,9 m de canto fuertemente armados y postesados.
3.6.- LOSAS DE 1,9 m DE CANTO EN NÚCLEOS
Estas losas, actuando como potentes diafragmas, rigidizan los Núcleos. Dada la
importante magnitud de las cargas a transmitir, incorporan elevadas cuantías de
armadura pasiva, así como un notable número de cables y barras postesadas que actúan
como zunchado de las losas.
El anclaje de los cables de postesado se produce en las caras exteriores de los
muros. Debido a la gran cantidad de armadura pasiva que los conecta, era imposible
aplicar en estas losas el sistema conque se ejecutó el resto, esto es, trepar primero los
muros y posteriormente realizar las losas conectando la armadura con manguitos.
Su ejecución interrumpía completamente la secuencia de construcción de los
Núcleos, al obligar a desmontar completamente toda la estructura interior del sistema de
autotrepa (plataformas y encofrados) para poder disponer los medios auxiliares de
cimbra y encofrado necesarios.
Se impuso realizar de forma monolítica losas y muros en una trepa especial de
1’9 m, pero afectando a toda la superficie del Núcleo (excepto los huecos de ascensores
y escaleras).
Para ello se realizó la siguiente secuencia de trabajos:
*
finalizada la trepa de muros anterior a la losa de 1,9 m se desmontó la totalidad de
plataformas interiores del sistema de encofrados
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
*
_________
101
en el hueco interior del Núcleo, ya libre, se dispuso un sistema de apoyos para
unas vigas metálicas que servirían de soporte al encofrado horizontal de la losa
©
102
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
*
sobre estas vigas se montó una cimbra baja, capaz de soportar el encofrado y la
carga de casi 50 kN/m2 que se produciría durante el hormigonado de la losa,
permitiendo posteriormente realizar los trabajos de desapeo y desencofrado de la
misma
*
sobre esta cimbra se montó ya el encofrado en sí y se iniciaron los trabajos de
ferrallado de los más de 650 kN de acero pasivo y montaje de vainas necesarios
para los 44 tendones de entre 19 y 37 cables de 0,6" y las 16 barras postesadas de
Ø75 mm de cada losa
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
103
104
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
De igual manera se dispusieron los pasatubos de instalaciones de los aseos de
planta situados en algunos niveles sobre estas losas de Núcleo.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
105
106
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Una vez finalizado el montaje de todos los elementos citados se hormigonaba la
losa con hormigón HP-55. Este hormigonado se realizaba con el mismo sistema fijo de
bombeo de hormigón del propio Núcleo, apoyado por la grúa, con objeto de minimizar
los tiempos entre capas de hormigón y evitar así la formación de juntas frías en la losa.
Finalizado el hormigonado y desencofrada la losa se realizaban los trabajos de
postesado con el enfilado de cables, tesado de cables y barras, inyección de vainas y
sellado de cajetines; todo ello desde las propias plataformas del encofrado autotrepante
y con la urgencia necesaria para no retener éste en demasía y poder continuar con los
trabajos de ejecución en altura de los Núcleos.
Realizado el trepado de los encofrados de los Núcleos, debía volver a montarse
todo el sistema de plataformas interiores de la autotrepa.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
107
3.7.- ESTRUCTURA METÁLICA
Dentro de este epígrafe se engloban diversos trabajos como la disposición de los
pilares embebidos mencionados al describir la ejecución de los Núcleos, las cerchas de
las plantas técnicas, la viguería de las plantas tipo de oficina, las estructuras especiales
para ascensores, auditorio, etc. Cada uno con sus particularidades, pero todos con el
factor común de la singularidad que el diseño y el cálculo imprimen a todo el edificio.
Todos
los
planos
correspondientes a la ingeniería de
taller de la estructura fabricada se
basaban en minuciosos modelos 3D
que desarrollaban hasta el último
detalle del Proyecto.
El peso aproximado de la
estructura metálica era de 110.000 kN.
Y si bien se trataba de una estructura
preferentemente atornillada, tanto en
cerchas principales de las plantas
técnicas como en jácenas del arco y
plantas de oficinas se han ejecutado
uniones soldadas: “SMAW”(1) en
conexiones de las vigas de las plantas
tipo a los Núcleos de hormigón, por
medio de placas embebidas y estructura de ascensores; y “FCAW”(2) y “GMAW”(3) en
uniones de pilares de fachada de las plantas de oficinas y pilares embebidos en los
muros de los Núcleos (sobre los cuales apoyan las cerchas principales que constituyen
el apoyo de la estructura secundaria conformada por las plantas de oficinas).
Tanto los pilares embebidos como las cerchas de las plantas técnicas están
fabricados con perfiles armados en chapa de espesores de hasta 10 cm, constituyendo
piezas suministradas desde los talleres de hasta 360 kN de peso, que condicionaron la
instalación de grúas torre de gran capacidad de elevación y altura para su descarga en
Obra, izado y montaje.
1
Shielded metal arc welding, soldadura por arco eléctrico manual con electrodo revestido
2
Flux cored arc welding, soldadura por arco eléctrico con núcleo de fundente
3
Gas metal arc welding, soldadura por arco eléctrico con electrodo consumible y continuo junto con un
gas que crea la atmósfera protectora
©
108
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
109
Para las uniones atornilladas se empleó tornilleria de 0,75" y 1" de diámetro, con
un total de 24.000 y 105.000 ud. respectivamente, utilizada en plantas técnicas, plantas
tipo de oficinas, plantas técnicas del arco adintelado superior y auditorio; y 42.000 ud.
de 1,5" de diámetro y de hasta 11,75" de longitud y 3’55 kg, empleadas en cerchas de
plantas técnicas principales y jácenas - vigas “pared” de 4,75 m de canto para el arco
adintelado superior.
Para el control del pretensado de las uniones se emplearon arandelas DTI
"Indicadores Directos de Tensión", permitiendo a la vez un autocontrol del operario del
apriete, y agilidad a la hora de llevar a cabo el control de calidad.
En total se emplearon aproximadamente 2.500 kN de tornillería, lo que supone
una relación de 22,72 N de tornillería por kN de estructura. Dado que las operaciones de
atornillado y apriete de la tornillería de las uniones de la estructura suponen una carga
de trabajo y un punto crítico en la consecución de los hitos parciales y de los plazos
generales de ejecución, se elaboró un estudio minucioso de los rendimientos de apriete.
Para éste se emplearon llaves neumáticas de impacto de 160 N de peso y llaves
hidráulicas de control de par.
©
110
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Otro de los aspectos importantes y complejos a tener en cuenta en una
construcción metálica como la que nos ocupa, puesto que no se disponía de espacio
suficiente para el acopio de estructura a pie de torre, es la logística y transporte a Obra
de las piezas desde los talleres en Arteixo (La Coruña), con una secuencia aproximada
de entrega de material de 5 envíos por semana durante toda la duración de la Obra, de
forma que permitiera disponer de material para montar una planta de estructura metálica
cada semana.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
111
Las cerchas metálicas de las 3 plantas técnicas, sobre las que descansan los 3
bloques de plantas de oficinas, pesan aproximadamente 7.800 kN/nivel de cerchas. Para
el montaje del conjunto de cerchas de la 1ª planta técnica, siguiendo una secuencia de
montaje por piezas con 15 fases de ejecución, se dispuso un conjunto de 4 torres de
apeo de 24 m de altura apoyadas en planta Baja, que llevarían las cargas a la losa de
cimentación de la torre mediante puntales metálicos situados en los sótanos.
©
112
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
113
En cambio, para el montaje de las cerchas de las plantas técnicas 2ª y 3ª, se
apearon las cerchas sobre los 4 pilares centrales del bloque de oficinas anterior.
©
114
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
115
116
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
117
En el acceso de los operarios a las operaciones de montaje y apriete de la
tornillería se emplearon plataformas de 42 m de altura de trabajo para las cerchas de la
1ª planta técnica emplazadas en planta Baja, y de 18 m para las cerchas de las otras 2
plantas técnicas, apoyadas sobre la última planta de oficinas del bloque anterior.
©
118
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Para evitar que el montaje de las grandes piezas de las cerchas que unen los
Núcleos tuviera problemas por desalineación de los puntos de amarre de aquéllas con
los pilares embebidos en los Núcleos (que por secuencia de ejecución estaban
necesariamente hormigonados bastante tiempo antes del inicio del montaje de las
cerchas), se utilizó una estructura auxiliar, denominada “escantillón”, que a modo de
plantilla de 30 x 25 m y 400 kN de peso, aseguraba antes del hormigonado del tramo de
Núcleo correspondiente la separación y orientación de las orejetas de los pilares
embebidos en las que posteriormente se fijarían las piezas de la propia cercha.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
119
120
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
121
122
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Las 34 plantas de oficinas (11 en el
1º y 3 bloques, y 12 en el 2º) pesan
aproximadamente 1.400 kN/planta entre
estructura de planta y pilares.
Se dispusieron bateas de material
de 15 m de longitud y 250 kN de
capacidad que, apoyadas en la planta
anterior a la que se estuviera
montando, permitían disponer del material
necesario para una planta justo debajo de
la planta que se montaba, reduciendo
considerablemente
los
tiempos
de
eslingado e izado de cada una de las piezas
desde la zona de acopio principal en planta
Baja.
er
Por último, y para culminar la ejecución de la estructura metálica, se realizó el
montaje de la estructura metálica del “arco adintelado” sobre la cubierta de oficinas
(posteriormente se izaría a su posición definitiva, a 250 m de altura).
El conjunto de la estructura, que comprende las 3 últimas plantas técnicas del
edificio junto con las jácenas ó vigas “pared” que conectan longitudinalmente ambos
Núcleos, ocupaba una superficie de 750 m2, con una altura de 9 m y 4.200 kN de peso.
Una de las operaciones más
delicadas de este proceso tuvo
lugar cuando se realizó el armado
de las 2 jácenas de 30 m de
longitud y 4’75 m de canto,
despiezadas cada una en 3 piezas
de 200 kN y que, debido a la
velocidad del viento a 200 m de
altura, obligaba a disponer
numerosos arriostramientos y
elementos estabilizadores para su
correcto ensamblaje.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
123
124
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
3.8.- FORJADOS DE CHAPA
Finalizado el montaje de la estructura metálica de las plantas se procedía a
ejecutar los forjados de chapa colaborante.
Sobre la viguería de planta y con los medios de seguridad correspondientes, se
realizaba el extendido y fijación de la chapa.
Sobre ella se disponían los conectores de cortante, los anclajes de fachada, las
armaduras y el resto de elementos embebidos antes de pasar al hormigonado de la losa
con hormigón ligero.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
125
126
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
3.9.- IZADO DEL ARCO ADINTELADO
La ejecución del remate de la estructura
de la torre que conforma el arco que aloja las
plantas técnicas superiores presentó una especial
complejidad, sobre todo por el propio concepto
del diseño, que implicaba la construcción de un
“puente” de 3 niveles, 25 m de anchura y 30 m
de luz, suspendido a casi 250 m de altura.
©
_________
127
128
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Desechada la opción de montarlo directamente en su posición definitiva por la
dificultad de disponer apeos y plataformas de trabajo adecuadas a esa altura, se optó por
un procedimiento que, partiendo del montaje de la estructura apoyada sobre la cubierta de
la última planta del 3er bloque de oficinas, y mediante la utilización de técnicas de “heavy
lifting”(1) desarrolladas por BBR, permitiera el izado de esa estructura de 4.200 kN de
peso hasta su máxima altura, casi 35 m por encima, donde se realizaría el apoyo definitivo
de la estructura, completando las zonas de conexión con los Núcleos antes del
hormigonado de las plantas.
El montaje, como se ha descrito anteriormente, se realizó sobre una serie de
apoyos provisionales con altura suficiente para permitir que la totalidad de la estructura
metálica de la zona central del arco, incluyendo la perfilería curvada de soporte del
forro definitivo, fuera izada hasta su posición definitiva.
1
Izado de cargas pesadas
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
129
130
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
El izado se realizó mediante 4 gatos hidráulicos dispuestos sobre plataformas
voladas en la coronación de los Núcleos.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
Estos gatos, accionados cada uno
por su propia central hidráulica, quedaban
controlados de forma centralizada por una
aplicación informática que regulaba
simultáneamente la velocidad ascensional
de los 4, impidiendo que se produjeran
desajustes en la nivelación de la estructura
durante el izado, ni sobrecargas de unos
gatos frente a otros.
©
_________
131
132
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Para evitar desplazamientos laterales durante el izado, la estructura iba guiada
por un sistema de rodamientos contra unos carriles situados en los Núcleos.
Se trataba de izar una masa considerable (4.200 kN) suspendida de cables de
más de 25 m de longitud y situada a más de 200 m de altura.
Esta situación en altura aumentaba el riesgo de que, aun en las mejores
condiciones meteorológicas, pudiera haber ráfagas de viento que, sin llegar a ser
extremas, iniciaran oscilaciones de la carga no deseadas.
Para evitar este efecto se desarrolló un sistema de guiado horizontal de la carga
compatible con el método de izado.
El sistema elegido se basaba en la utilización de 4 tanquetas de rodores que
deslizaban sobre carriles dispuestos al efecto en la pared de los Núcleos. Las superficies
de rodadura de los carriles estaban dispuestas a 45º sobre los ejes de la estructura, de
forma que con 4 puntos de apoyo quedaran completamente anulados los movimientos
horizontales del elemento a izar.
Lo innovador del asunto consistía en disponer, en las propias tanquetas de los
rodores, un sistema de muelles que a modo de suspensión regulara las potenciales
irregularidades de los carriles, evitando los posibles acodalamientos de la carga móvil
durante el izado.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
133
El proceso de izado se realizó en dos etapas. En un primer tirón de unos
centímetros se produjo el despegue de la estructura de los apeos provisionales, de forma
que permitiera el desmontaje de estos últimos y se pudiera completar el acoplamiento de
algunas piezas de la perfilería del forro inferior, impedido hasta ese momento por la
presencia del apeo provisional.
©
134
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Finalizado ese montaje se procedió ya al izado en sí de la estructura del arco.
Durante toda la operación se mantuvo no sólo un control sistemático del sistema
hidráulico, sino también una permanente supervisión topográfica de la posición de la
estructura. También se mantuvo un seguimiento visual constante del sistema de guiado
y de los cables.
Esta 2ª fase de izado permitió, en aproximadamente 2 h, subir los casi 20 m
necesarios para llevar la estructura a su cota final.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
©
_________
135
136
______ Ejecución de la torre _________________________________________________________
Una vez alcanzada la altura definitiva, quedaba transferir la carga izada al
sistema de apoyos permanentes formado por 4 ménsulas cortas metálicas ancladas en
los Núcleos. La unión del arco adintelado con estas ménsulas se llevaría a cabo
mediante soldadura en las alas y tornillos en el alma.
Durante el izado, las ménsulas se encontraban en espera en las plataformas de
apoyo. Al alcanzar el arco el nivel adecuado se empujaron las ménsulas con gatos hasta
contactar con el alma de la jácena principal, enfrentando perfectamente los taladros
previstos para la unión de alma.
©
____________________________________________________ Ejecución de la torre
_________
137
En esta posición, con la carga
todavía suspendida de los gatos de
izado, se realizó la unión atornillada
de alma mediante cubrejuntas (que
habían subido fijados a la estructura
izada). Esta unión era capaz de
soportar el 100% de la carga izada, por
lo que, una vez apretados y verificados
todos los tornillos, se quitó la carga de
los gatos transfiriéndola a las ménsulas
(apoyos definitivos).
A continuación se realizaron las soldaduras de ala y se colocaron las barras
verticales de anclaje que impedirían desplazamientos horizontales de la estructura,
completando así el sistema de apoyo.
Con esta maniobra se completó, de una forma rápida y sobre todo segura, el
esquema estructural de la torre, quedando ya los forjados de las plantas técnicas
superiores prácticamente listos para su hormigonado.
©
_______________________________________________________ Instrumentación
_________
139
4.- INSTRUMENTACIÓN
4.1.- INTRODUCCIÓN
A lo largo de los trabajos de construcción de la torre se procedió a instrumentar
y controlar distintos puntos de la estructura, de cara a determinar reacciones, tensiones y
temperaturas en las estructuras metálicas trianguladas, y temperaturas en el interior de
los Núcleos.
Una vez finalizada la construcción de la torre se instalaron otros controles
adicionales, los cuales fueron integrados en el sistema de control permanente previsto
en la fase de servicio de la estructura.
Atendiendo al hecho de que la instrumentación requerida por parte del
Peticionario se concentraba en los 3 niveles de estructuras metálicas trianguladas
(plantas técnicas), el diseño del procedimiento de control se basó en un sistema
descentralizado, compuesto por 6 estaciones remotas de adquisición de datos (2 por
nivel), a las cuales estarían conectados todos los sensores.
Las estaciones de un mismo Núcleo se conectan entre sí, y a su vez, con el
ordenador de control al pie de la estructura. Una vez programadas desde el ordenador de
control, estas estaciones realizarán periódicamente la toma de datos de los sensores a
ellas conectados, así como su registro, de forma autónoma.
4.2.- CONTROLES DURANTE LA FASE DE EJECUCIÓN
Durante esta fase se controlarían las siguientes magnitudes:
*
tensiones en las cerchas principales
*
temperaturas en las cerchas principales y en los Núcleos de hormigón
©
140
______ Instrumentación ____________________________________________________________
4.2.1.- CONTROL DE TENSIONES
Con el fin de determinar las tensiones principales en las estructuras metálicas
trianguladas, se instrumentaron en sus 2 extremos las 2 cerchas principales de cada una
de las 3 plantas técnicas.
En dichos puntos se establecieron 3 secciones, localizadas en los cordones
superior e inferior y en la diagonal más cercana al Núcleo, a 1 m de la cartela más
próxima.
En el interior de cada una de ellas, en el punto medio de las semialas interiores,
se instalaron 4 extensómetros de cuerda vibrante, mediante soldadura por puntos.
Según la disposición descrita se dispusieron 12 transductores en cada extremo de
las 2 cerchas principales de cada nivel de estructura metálica (48 transductores por cada
nivel), lo que eleva a 144 el total de transductores para la determinación de tensiones en
toda la estructura. Cada uno de ellos incorporaba un termistor para la medida adicional
de temperatura, con una precisión de 0,5 ºC.
©
_______________________________________________________ Instrumentación
_________
141
4.2.2.- CONTROL TÉRMICO
Aunque la temperatura no estuviera incluida inicialmente entre las magnitudes a
instrumentar, lo cierto es que desempeña un papel fundamental en el comportamiento de
la estructura. Pues, dada su hiperestaticidad, ciertas variaciones de temperatura podrían
inducir tensiones relativamente significativas en determinadas fases de ejecución de la
Obra.
Estas tensiones debidas a un origen térmico podrían producirse al ver las cerchas
coartada su dilatación por los Núcleos, como consecuencia de diferenciales térmicos
debidos al soleamiento.
4.2.2.1.-
TEMPERATURAS EN EL ACERO ESTRUCTURAL
Resultaba conveniente medir la temperatura superficial de las 6 secciones
mencionadas anteriormente, para lo cual se emplearon los propios termistores
incorporados junto a los extensómetros de cuerda vibrante.
Puesto que cada una de las secciones instrumentadas incorporaba 4
transductores, bastaba con conectar al sistema de medida uno sólo, quedando los otros 3
de reserva.
4.2.2.2.-
TEMPERATURAS EN EL HORMIGÓN
En cuanto a las medidas de
temperatura en el interior del
hormigón,
se
instalaron
2
termorresistencias de tipo PT-100
en cada uno de los puntos
indicados en la figura, tanto a nivel
del cordón inferior de las cerchas
como del superior, en las 3
primeras plantas técnicas. Esto
supone 16 sensores de temperatura
en el hormigón por cada una de
ellas, lo que totaliza 48 sensores en
los 3 niveles.
©
142
______ Instrumentación ____________________________________________________________
Las termorresistencias quedaban embebidas en el hormigón de los Núcleos, en
sus vértices exteriores, a 30 cm del límite perimetral de los muros E - O, y a 60 cm del
perímetro de los muros N - S.
4.2.3.- SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
La elevada cantidad de puntos de control anteriormente descritos, así como la
necesidad de un seguimiento intensivo de los mismos a lo largo de todo el proceso
constructivo de la torre, hacía necesario que su lectura se realizara en tiempo real, de
forma automática y permanente.
Al estar distribuidos los puntos a controlar en una extensión considerable, no se
estimó adecuada la utilización de un sistema centralizado de adquisición de datos, dado
que se originarían tendidos de cable excesivamente largos entre cada uno de los
sensores y el punto en donde se haría efectiva la medida, lo que podría perjudicar a
determinadas señales de bajo nivel. Por otra parte, esa solución resultaba poco flexible,
antieconómica y dificultaba en gran medida su instalación y mantenimiento.
Todo apuntaba hacia la necesidad de un
sistema de adquisición de datos de tipo
distribuido, compuesto por una serie de estaciones
de medida, estratégicamente localizadas, que
estarían enlazadas con un ordenador de
supervisión y control, formando una red de datos.
De esta forma, los tendidos de cable entre los
sensores y los equipos que realizarían las lecturas
se minimizaban y éstas llegarían al ordenador
supervisor en forma digital.
Dichas estaciones (6) se ubicaron en las
plantas técnicas, a la cota del cordón inferior de
las cerchas respectivas.
Con el fin de poder acceder a la
información del sistema de una forma más amplia,
se enlazó el ordenador de control, situado a pie de
torre, con un ordenador instalado en la oficina de
Obra contigua (enlace inalámbrico punto a punto).
©
_______________________________________________________ Instrumentación
_________
143
4.2.4.- PROGRAMA DE MONITORIZACIÓN Y CONTROL
En el ordenador de control y supervisión se ejecutaba una aplicación que
efectuaba la monitorización continua, así como el almacenamiento de las distintas
variables de entrada, procedentes de la instrumentación anteriormente descrita.
Una vez definidas todas y cada una de las entradas al sistema se estableció la
periodicidad de la toma de lecturas y se programaron los algoritmos de conversión entre
las distintas magnitudes medidas y sus correspondientes unidades de ingeniería.
Igualmente, se programaron los posibles cálculos a realizar con los valores obtenidos.
Tras ser enviada esta información a las distintas estaciones remotas de
adquisición de datos, cada una de ellas funcionaba de manera autónoma con respecto al
ordenador de control, leyendo y almacenando en memoria no volátil - con la
periodicidad previamente programada - las distintas entradas conectadas a ella, así como
expresiones matemáticas en las que intervinieran éstas (medias, desviaciones, etc.).
La información almacenada en la memoria de las estaciones se actualiza
periódicamente, con la mayor rapidez que pueda permitir el sistema. Cada cierto
intervalo de tiempo, el ordenador de control interroga a las 6 estaciones y descarga los
archivos de datos almacenados en ellas hasta ese momento para mostrar sus valores más
recientes.
Puesto que para caracterizar la evolución estructural a lo largo del tiempo no se
requiere, habitualmente, almacenar toda la información descargada de las estaciones, a
partir de estos archivos originales se genera uno histórico que recoge, a intervalos de
tiempos mayores, la evolución a origen de cada sensor. Este período de grabación puede
ser modificado por el operador para reflejar con mayor detalle la evolución de ciertos
sensores en fases singulares de la construcción.
Cada sensor tiene asociado, de forma individualizada, un nivel de alarma, lo que
posibilita un aviso inmediato al operador en caso de que alguno de los parámetros bajo
control llegue a sobrepasar las estimaciones teóricas previamente fijadas.
Igualmente se mantiene un registro de incidencias, con el fin de identificar
distintos hitos de Proyecto, operaciones o eventos singulares y cualquier otra
circunstancia que facilite o permita una interpretación más eficaz de los datos.
©
144
______ Instrumentación ____________________________________________________________
4.3.- CONTROLES EN FASE DE SERVICIO
Una vez concluidos los trabajos de construcción de la torre se añadieron 2
controles adicionales que se integrarían en el sistema de control permanente.
*
control dinámico
*
control ambiental
4.3.1.- CONTROL DINÁMICO
Para registrar las aceleraciones horizontales que se puedan producir en la
coronación de la torre se dispone de un registrador sísmico digital, al que se conectan 3
servoacelerómetros uniaxiales. Este dispositivo mide las aceleraciones N - S y E - O.
El almacenamiento de los datos se realiza en una tarjeta de memoria extraíble. El nivel
umbral que activa el registro de aceleraciones puede ser prefijado indistintamente en
cualquiera de los acelerómetros.
4.3.2.- CONTROL CLIMÁTICO
Se dispone de una veleta y un anemómetro, con el fin de registrar
adecuadamente tanto la dirección como la velocidad del viento.
Estos dispositivos se han instalado sobre un mástil, a una cierta separación de la
propia estructura, con el fin de evitar lecturas erróneas originadas por turbulencias.
4.4.- CONTROL DE ASIENTOS
4.4.1.- ANTECEDENTES
Se efectuaron distintas instrumentaciones durante la construcción de la torre para
conocer la respuesta o reacción de los elementos estructurales ante el efecto de la
excavación para el cimiento.
El objeto de las mismas era conocer la respuesta del terreno ante la pérdida de
carga que se produce durante la ejecución de la excavación y la posterior recarga al
construir la Torre.
©
_______________________________________________________ Instrumentación
_________
145
4.4.2.- MOVIMIENTOS VERTICALES DEL TERRENO DURANTE LA
EXCAVACIÓN
Para obtener la cuantía de los movimientos verticales de ascenso en el terreno de
apoyo del edificio, provocados por la descarga del mismo durante el proceso de
excavación, se instalaron tubos extensométricos con anillos magnéticos.
Estos se componen de 2 tuberías no metálicas: una corrugada externa, a la cual
se unen los anillos magnéticos, que se consolida con el terreno circundante; y otra rígida
de PVC dispuesta en el interior de la corrugada y con posibilidad de desplazamiento
relativo entre ambas. Esta tubería de PVC posee un elemento telescópico para absorber
posibles compresiones o tracciones.
Por el interior de la tubería rígida se desplaza una sonda de detección de los
anillos, con cinta métrica graduada en mm. Al incidir el campo magnético creado por
los imanes de los anillos sobre la sonda, se cierra un circuito eléctrico, disparándose en
ese momento una alarma en el carrete de la sonda que sirve al operador para fijar la
posición de cada uno de los anillos con respecto a la boca superior del tubo.
Durante el proceso de instalación, el anillo de fondo es cementado y por tanto no
tiene posibilidad de movimiento relativo con los tubos, por lo que se considera un punto
fijo de referencia. Por la variación de las distancias relativas de los demás anillos con
respecto al fijo, se pueden determinar los asientos o levantamientos que se van
produciendo a distintas profundidades en un terreno.
©
146
______ Instrumentación ____________________________________________________________
4.4.3.- ANÁLISIS DE LOS DATOS
Tanto en las estimaciones iniciales referidas al informe geotécnico como en las
comprobaciones ulteriores realizadas “in situ”, se llegaba a unos asientos previsibles de
alrededor de 1 cm por cada 100 kPa (1 kp/cm2) de tensión media de cimentación; lo
que, para los aproximadamente 700 kPa de presión media máxima prevista, llevaría a
unos valores de asiento máximo de 7 cm.
Se disponía de 2 series de datos de asientos: los obtenidos mediante lectura de la
tubería de anillos extensométricos y las nivelaciones topográficas de las placas situadas
en planta baja de Núcleos.
Los datos de asiento de la tubería extensométrica eran datos a origen y
reflejaban tanto la curva de asientos por descompresión durante la excavación, como la
posterior curva de asiento por carga.
Los datos de nivelación topográfica de Núcleos medían movimientos netos de la
estructura en planta Baja desde el inicio de las mediciones. Se comprobaba fácilmente
que los movimientos obtenidos en los 4 puntos de medida eran paralelos entre sí.
Comparando las 2 series de valores se apreciaba claramente que ambos sistemas
daban mediciones similares.
©
_______________________________________________________ Instrumentación
_________
147
Con respecto a la comparación de lo medido con lo previsto, se observó que la
fase de descompresión produjo asientos negativos de 4,8 cm que coincidían bastante
bien con los aproximadamente 500 kPa de carga retirada (25 m de altura de excavación
x 20 kN/m3).
A la vista de todo lo anterior se pudo concluir que:
*
los 2 sistemas de medida utilizados eran absolutamente comparables y podían usar
indistintamente
*
el comportamiento en cuanto a asientos de la estructura era prácticamente idéntico
al previsto por cálculo
*
dado que la tubería extensométrica interfería con los trabajos de
impermeabilización de aljibes, se propuso condenarla y seguir midiendo
únicamente con el sistema topográfico, que daría una precisión más que suficiente
para el control de asientos durante el resto de la Obra
©
___________________________________________________________ Hormigonado _________
149
5.- HORMIGONADO
5.1.- PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN
En un edificio de estas características, el único sistema básico que hay de
bombeo de hormigón es el ejecutado con bombas estacionarias de alta presión, líneas de
tubería, brazos distribuidores con las dimensiones adecuadas de pluma para cubrir las
necesidades de Obra y algunos distribuidores manuales.
En las cimentaciones y en los forjados bajo rasante, sin embargo, se utilizaron 2
autobombas con diferentes longitudes de pluma, y con una capacidad real de bombeo de
más de 200 m3/h.
El procedimiento de ejecución de la torre, a partir de la cota “0”, consistía en
líneas generales en:
*
los 2 Núcleos se ejecutarían a la vez pero de manera independiente y con
autonomía de bombeo cada uno de ellos; su estructura era de hormigón NO
aligerado y estarían 5 ó 6 plantas por encima del hormigonado de las plantas de
oficinas
*
el hormigón (aligerado) de los forjados de plantas de oficinas iba sobre chapa
colaborante, y debía realizarse considerando que encima de la losa a hormigonar
estaba ya colocado el encofrado de la siguiente
Con este sistema se consiguió bombear hormigón de densidad normal hasta una
altura de 250 m, y hormigón de árido ligero hasta más de 200 m (récord de altura).
5.2.- LABORATORIO DE BOMBEO
Debido a la singularidad de la puesta en Obra del hormigón de la torre, que
requería un procedimiento especial de bombeo, era necesario realizar con antelación un
©
150
______ Hormigonado ______________________________________________________________
conjunto de pruebas que garantizaran que los hormigones a utilizar en las distintas
zonas no sólo cumplieran las especificaciones, sino que fueran fácilmente puestos en
Obra mediante el sistema de bombeo elegido.
Esas pruebas servirían tanto para adecuar los hormigones a niveles aptos de
bombeabilidad como para analizar los efectos que las altas presiones de bombeo, los
largos recorridos de las tuberías y el comportamiento de los aditivos tuvieran sobre sus
distintas características (un hormigón “fluido”, p.e., requiere menos presión para ser
bombeado que uno de consistencia “dura”).
El laboratorio de pruebas venía a simular cualquier circunstancia de bombeo que
se pudiera dar en el desarrollo de la Obra con un determinado tipo de hormigón; admitía
contrastar todos los parámetros de comportamiento del hormigón que se desearan
analizar:
*
dosificación del hormigón
*
tiempo de utilización del hormigón (capacidad para ser bombeado y puesto en
Obra a la salida de la bomba)
*
potencia de la bomba para colocar el hormigón en altura
*
presiones de bombeo
*
influencia de las presiones de bombeo en las características mecánicas del
hormigón
*
obtención de un procedimiento de puesta en Obra del hormigón con el sistema
empleado
*
obtención de procedimientos de emergencia para solución de problemas de atasco
de tubería de bombeo
*
incidencia del rozamiento
*
pérdida de consistencia
*
sangrado del hormigón
*
evaporación de agua
*
pérdida de aire
*
comportamiento de aditivos
*
límites de bombeabilidad
*
tiempos admisibles del hormigón en parada
*
pruebas de bombeabilidad de hormigones ligeros, etc.
©
152
______ Hormigonado ______________________________________________________________
5.4.- ANÁLISIS DE LAS PRUEBAS DE BOMBEO
Los hormigones estudiados fueron los HA-50, HA-55 y HA-30 L. En las
pruebas realizadas se evaluaron los siguientes aspectos:
*
idoneidad de la potencia del equipo de bombeo para la altura requerida,
correlacionando ésta con las características del circuito en horizontal
*
correlación de presiones de trabajo de la bomba con las consistencias del
hormigón bombeado
*
variaciones de consistencia del hormigón durante el bombeo
*
control de temperaturas y consistencias a la entrada, en circuito y a la salida
*
control de la homogeneidad del hormigón por contraste de resistencias de
probetas tomadas a la entrada, salida y después de la recirculación del hormigón
¾
Bombeabilidad
La potencia de la bomba estática utilizada resultaba suficiente para bombear
esos hormigones con un caudal medio de 25 m3/h, que demandaría una potencia
aproximada de 120 kW, con presiones de trabajo de bomba de 120 a 180 bares, según
velocidad y coeficiente de fricción (estimado = 2). Esta consideración quedaba
condicionada a la equivalencia de la simulación de este circuito en horizontal con el
circuito vertical real, en cuanto a la influencia de la columna de hormigón, sobre todo en
el inicio de la circulación.
Las presiones de trabajo de la bomba en las que el hormigón fluía de forma
continua y homogénea eran de 150 a 200 bares, lo que exigía una consistencia del
hormigón suficientemente fluida, con asientos de conos de 22 a 25 cm. Consistencias
más fluidas no eran aconsejables por el riesgo de segregación de áridos, que se pudo
constatar.
La fluidez de las amasadas no fue homogénea, por lo que se hizo necesaria una
segunda aditivación para corregirla antes de entrar al circuito y aproximarla a la idónea
(22 a 25 cm), lo que indicó que era fundamental controlar la consistencia de las
amasadas a la entrada de la bomba para garantizar un bombeo adecuado.
La pérdida de fluidez del hormigón se produjo en algunos casos de forma rápida,
con dos factores a tener en cuenta: el tiempo transcurrido desde su fabricación y la
©
___________________________________________________________ Hormigonado _________
153
pérdida de actividad del aditivo fluidifícante. Estas pérdidas bruscas de fluidez se
produjeron en la franja de los 75 a 100 minutos desde su fabricación.
El aspecto de la masa de los hormigones a la salida del circuito y después de
recircular durante 10 minutos fue bueno y no se apreciaron alteraciones de
homogeneidad por efecto de la presión (50 bares) en la tubería, sobre todo con el
hormigón ligero HA-30; obteniéndose una mejora adicional en la bombeabilidad y la
homogeneidad para el HA-55 con la dosificación de tamaño máx. de árido de 12 mm.
¾
Propiedades de los hormigones
De los controles de consistencia realizados en las pruebas, se dedujo que no se
producían variaciones de la misma provocadas por el bombeo y que pudieran afectar a
la homogeneidad.
Los tiempos de transporte y bombeo eran los que afectaban al aumento de la
consistencia, por lo que debía bombearse cada amasada antes de 75 minutos desde su
fabricación, pues por encima de ese límite se incrementaba el riesgo de descenso brusco
de la fluidez, con el consiguiente atasco del circuito.
Sobre los resultados de las probetas tomadas a la salida del circuito se comprobó
que los primeros 3 - 4 m3 de la primera amasada se contaminaban con el mortero
utilizado para lubricar el circuito, por lo que debían desecharse antes de comenzar el
hormigonado del elemento.
Respecto al comparativo de las resistencias a compresión de probetas tomadas a
la entrada y a la salida del circuito no se apreciaron diferencias sustanciales, si bien se
obtuvieron valores algo superiores en la salida, pero sin que apuntaran a una alteración
del hormigón durante el bombeo.
En el caso del hormigón ligero hay que cuidar mucho la dosificación de arlita y
de los aditivos, pues en el bombeo y debido al incremento de presión en la masa, la
arlita absorbe agua del hormigón; pudiendo, en el peor de los casos, provocar su
desecación y el consiguiente atasco de la tubería de bombeo.
©
154
______ Hormigonado ______________________________________________________________
5.6.- SISTEMA DE BOMBEO
Finalmente el sistema consistió en disponer una bomba estática sin rebombeo en
la planta Baja y redes de tuberías que llegaban hasta 2 distribuidores hidráulicos
situados en los propios encofrados de los Núcleos, que además permitieran las
derivaciones correspondientes para el hormigonado de los forjados de plantas.
Se situaron las 2 bombas estáticas, una operando y la otra de reserva, y se
instalaron 2 verticales de tubería, una por cada Núcleo.
©
___________________________________________________________ Hormigonado _________
©
155
156
______ Hormigonado ______________________________________________________________
©
___________________________________________________________ Hormigonado _________
157
Las tuberías eran especiales, de alta resistencia para soportar los bares de presión
del empuje de las bombas, y la contrapresión de la columna de hormigón. Las bridas
también eran especiales, de alta seguridad con cierres de cuña y pasador de seguridad.
Las boquillas de los tubos eran de tipo M/H de pestaña alta, para que las bridas no
cedieran ante la presión, y la junta de estanquidad estaba empotrada en la propia
boquilla.
Al inicio de cada línea de tubería se instaló una válvula de corte, sincronizada
con el mando de parada o arranque del sistema de bombeo.
La tubería estaba
totalmente anclada, tanto
en
los
paramentos
horizontales como en los
verticales, para evitar el
golpe de ariete. Y sus
verticales se encontraban
ubicadas en huecos que
pudieran ser accesibles
desde las plantas, sin
riesgo.
©
158
______ Hormigonado ______________________________________________________________
Las verticales daban servicio a los brazos distribuidores hidráulicos, de 12 m de
radio, situados en el encofrado autotrepante; y estaban dotadas de salidas laterales para
hormigonar plantas abajo las losas de los Núcleos y las de las plantas de oficinas,
disponiendo también de una válvula de corte para controlar la presión de la columna.
Los brazos distribuidores dominaban por completo la totalidad de la planta de
cada Núcleo. Sus movimientos estaban dirigidos por radio y su operador podía, desde su
mando, activar o desactivar el funcionamiento de las bombas.
Las losas de las plantas de oficinas se bombearían derivando de las verticales del
Núcleo una línea de tubería, colocando al final de la misma un distribuidor manual
adaptado para el reparto de hormigón.
Las máquinas estáticas a utilizar en las diferentes etapas serían distintas y
adecuadas a cada altura en ejecución.
©
'~"'"W'''''''...