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Orona Ideo (III) Diseño estructural del Edificio Zero

May 11, 2017

 

EL DISEÑO DEL EDIFICIO Y SU ORGANIZACIÓN GEOMÉTRICA

 

Inspirada en el logo corporativo de la empresa, la geometría del edificio Zero parte de la figura espacial compuesta por un cilindro hueco de diámetro exterior 90 m, diámetro interior 45 m y altura de 16 m. El citado cilindro, dispuesto inicialmente con su eje en posición vertical, experimenta un giro espacial de eje horizontal de 15º respecto al eje vertical. Adicionalmente, el cilindro queda seccionado inferiormente por la superficie de acabado de la urbanización exterior. De este modo, se genera un volumen dispuesto en voladizo (26m medidos en perpendicular al eje de apoyo; 30m de luz real en voladizo; 102m de longitud de arco de fachada exterior entre apoyos) respecto a la superficie del terreno.

 

El edificio alberga 4 plantas de oficinas, con un intereje de 4 metros, a las que se suman una planta de acceso o de plaza en dos niveles diferentes y una planta de sótano en la que se aloja el aparcamiento. Dado que las plantas de oficina cortan al cilindro por planos no perpendiculares a su eje, la forma resultante es una elipse, hecho que tiene una marcada influencia en numerosos aspectos del proyecto. Las plantas no recorren la superficie completa de la elipse, al encontrarse limitadas por los forjados de cubierta o de fondo, o por la superficie de urbanización, por lo que el ángulo barrido en cada una de ellas es diferente.

 

La organización del edificio aprovecha la forma cuasi circular para desarrollarse en coordenadas polares, con un sistema de ejes radiales y circunferenciales en el que se insertan dos cilindros de eje vertical que dividen la planta en 3 coronas funcionales: estancia (corona exterior), comunicación vertical (corona central) y comunicación horizontal (corona interior). Dichas coronas tienen dimensiones diferentes en función de la planta ya que se conforman a partir de la intersección del cilindro inclinado general con los cilindros verticales, antes mencionados.

 

LA IMPORTANCIA DE LA ESTRUCTURA COMO ELEMENTO VERTEBRADOR DEL EDIFICIO

 

A la vista de contundencia icónica del diseño arquitectónico y su carácter fuertemente innovador, los retos del proyecto de estructuras se presentan amplios: a los habituales requisitos de maximización de la constructibilidad y minimización del coste se une, en este caso, la ineludible necesidad de que la estructura encaje armónicamente en el diseño arquitectónico. La elegancia (y no solo eficacia) de la solución es aquí condición “sine qua non” para que el conjunto no pierda ni un ápice de su fuerza expresiva y, al mismo tiempo, para que la estructura no invada o condicione el espacio funcional.

 

La búsqueda de soluciones estructurales para edificios de gran singularidad, como aquel que nos ocupa, en los cuales los condicionantes geométricos y arquitectónicos no permiten llevar a cabo sistemas estructurales de tipo convencional, requiere de la aplicación de nuevos enfoques basados en los criterios dominantes que se deducen del concepto de “tensibilidad”, entendida como la capacidad de incorporación de disposiciones estructurales no canónicas adaptadas a las formas arquitectónicas libres.

 

El planteamiento fundamental de la estructura del edificio se ha llevado a cabo dentro de la línea conceptual del diseño de “mega-estructuras”, concibiendo el sistema resistente del edificio en su conjunto y no como elementos aislados. Los elementos estructurales que, siguiendo los criterios antedichos, conforman el sistema resistente global del edificio son:

  • Dos forjados inclinados en correspondencia con las bases superior e inferior del cilindro inclinado

  • Dos celosías metálicas en coincidencia con las superficies curvas exterior e interior del cilindro inclinado

  • Cuatro forjados horizontales correspondientes a las plantas 1ª a 4ª

  • Dos familias concéntricas de soportes verticales integradas en las alineaciones determinadas por el cilindro anular de servicios e instalaciones

La totalidad de estos elementos estructurales se organiza alrededor de un criterio geométrico fundamental que busca maximizar la geometrización y constructibilidad del edificio. Para ello, se establecen una serie de planos verticales concéntricos en los cuales se disponen la totalidad de los ejes y vértices de referencia de los elementos estructurales: ejes de vigas de forjados horizontales e inclinados, nudos de las celosías y ejes de soportes. De esta manera, solo los elementos que son marcadamente circunferenciales (diagonales y horizontales de celosía; alineaciones de vigas circunferenciales) quedan fuera de los planos verticales aunque en todos los casos tienen sus nodos extremos contenidos en ellos.

 

En términos generales, el sistema resistente global de dicha estructura resulta esencialmente constituido por el conjunto combinado de dos losas inclinadas situadas en las cargas superior e inferior del cilindro y dos celosías situadas en cada lado exterior e interior del mismo. Esta gran pieza en cajón cilíndrico es capaz de resistir, mediante mecanismos de torsión no uniforme, las cargas generadas en la zona dispuesta en voladizo y transmitirlas a las zonas de apoyo. Las solicitaciones generadas por este gran cuerpo volado provocan esfuerzos globales de flexión, cortante y torsión en dicha estructura global.

 

La torsión global, motivada por la forma circular de la pieza, se introduce en el sistema mediante tensiones tangenciales  en la gran sección rectangular constituida por los cuatro grandes elementos mencionados anteriormente. Dicha sección no considera, por su incompatibilidad con la funcionalidad del edificio, la disposición de diafragmas transversales rígidos (de tipo mamparo o cruz de San Andrés), que impidan el alabeo de la sección y que, por lo tanto, permitan la consideración pura o de Saint Venant. Aunque de menor rigidez, la función de diafragmas transversales es cubierta parcialmente por el entramado interior de vigas radiales y soportes, la eficacia de cuyo sistema es mayor o menor dependiendo del tipo de coacción considerada. 

 

Las celosías exteriores son el principal elemento estructural del edificio ya que, mediante un sistema de compresiones y tracciones trasladan el cortante del gran cuerpo volado a los apoyos, así como gran parte de la flexión, debido a su alta relación canto/luz. La modulación de la celosía exterior se adapta al patrón definido por los citados planos verticales, determinándose sectores circulares angulares de 5º (que arrojan una modulación de aproximadamente 4 x 4m), completándose un total de 58 módulos en el total de los 290º del arco completo. Para mantener una modulación similar en la celosía interna, cuyo radio es la mitad de la externa, la sectorización se produce cada 10º.

 

Tipológicamente, las celosías son de tipo Howe, con una única familia de diagonales que sigue la misma dirección en la totalidad del edificio, evitando simetrías excesivamente marcadas. Las barras que las componen buscan enmarcarse en un patrón de secciones de aproximadamente 300mm de lado utilizando para ello perfiles comerciales o secciones armadas. En las zonas de mayores concentraciones de tensiones, se ha optado por cerrar un panel mediante chapas que aseguran una mayor difusión de las tensiones.

 

Los grandes forjados inclinados son elementos nervados formados por una losa de hormigón de canto contenido (20cm), rigidizada en dirección radial mediante vigas metálicas, cumpliendo una triple función: por un lado trabajan como cabezas de compresión y tracción de las celosías; por otro lado funcionan como vigas cargadero de los soportes que, en la zona volada, no pueden alcanzar la cimentación; por último, materializan el cierre superior e inferior del edificio.

Los forjados horizontales y las dos alineaciones de soportes interiores componen el sistema secundario sobre el que se desarrollan las plantas habitables del edificio y cuyo entramado trabaja adicionalmente como diafragmas flexibles de la gran sección cajón.

 

 

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