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

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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.

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Inicialmente conocida como Torre Repsol, es la 5ª torre más alta de Europa

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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Las uniones de la estructura metálica se realizan mediante tornillos de alta resistencia, utilizándose para el control de apriete arandelas DTI (Direct tension indicator).

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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.

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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.

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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.

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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”.

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1.2.2.2.-

SÓTANOS Los sótanos quedan constituidos por:

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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

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un nivel de planta baja formado por una losa de entre 30 y 40 cm de espesor con vigas de cuelgue y de canto

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1.2.2.3.-

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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1.2.3.3.-

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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.

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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.

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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.

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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.

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1.3.- PROCESO CONSTRUCTIVO

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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.

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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.

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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.

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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

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terminales mecánicos en armaduras de cimentación

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grúas de gran altura y grúas trepadoras

*

encofrados autotrepantes

*

andamios de plataforma eléctrica a gran altura

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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).

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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.

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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).

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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

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Reducción notable del volumen de tierras previsto en Proyecto para enviar a vertedero, recuperándolo en otras Obras

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No interferir en la actividad urbana, acondicionando los accesos y evitando caídas de materiales mediante la disposición de marquesinas especialmente diseñadas

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Acondicionamiento de una zona de repostaje y trasiego de hidrocarburos para controlar los posibles derrames

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Lavado de las canaletas de los camiones de hormigón sobre contenedores

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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.

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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

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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.

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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.

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Bases de Proyecto y acciones en estructuras

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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.

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Acciones en la edificación

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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.

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Generalmente, para un edificio se considera aceptable un desplazamiento de h/500

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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American Institute of steel construction

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____________________________________________________ Ejecución de la torre

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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.

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______ 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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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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

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De igual manera se dispusieron los pasatubos de instalaciones de los aseos de planta situados en algunos niveles sobre estas losas de Núcleo.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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Izado de cargas pesadas

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El izado se realizó mediante 4 gatos hidráulicos dispuestos sobre plataformas voladas en la coronación de los Núcleos.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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temperaturas en las cerchas principales y en los Núcleos de hormigón

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______ 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.

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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.

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______ 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).

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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.

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______ 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.

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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.

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______ 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.

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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

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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

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______ 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

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tiempo de utilización del hormigón (capacidad para ser bombeado y puesto en Obra a la salida de la bomba)

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potencia de la bomba para colocar el hormigón en altura

*

presiones de bombeo

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influencia de las presiones de bombeo en las características mecánicas del hormigón

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obtención de un procedimiento de puesta en Obra del hormigón con el sistema empleado

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obtención de procedimientos de emergencia para solución de problemas de atasco de tubería de bombeo

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incidencia del rozamiento

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pérdida de consistencia

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sangrado del hormigón

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evaporación de agua

*

pérdida de aire

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comportamiento de aditivos

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límites de bombeabilidad

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tiempos admisibles del hormigón en parada

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pruebas de bombeabilidad de hormigones ligeros, etc.

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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

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correlación de presiones de trabajo de la bomba con las consistencias del hormigón bombeado

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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