Análisis del comportamiento de edificios inclinados en altura: las torres Kío y la sede de la CCTV de China

ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 1 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA: Las Torres Kio y la Sede de la CCTV de China. TFG_Grado en fundamentos de la arquitectura. GRUPO B_ Estructuras de Edificación e Ingeniería del Terreno. Universidad de Sevilla (US) Autor_Rebeca Ruiz Barranquero Escuela Técnica Superior de Arquitectura (ETSA) Tutor_José Carlos Gutiérrez Blanco ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 2 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 3 ÍNDICE Página 0- Resumen. (Abstract) 1 1- Objetivos y justificación. 2 2- Metodología. 2 3- Introducción. 3 4- Estudio de los edificios verticales en altura. 4.1- Introducción de los edificios en altura. 4.2- Acciones en la edificación. 4.3- Tipología estructural. 6 10 19 5- Inclinación accidental de los edificios 32 6- Catalogo de estructuras. Directriz inclinada y vertical. 44 7- Estudio de los casos. 7.1- Torres Kio. 7.2- Sede de la CCTV. 54 78 8- Conclusiones y nuevas vías de investigación. 103 9. Bibliografía. 108 TFG_Grado en fundamentos de la arquitectura. GRUPO B_ Estructuras de Edificación e Ingeniería del Terreno. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 4 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 1 RESUMEN ABSTRACT Este estudio, se realiza con el fin de entender el comportamiento de los nuevos modelos de edificios inclinados en altura y sus estructuras, que se están implantando alrededor del mundo. A día de hoy, todavía existe un número reducido de estos edificios y no es comprensible su funcionamiento en profundidad. Debido a esto, su comportamiento es desconocido para las personas ajenas a este tipo de estudios arquitectónicos, y diferente o incluso complejo para los que a estos estudios les competen. Por ello y para poder comprender estos diseños contemporáneos, es necesario estudiar los modelos de los que parten estas estructuras, como son los edificios verticales en altura. Se estudiará la causa de inclinación de los edificios originalmente verticales y las distintas soluciones para enderezarlos. A partir de ahí, se realiza un catálogo mediante fichas técnicas de los edificios inclinados en altura más significativos y se estudiarán de forma más exhaustiva varios ejemplos de estos, realizando análisis de su estructura. Por último se establecerán unas conclusiones del estudio y se analizaran las diferencias principales entre los edificios en altura inclinados y verticales, y la problemática de los edificios inclinados. Palabras clave: Edificios en altura, edificios verticales, edificios inclinados, rascacielos, inclinación, altura crítica. This study, it has been done in order to understand the behavior of the new models of buildings inclined in height and their structures, which are implanted around the world. Today, is still remains a small number of these buildings and their performance is not understandable in deep. Because of this, their performance is unknown to people outside this type of architectural studies, and different or even complex for those who study these. In order to understand these modernist designs, it will be necesary to study the models that starts of these structures, such as the vertical buildings in height. It will be estudy the cause of the inclination of the buildings originally verticals and the different solutions to straighten them. From there, a catalog will be made through technical sheets of the most significant buildings inclined in height and it will be studied some examples in a more exhaustive way, making an analysis of their structure. Finally, some conclusions of the study will be established and the main differences between the buildings in inclined and vertical height, and analyzed the problem of the inclined building. Key words: Buildings in height, vertical buildings, buildings inclined, skyscrapers, inclination. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 2 1. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN. A lo largo del paso de los años, los diseños estructurales de los edificios se han modificado y complejizado hasta llegar al punto de no saber el tipo estructural al que pertenecen, sin entrar en el interior de estos o incluso mediante planos. Además, se han ido innovando las formas de los edificios, los materiales y las disposiciones estructurales, todo esto debido a la ambición social por modernizarse y superar las barreras de lo convencional y tradicional. Con el crecimiento de la población, los edificios comenzaron a crecer de forma vertical, hasta llegar a ser edificios de gran altura que han invadido ciudades como Hong Kong, Nueva York, y Dubai. Tras alcanzar las grandes alturas y gracias a las nuevas tecnologías se crearon edificios inclinados en altura que perdían la típica verticalidad constructiva, y que anteriormente se consideraron edificios utópicos. El objetivo principal de este trabajo es conocer el comportamiento estructural de los edificios inclinados en altura. Se establecen los siguientes objetivos específicos:  La tipología y disposición de los sistemas estructurales.  La formalidad y funcionalidad  La sujeción principal y necesaria de estos sistemas.  Las diferencias estructurales más relevantes con los edificios en altura verticales.  Problemática de la inclinación en edificios verticales en altura. 2. METODOLOGÍA La investigación comenzará realizando una búsqueda, estudio y análisis completo, utilizando referencias para posteriormente realizar un catálogo de las estructuras. Para comprender la estructura de los edificios inclinados en altura, se estudiaran las acciones que actúan sobre estos y las tipologías estructurales que son derivadas de los sistemas estructurales de los edificios en altura verticales. Para conocer su comportamiento se desarrollarán dos casos en particular, las Torres Kio de Madrid y la Sede de la CCTV de China, utilizando esquemas y dibujos gráficos. Seguidamente, se analizan los antecedentes históricos con un mayor detenimiento en la Torre de Pisa, un emblemático edificio que aunque no es inclinado desde su proyecto, si es lo está desde su origen por problemas geotécnicos. Por último, se tendrán en cuenta los materiales utilizados en el tipo de estructuras de estudio, cumpliendo con la normativa establecida. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 3 3. INTRODUCCIÓN. Para que los edificios inclinados en altura apareciesen arquitectónicamente en varias ciudades del mundo, primero tuvieron que diseñarse los edificios en altura verticales. No se concebía un edificio vertical en altura, sin un medio de comunicación entre los niveles que realizasen la accesibilidad de las personas y la mercancía. Ni se concebía un edificio cuya directriz fuese inclinada, hasta que por error y problemas de diferentes tipos de los edificios verticales en altura, surgió la idea de diseñarlos inclinados desde su proyecto. Los edificios en altura, ya eran pensados antiguamente, pero se diseñaban como edificios utópicos, ya que por falta de técnicas no era posible construir edificios de esa disposición. Se llegaron a construir algunos, que más que edificios se asimilan a torres, como es el Obelisco de Lúxor y el Minarete en Yémen. Figura 1. Obelisco de Luxor, Egipto. Alfaca, Francisco (2007). Fotos de Obelisco de Luxor. Recuperado de https://www.minube.com/fotos/rincon/111817 Figura 2. Minarete de Yémen, Asia. Leonor Vidal, M. (2005) Minarete –Ibbs-Yemen. Recuperado de: https://www.losviajeros.com/fotos/asia/yemen/index.php?fn=I bbs_Minarete Aunque cuando apareció el ascensor, todavía no se contemplaba la idea de realizar edificios en altura, si resulto ser necesario para la accesibilidad de los usuarios del edificio, para el transporte de mercancías y las escaleras se convirtieron en un elemento en segundo plano. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 4 En el año 236 a. C. Arquímedes diseñó el primer ascensor mediante poleas y cuerdas. Pero no fue hasta 1853 cuando Elisha Graves Otis diseñó el primer ascensor mecánico con freno de emergencia y en 1887 se incorpora el motor eléctrico por Werner Von Siemens. En 1889 aparece el ascensor eléctrico con reductor, y en 1903 evoluciona al ascensor sin reductor y motor de corriente continua que hacía posible la construcción de más de 100 metros de alto. Figura 3. Ascensor eléctrico con reductor diseñado en 1889. Recuperado de http://www.astarlifts.com/blog/ascensores-elevadores/la-evolucion-del-ascensor-pasado-presente-y-futuro A partir de entonces, y gracias a la tecnología de los motores y el control de los ascensores, comenzaron a utilizarse con mayor frecuencia en los edificios de gran altura. Se diseñaron edificios como el Home Insurance Building, construido en el 1884-1885 por William Le Baron Jenney con diez plantas de altura o el World Building de Nueva York de 1890, con 20 plantas. Aunque debido a los estándares actuales, el primer rascacielos auténtico es el Park Row Building de Nueva York de 1899, con 30 plantas de altura. Figura 4. Home Insurance Building. Construido en 1884-85 en Nueva York con 10 plantas de altura. Imagen del Home Insurance Building. (2018) Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Home_Insurance_Building Figura 5. Park Row Building. Construido en 1899 en Nueva York con 30 plantas de altura. Park Row Building (2019) Recuperado de: https://de.wikipedia.org/wiki/Park_Row_Building ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 5 Los diseños de los edificios en altura o rascacielos, llamaban la atención de las personas que los observaban. Gracias al avance de las tecnologías, se logró diseñarlos dentro de las restricciones de la estructura y los materiales, pero sin un número limitado de plantas, ya que no hay una medida exacta en la que se empiece a considerar un edificio, un rascacielos. Esto puede deberse al avance en el tiempo, porque a medida que transcurren los años, se van diseñando edificios cada vez más altos, y los que se decían que ya lo eran, ahora pasan a ser de poca altura, por lo que no puede establecerse una definición concreta para los rascacielos o edificios altos. Todo esto puede atenderse teniendo en cuenta muchos factores. Un ciudadano de Nueva York, donde la mayoría de los edificios superan en doble de altura, al resto de ciudades del mundo, posee otro criterio sobre la altura de los edificios. En arquitectura, no existe un número de plantas específicas para establecer un edificio como alto, pero para los ingenieros, un edificio alto es aquel que soporta grandes cargas horizontales independientemente de su altura, debido a que la en estas estructuras, prevalece en importancia las cargas horizontales a las verticales. “Los ingenieros, los arquitectos, los constructores y cualquier otro profesional del sector, suelen denominar edificios en altura a aquellos que tiene diez plantas o más, o una altura mayor a 30 metros. La normativa por otro lado, puede referirse a edificio alto, a cualquiera en el que el alcance de los vehículos del departamento de bomberos no llegue. Pero el Consejo de Edificios en Altura, lo define del siguiente modo: Un edificio en altura no viene definido por su altura ni por su número de plantas. El criterio realmente importante, es si el diseño se ve influido por alguno de los aspectos asociados a la altura. Hablamos de edificios en los cuales la altura influye significativamente en su planificación, diseño y uso. ” Tal y como indica Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Zuberbuhler, Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 259. “¿Qué entendemos por rascacielos? Pocas palabras son más imprecisas en el vocabulario técnico de los arquitectos: Estructuras verticales que repiten plantas vacías alrededor de un núcleo central decoradas para dotar de expresión escalar al conjunto” – Como expresa Ábalos, I. y Herreros, J., 1989, Arquitectura Viva, Junio 1989. Arquitecturas High-Tech número 4 Y aunque no exista en definitiva un número de plantas exacto como definición, existe una altura crítica, que es considerable no sobrepasar para asegurar la estabilidad y esbeltez de una estructura. La altura crítica es aquella sobre la cual cualquier perturbación, ya sea por errores iniciales de verticalidad, vientos o cargas sísmicas pequeñas, produzca el vuelco de la estructura. Con esto también podemos determinar, que los edificios no vienen definidos solo por su altura, sino también por sus proporciones. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 12 Imagen 14. Formas de distribuir las cargas gravitatorias en la estructura. Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Zuberbuhler, Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 262.  CORTANTE, FLEXIÓN Y DESPLAZAMIENTOS. Por lo general, en todos los edificios se busca la mayor seguridad estructural, con el objetivo de evitar el vuelco o colapso de este. Y para los edificios altos, el mayor riesgo son el viento y el sismo. El viento afecta a toda la estructura del edificio, aumentando conforme se aleja del suelo. Este fenómeno, puede deformar la estructura produciendo un cortante o flexión, que depende varios factores. Cuando el viento actúa de forma constante, el edificio se convierte en una ménsula que se podrá deformar a flexión, ya que sus secciones horizontales producen acortamientos y alargamientos en la estructura. Sin embargo, una las ráfagas de viento, pueden provocar que el edificio oscile, creando vibraciones e incluso deformaciones. En este caso, el edificio se deformaría a cortante, y podrá llegar a distorsionarse angularmente. Imagen 15. Tipo de deformación del edificio debido a cortante o flexión. Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Zuberbuhler, Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 254. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 13 “En un pórtico predomina la deformación por cortante, en una pantalla de hormigón predomina la deformación por flexión si es una pantalla esbelta. La rigidez a cortante es máxima en una pantalla de hormigón sin huecos. La rigidez a flexión depende de la inercia y esta será máxima si situamos la masa estructural en el perímetro del edificio.” Expresado así por: Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 10. Y para evitar este tipo de movimientos debido al viento, existen diversas tipologías estructurales, diseñadas con el fin de soportar estas cargas teniendo en cuenta los materiales y la zona geográfica en la que se encuentran. En indispensable demás, la disposición de las cargas y como se reparten hasta llegar a la cimentación, para poder satisfacer las necesidades de la estructura. Figura 16.Cortante y momento de vuelco en torres. El momento de vuelco en las torres cambia el predimensionado de la estructura en los diseños en la edificación como muestra la figura. Figura 17. Un aspecto a tener en cuenta es la rigidez que aporta cada tipo estructural frente al vuelco. Figura 18. La distorsión por cortante propia de la deformación de los pórticos y la flexión propias de las pantallas son las formas básicas de deformación bien por separado o en sistemas que las combinan. Fuente: Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 11. Editado por la autora ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 14 Como referencia a la figura 15 realizada, se puede nombrar como referencia, La Iglesia de Santa María de Lorca. Entre las conocidas como iglesias altas. La Iglesia ha superado un sismo que destruyó parte de la torre y ha protagonizado gran cantidad de remodelaciones debido principalmente a su geografía accidentada. Imagen 19. Iglesia de Santa María de Lorca localizada en Murcia. Recuperado de: https://www.regmurcia.com/servlet/s.Sl?sit=c,522,m,162&r=CeAP- 9234-R_714_DETALLE_REPORTAJES El desplazamiento de un edificio en altura, es significativo en los edificios altos, debido a que aumenta con la altura. Por ejemplo, si tenemos en cuenta que en un edificio alto, es necesario tener un mínimo de un ascensor, al realizarse el desplazamiento, el ascensor puede desplazarse con el edificio y se desalinee. Las dos causas principales del desplazamiento, son el sismo y el viento, y las temperaturas entre el interior y el exterior. El efecto P. Delta, es aquel en el que el momento de vuelco aumenta debido a la excentricidad de las cargas. Cuando un edificio se desplaza, este tiende a cambiar las direcciones de su propio peso creando excentricidades. El desplazamiento en coronación presenta otro efecto suplementario que es el denominado efecto P-Delta, en el que él desde un punto de vista global el momento de vuelco crece debido a la excentricidad de las cargas verticales. Figura 20. Desplazamiento en coronación y magnificación del momento de vuelco. Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 251. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 15  ESBELTEZ, ALTURA Y RIGIDEZ. “En la definición de los tipos estructurales, esbeltez y altura juegan papeles contradictorios, la primera da primacía a las cargas horizontales en su componente dinámico, la segunda mezcla los problemas tensionales con los derivados de la carga de viento en su componente estático.” Tal y como menciona: Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 12. Al diseñar edificios de plantas de reducida dimensión, la esbeltez es mayor, pero esto supone pequeñas luces, que limitan a la hora de concentrar los pesos propios para la estabilización. Figura 21. Dibujo de Félix Escrig. No todos los edificios son torres, pero se elevan sobre 150 metros de altura. Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 13 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 16 Para poder dominar las cargas horizontales en altura, se diseñaron unas subestructuras encargadas de las cargas gravitacionales que se apoyaban en la superestructura principal. Este tipo de diseño se refiere a unas estructuras con unas grandes luces en las plantas más bajas de los edificios, en las zonas comerciales y de aparcamientos, luces más pequeñas en el tercio intermedio de la torre con un uso residencial. Así los pesos propios se concentran de arriba a abajo y del centro del edificio hacia afuera. El primer tercio de la estructura se apoyaba en el perímetro de la parcela y el siguiente sobre esta superestructura creando así un diseño escalonado con pórticos rígidos y arriostrados pero con una gran esbeltez. Figura 22. NY WOOLWORTH BUILDING, Manhattan, 1913. La forma escalonada de este edificio responde a un primer bloque en manzana sobre el que se apoya la torre y su remate. Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 14. “Dado que la esbeltez crece con la altura, las cargas horizontales hay que considerarlas en su aspecto dinámico. Las cargas de viento tienen una componente media que se considera estática, para la que es suficiente considerar la rigidez de la estructura.” Tal y como indica Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 12 Resulta evidente que para limitar los desplazamientos, será inevitable controlar la rigidez de la estructura, y así mismo, las vibraciones y frecuencia de estas. Los parámetros a tener en cuenta a la hora de limitar los desplazamientos son: - Los desplazamientos horizontales provocan el aumento del momento de vuelco debido a que descentran las cargas verticales. - Los desplazamientos horizontales en coronación, si son grandes, llevan a la visibilidad del movimiento. - Los desplazamientos horizontales pueden aumentar la acción dinámica del viento en un proceso acumulativo. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 17  VIENTO Y SISMO. Las cargas de viento y sismo son diferentes, en su forma de actuar sobre la estructura y en la respuesta de ésta. El viento actúa sobre el edificio durante períodos de tiempo mucho más largos que el sismo, por lo que el control sobre los desplazamientos debidos al viento debe ser mayor que los debidos a un sismo. El sismo necesita flexibilidad y el viento necesita rigidez. El viento actúa en las fachadas durante periodos mucho más largos que el sismo, de forma simétrica, pudiendo producir rotaciones, por lo que será sustancial la forma externa del edificio. La velocidad y la presión dinámica del viento crecen con la altura. La distribución correcta de las masas del edificio, es un factor muy importante, debido a que favorece a un correcto comportamiento de los edificios frente al sismo. Con esta distribución equilibrada de las cargas, se anularía los desplazamientos horizontales que se producen por la acción sísmica. Otro elemento que afecta al sismo, se trata del terreno sobre el que se apoya, e incluso el terreno inmediato. Por tanto, la solución para evitar los desplazamientos, es una estructura en la que la mayor parte de la masa no se encuentre en contacto al terreno, sino en plantas intermedias, y la correcta distribución de las masas. Es complejo decidir, cuál de las dos acciones puede llevar una mayor peligrosidad, debido al número elevado de factores al tener en cuenta diseñando la estructura. Si se sabe, que en algunas zonas del mundo, al no ser frecuente este fenómeno, las medidas de seguridad frente al sismo son más bajas. Pero durante un terremoto de gran magnitud, un edificio estará sometido a mayor flexión que con la acción del viento, y puede deformarse hacia cualquier dirección. ”Los períodos críticos de vibración de los terremotos se sitúan generalmente en el rango de las fracciones de segundo, mientras que el período de de los edificios en altura flexible estará en varios segundos. Cuando el período de un terremoto se mantiene desfasado respecto del periodo del edificio, la posibilidad de una resonancia armónica se ve reducida y se aumenta la amplitud del desplazamiento, pudiendo provocar movimientos catastróficos.” Al igual que expresa Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Zuberbuhler, Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 263. Por estos datos un edificio en altura no puede ser completamente rígido, se verá obligado a diseñarse con flexibilidad en algunas de las partes para no colapsar. Cuando la duración del sismo es mayor, hay más probabilidades de colapso y vibración, y un mayor número de componentes de la estructura tienden a romperse o desplazarse, pero si el edificio no está diseñado con flexibilidad, la capacidad amortiguadora de este se ve en crisis y no será capaz de soportar la duración del terremoto. El fin de aportar la flexibilidad, no es más que el de dotar a los edificios de una reserva de resistencia de forma que el edificio pueda vibrar o desplazarse manteniendo su integridad. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 18  VUELCO “Cualquier carga lateral aplicada a cierta distancia por encima del terreno, genera un momento de vuelco en la base de la estructura. Para alcanzar el equilibrio, el momento de vuelco debe contrarrestarse con un momento de reacción de igual magnitud y sentido inverso. Es decir, esfuerzos internos en los elementos verticales de la estructura. Los edificios altos y esbeltos, con una elevada relación entre altura y base, experimenten mayores flexiones horizontales en su parte superior y son especialmente susceptibles a momentos de vuelco.” Tal y como dice Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Zuberbuhler, Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 265. Para poder resistir de manera eficiente el momento del vuelco, se distribuye la carga gravitatoria en los elementos verticales perimetrales. Esto produce una precompresión que permite responder mejor a la tracción y evitar el momento de vuelco. El mejor método para lograrlo, es eliminar los elementos interiores del edificio como los pilares, utilizando luces de gran tamaño, para que las cargas sean recibidas por la cimentación lo más perimetrales posibles. En las siguientes imágenes, se pueden apreciar la diferencia a la respuesta a flexión, de una estructura básica, y otra con núcleo triangulado, que aporta rigidez. Figura 23. Dibujo de Félix Escrig. No todos los edificios son torres, pero se elevan sobre 150 metros de altura Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and, Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 255. Al utilizar una viga estabilizadora en la cubierta, combinada con los pilares perimetrales, se reduce el momento del vuelco y el desplazamiento lateral. Estos pilares, soportan las cargas gravitatorias y limitan el desplazamiento lateral. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 19 Una segunda opción sería colocar una viga estabilizadora en uno de los forjados intermedios. Cuando el núcleo flecte, las vigas estabilizadoras actúan como brazos que trasladan la carga a los pilares perimetrales que actúan como puntales que resisten la flexión. Imagen 24. Acción de las vigas estabilizadoras en estructuras a flexión. Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 255.  ROTACIÓN Y TORSIÓN Los problemas de rotación surgen en relación a la acción sísmica. Cuando el centro de gravedad de las masas no coincide con el centro de torsión o cortante de los sistemas de arriostramiento, el centro de masas se supone la resultante de la acción sísmica y en el centro de torsión se supone la resultante de las reacciones elásticas de la estructura. La torsión aumenta el nivel de peligrosidad a la vez que aumenta el número de plantas de un edificio, ya que puede acumularse a lo largo de varias plantas. Además puede sumarse a este efecto, la oscilación, creando traslaciones y aceleraciones. La resistencia a torsión, es máxima cuando los sistemas de arriostramiento de los núcleos se colocan de forma simétrica. La solución con mejor respuesta a la torsión, es distribuir los sistemas de arriostramiento formando un tubo completo, con núcleos de comunicaciones verticales, de acero u hormigón. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 20 4.3. TIPOLOGIAS ESTRUCTURALES Para poder analizar la tipología estructural de un edificio, podemos dividir la estructura en dos partes, estructura interior y estructura exterior. ESTRUCTURA INTERIOR. Es al que se encarga de soportar los desplazamientos laterales, mediante el arriostramiento de la estructura. Esto se realiza, mediante pórticos rígidos de hormigón o acero, mediante pórticos triangulados, o mediante un tubo estructural que conforman un sistema cerrado. Imagen 25. Tipos de estructuras interiores de un edificio en altura. Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 258.  ESTRUCTURA EXTERIOR. Sin embrago, existen más tipos de estructuras exteriores, que son las que soportan los desplazamientos laterales, pero en este caso, con refuerzos perimetrales. En la siguiente imagen, se pueden ver reflejados los distintos tipos de estructuras exteriores favorables para edificios en altura. También podremos observar en la imágenes 27 y 28, la tipología que más se adecua según la altura del diseño. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 21 Imagen 26. Tipos de estructuras exteriores de un edificio en altura. Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 259. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 28 o ESTRUCTURA DE RETICULA DIAGONAL (DIAGRID) El sistema diagrid de retícula diagonal es una aplicación relativamente reciente de los entramados tipo celosía en la superficie exterior del edificio para resistir tanto las cargas laterales como gravitatorias. Estas estructuras difieren de los pórticos triangulados convencionales por su capacidad para resistir cargas gravitatorias de forma tan eficaz que los pilares verticales quedan virtualmente eliminados. Los elementos diagonales del sistema diagrid soportan cargas tanto gravitatorias como laterales, gracias a la triangulación que proporciona una distribución relativamente uniforme de les esfuerzos. La deformación por cortante se minimiza muy eficazmente debido a que las diagonales resisten el cortante mediante esfuerzos axiales y no a través de la flexión de pilares y columnas. La retícula diagonal proporciona rigidez para hacer frente tanto al cortante como a la flexión, ofreciendo resistencia tanto a los efectos de desplazamiento lateral como al momento de vuelco. Los sistemas diagrid también son altamente redundantes y pueden transferir las cargas a través de múltiples recorridos en cado de que se produzca un fallo localizado en la estructura. Figura 38. Sistema estructural diagrid. Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 269.  SISTEMA DE PÓRTICOS o ENTRAMADOS DE PÓRTICOS O PÓRTICOS RIGIDOS. Los entramados de pórticos metálicos eran los más usados por los neoyorquinos en los edificios en altura, aunque a día de hoy, se utilizan para 20 plantas en pórticos de hormigón, y para 30 de acero. El dimensionado del dintel es mucho mayor que el necesario para cargas verticales y se intenta siempre una igualdad de rigideces entre pilar y viga de modo que el grado de empotramiento entre ambos sea elevado que aporta una alta rigidez. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 29 “El problema está en la superposición de plantas ya que la unidad de planta estructura con dificultad los edificios en altura a partir de las 30-40 plantas. Una de las primeras soluciones, es de Myron Goldsmith. Se trata de una superestructura de grandes pórticos formados por dinteles Vierendel que ocupan toda una planta y grandes pilares de forma que cinco grandes marcos acogen la estructura menuda que soportan los forjados, los pilares de esta subestructura descansando cuelgan de las vigas Vierendel cada cierto número de plantas.” Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 33. Imagen 39. Entramado de pórticos. Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 33. La ventaja de este tipo de sistema, es que resiste muy bien el vuelco ya que distribuye de forma uniforme las cargas. En este tipo de estructuras, para soportar la carga gravitatoria las dimensiones de los pilares crecen de forma progresiva según van descendiendo. Lo mismo ocurre con las vigas, ya que unen las hileras de pilares, que soportan el cortante y la flexión que pueden provocar el viento y el sismo. Esto ocurre en todas las ocasiones de edificios en altura, aunque existe la posibilidad, de reforzar la estructura interior, en lugar de la exterior, mediante muros rigidizadores o núcleos estructurales triangulados que se encarguen de las cargas laterales. Por si mismo, estos refuerzos interiores llegan a alcanzar hasta 35 plantas, pero combinándolo con el entramado de pórticos, puede ascender hasta las 60 plantas. Habitualmente, cuando se utilizan estos sistemas, el núcleo de comunicaciones del edificio, se encuentra en el interior. Figura 40. Refuerzo de estructuras interiores. Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 263. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 30 o PÓRTICOS Y PANTALLAS. LAS VIGAS ESTABILIZADORAS. Para entender este tipo de diseños, será necesario comprender el comportamiento de las pantallas de hormigón. Las pantallas están diseñadas para admitir el momento de vuelco y estabilidad, influencia de la deformación cortante, carga vertical en la pantalla y fisuración. “Necesitamos en primer lugar definir el área equivalente, como el área de una sección tal que la energía de deformación toma el mismo valor que el exacto. Si comparamos flecha en flexión y por cortante se llega en seguida que en coronación la deformación por cortante solo alcanza valores significativos para esbelteces bajas, menores que tres. Sin embargo esto no es así en las cotas inferiores donde si tiene importancia en muchos casos tal. En el podemos ver que a mitad de la altura la deformación por cortante es del 20% respecto a la de flexión para esbeltez cuatro. En el caso de pantallas menos esbeltas, la deformación por cortante es más importante y para esbeltez dos, normal en edificación convencional puede llegar a ser del orden del 25% de la flecha total. El axil además de reducir la excentricidad en cimentación realiza un pretensado natural de las secciones de la pantalla reduciendo la fisuración.” Tal y como dice Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 58. El análisis de las pantallas con huecos parte de la cantidad de hueco en relación con la zona maciza y de la regularidad en la distribución de los huecos. La distribución de huecos debe seguir un patrón que tenga en cuenta las deformaciones de la ménsula. El caso más sencillo es el de una columna de huecos que divide la pantalla en dos partes. La introducción de las pantallas en un edificio en altura permite aumentar alcanzar mayor número de plantas respecto a los pórticos. Por otro lado este elemento no resuelve toda la estructura necesita de pilares y vigas estabilizadoras para transportar las cargas verticales y en este caso se produce una colaboración entre pantallas y pórticos sobre todo si estos son de nudos rígidos. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 31 Figura 41. Torre Victoria en Montreal. Tal y como dice Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 58. Se trata en definitiva de establecer un reparto de las cargas entre ambos sistemas en base a su deformada, que es distinta en su forma pero que tiene que ser compatible para que los desplazamientos sean iguales. Dependiendo de las rigideces de pórtico y pantalla la deformación conjunta puede llevar a invertir las zonas de tracciones y compresiones en la Pantalla, tal y como sucede en los pilares de un pórtico. o SISTEMAS PUENTE. MEGAPÓRTICOS. Los sistemas puente, son muy efectivos cuando el diseño de un edificio en altura, supera las sesenta plantas. Utiliza megapilares en las esquinas del edificio con entramados triangulados atados mediante cerchas. Estas cerchas se encuentran cada 15 o 20 plantas. Otra posibilidad es la solución de dos núcleos excéntricos con grandes vigas apoyadas en ellos a modo de puente. Las soluciones de núcleos excéntricos han prosperado en el diseño ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 32 de edificios altos de los años ochenta y noventa con la novedad de ejecutarlos en estructura metálica de barras; ejemplos de este tipo son: el Hong-Kong Bank de N. Foster. Imagen 42. Edificio Hong-Kong Bank de N. Foster. Imagen 43 Sistema de megapórticos Recuperado de https://www.e-architect.co.uk/hong-kong/hsbc-building Ching, Francis D. K., Onouye, Barry, and Douglas. Manual de estructuras ilustrado. España: Editorial Gustavo Gili, 2009. Página 268. Como explica Cobreros, M. A. (1998) Tipologías estructurales de los edificios en altura. Star: Structural Architecture. 3ª Edición. Página 71. Explica que “Estas soluciones en puente y con núcleos metálicos dan mayor flexibilidad a la planta y permiten la distribución multifuncional de usos en sección; cada sector en sección acoge un uso determinado. En cada sector podemos variar la luz de la estructura para cargas verticales de acuerdo con el uso, es decir el sector residencial puede tener menores luces que otro sector destinado a oficinas o aparcamiento.” ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 33 5. INCLINACIÓN ACCIDENTAL DE LOS EDIFICIOS Para poder realizar edificios inclinados, como se ha mencionado anteriormente, ha tenido que suceder una serie de acontecimientos o simplemente un suceso, para que el hombre quisiera concebir este tipo de diseño. Es necesario entender los errores de la historia de las construcciones para poder diseñar un edificio inclinado y huir del ángulo recto, y los diseños monótonos. El problema que se va a tratar, será las causas de las pérdidas en la verticalidad de los diseños. Para ello se tratarán varios edificios, sus patologías y las soluciones propuestas para mantener la estabilidad de estas estructuras que se inclinaron de forma involuntaria. La Torre de Pisa, es un claro ejemplo en este tema, se trata una torre inclinada, pero no desde su proyecto si no desde su construcción. Cuando un edificio sufre una inclinación, y sobre todo cuando se trata de una torre, es muy difícil volver a establecer esa verticalidad que poseía. Por eso, a la hora de corregir el error, se decide mantener la inclinación sin que pueda producir colapso. LA TORRE DE PISA. - Inclinación: 3,97° - Causa: Nivel freático en el terreno que produce movimiento de tierras. - Peso aproximado: 14.700 tn - Solución: Inyección lechada bentolítica - Altura aproximada: 56,67 metros y 7 pisos. Imagen 44. Torre de Pisa. Italia. Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Torre_de_Pisa La construcción de la Torre de Pisa fue más duradera de lo que se esperaba en sus inicios. La construcción comenzó en el año 1173, y finalizó en 1730. Esto se debe a que durante su construcción, se detuvieron los trabajos por dos veces. En el año 1178, cuando la Torre poseía tan solo tres pisos, se detuvieron los trabajos para razones desconocidas, y en el año 1272 se retomó su construcción con una inclinación de 0,2 grados. En 1278, con siete pisos de altura, la Torre volvió a detener su ascenso con una inclinación de un grado. Tras noventa ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 34 años, la torre había llegado a 1 grado de inclinación, y aumentó hasta los 1,6 grados, y fue en el año 1973, cuando se finalizaron los trabajos de la Torre, con el campanario. Imagen 45. Proceso de inclinación de la Torre de Pisa. J.B. Burland ; M. Jamiolkowski ; C. Viggiani “International Journal of Geoengineering Case histories” Leaning Tower of Pisa: Behaviour after Stabilization Operations,, Vol. 1, Issue 3, p.157 Ficha Técnica de La Torre de Pisa: Altura 55,863 metros. 9 plantas Diámetro externo de la base 15,484 metros Diámetro interno de la base 14,736 metros Peso 14.700 toneladas métricas Dirección de la inclinación 1272-1997 Sur, 1173-1250 Norte Número total de campanas 7, acorde con la escala musical Número de escalones 294 Tabla 1. Edición propia. Datos tomados de: http://es.wikipedia.org/wiki/Torre_de_Pisa RELACIÓN DE PESO E INCLINACIÓN DE LA TORRE EN EL PROCESO DE SU CONSTRUCCIÓN. AÑO PESO INCLINACIÓN 1173 – 1178 94,80 Toneladas métricas 0° 1272 – 1278 137,28 toneladas métricas 0°06’11 1285 Mismo peso 1°06’44 1360 – 1370 144,53 toneladas métricas 1°36’39 1758 Mismo peso 4°49’50 1991 Mismo peso 5°14’46 1999 Mismo peso 5°32’51 Actualidad Mismo peso 3°97’ Tabla 2. Relación peso e inclinación de la Torre de Pisa. Ugarte Guerra F., Azabache Caracciolo Z. (2011) ‘’Torres Inclinadas: de un error a un estilo en la arquitectura’’. Tesis. Pontificia Universidad Católica del Perú Facultad de Arquitectura y Urbanismo. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 35 Aunque se han realizado muchas suposiciones sobre lo que pudo producir esta inclinación, casi todas atribuyen este efecto a la composición del terreno, afirmando la existencia de arcillas marinas sobre el lado sur del asentamiento de la Torre. ‘’La inestabilidad de inclinación de una estructura alta ocurre a una altura crítica cuando el momento de vuelco generado por un pequeño aumento en la inclinación es igual o mayor que la resistencia del momento generado por las fundaciones. No importa cuán cuidadosamente se construye la estructura, una vez que llega a la altura crítica, la perturbación más pequeña inducirá la inestabilidad de inclinación.” 16. Cámara Pérez, M. (2011). Los nuevos tipos estructurales para el siglo XXI. (Tesis Doctoral Inédita). Universidad de Sevilla, Sevilla. Imagen 46. Estructura e inclinación de la Torre de Pisa. Veniale F., (1999) La Torre inclinada de Pisa estructura, materiales de construcción e Intervenciones de refuerzo. Dpto. de Ciencias de la Tierra. Universidad de Pavia. Como lo señaló Hambly: "... la inestabilidad de la inclinación es, no debido a la falta de resistencia del terreno, sino debido a una rigidez insuficiente”. Anteriormente, se mencionó la altura crítica como factor fundamental a la hora de diseñar las estructuras de Torres, ya que no existe un número máximo de plantas para definir a los edificios en altura, pero si existen otras formas de delimitar la altura de un edificio, y una de ellas es la altura crítica. Al superar la altura crítica, se incrementan la posibilidad de alcanzar el vuelco o la inestabilidad de una estructura, independientemente de su diseño. Para poder llegar a la solución final, y salvar la Torre de Pisa, se propusieron diferentes métodos. En 1993, al observar el incremento del ángulo de vuelco de la Torre, se propuso utilizar un contrapeso de plomo en la cimentación en el lado norte de la torre para estabilizarla, ya que en esta fecha, las arcillas marinas que se predecían eran las causantes de dicho suceso, habían sufrido un endurecimiento desde el final de su construcción y había favorecido a una mayor resistencia. Al seguir investigando el causante de la rotación, y tras distintos ensayos, se descubrió la casusa más probable del problema. Existía un nivel de agua subterránea bajo producida por las tormentas de otoño de cada año, lo que debilitaba el terreno, y aumentaba el grado de inclinación. Esta suposición fue cada vez más certera, cuando se realizaron las mediciones teniendo en cuenta la fecha señalada, tras cada tormenta intensa. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 36 Imagen 47. Capas del terreno de la Torre de Pisa. J.B. Burland ; M. Jamiolkowski ; C. Viggiani “International Journal o Geoengineering Case histories” Leaning Tower of Pisa: Behaviour after Stabilization Operations,, Vol. 1, Issue 3, p.158 Finalmente, gracias a los ensayos realizados, se decidió corregir la inclinación de la torre mediante un taladro diseñado para perforar el terreno hasta llegar a la zona deseada bajo esta, y se excavaron las arcillas limosas que se cerraban suavemente sin producir perturbaciones que comprometieran la estabilidad, consiguiendo así volver la torre a su posición inicial en 0,25°. Imagen 48. Solución a la inclinación. Inyección de lechada ventolítica. J.B. Burland ; M. Jamiolkowski ; C. Viggiani “International Journal o Geoengineering Case histories” Leaning Tower of Pisa: Behaviour after Stabilization Operations,, Vol. 1, Issue 3, p.163 Este método, llamado subexcavación se realizó hasta el año 1999. Y una vez comprobada su eficacia, se realizaron 41 pozos de extracción en todo el ancho de la base, que enderecieron la torre. Al eliminar los contrapesos de plomo y el anillo de hormigón que rodeaba la torre, se rellenó el terreno con lechada bentolítica y para solucionar de forma permanente las fluctuaciones del nivel freático en otoño, se instaló un sistema de tres pozos hundidos con drenajes controlados por un nivel de salida de agua. Imagen 49. Sistema de pozos para drenaje de la Torre de Pisa. J.B. Burland ; M. Jamiolkowski ; C. Viggiani “International Journal o Geoengineering Case histories” Leaning Tower of Pisa: Behaviour after Stabilization Operations,, Vol. 1, Issue 3, p.165 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 37  OTROS EDIFICIOS EN ALTURA INCLINADOS La Pagoda de Yunyan. Suzhou, China. - Inclinación: 3° - Causa: Agrietamiento de dos columnas de apoyo. Composición del terreno de piedra y tierra natural - Peso aproximado: 7000 tn - Solución: Inyección micro-cemento - Altura aproximada: 47 metros y 7 pisos. Imagen 50. La Pagoda de Yunyan. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Pagoda_de_la_Colina_del_Tigre Este edificio, llamado también ‘’La Pagoda de la Colina del Tigre’’ o ‘’Torre de Huqiu’’ se construyó en el año 907 d. C. durante el último período de las cinco dinastías, pero se aumentó de altura en el año 1628 al 1644. La Pagoda se ha ido inclinando con el paso del tiempo de forma natural manteniendo estabilidad gracias a las columnas interiores formadas por ladrillo, hasta llegar a los 3° de inclinación debido a la rotura de dos de sus columnas de apoyo. Esta rotura se produce debido a la composición del terreno, ya que por un lado de la base, el terreno se compone de tierra, mientras que al lado contrario, la torre se apoya sobre piedra natural. Con una diferencia de 2,32 m entre el extremo de la base, y su coronación, se consigue frenar su inclinación, mediante la inyección en el terreno de micro-cemento. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 44 Se construyó en 1172, y su cimentación llega hasta a 3 metros de profundidad, sobresaliendo de la base de la torre, y sobre un suelo de sedimentos fluviales del Guadalquivir y arroyos afluentes. Este tipo de terreno, llega hasta los 18 metros bajo la torre. El terreno bajo la Giralda, se compone de los siguientes niveles: - Nivel I: Solería y rellenos de diversa naturaleza. - Nivel II: Aluvial con restos arqueológicos abundantes. Arenas arcillosas, arenas arenosas, y arcillas con grava y arena. - Nivel III: Arcillas grisáceas plásticas con indicios de arenas y algunos restos arqueológicos y materia orgánica. - Nivel IV: Sustrato fluvial de la plataforma del Guadalquivir. Gravas arenosas con algo de limos y arcillas, con vetas de conglomerados de gravas cementados con caliza de gran compacidad y resistencia. - Nivel V: Marga azules. Imagen 58. Composición del terreno bajo la Giralda. Barrios A., Valverde I., Polo J., Fernandez M., Martinez A., ‘’Caracterización de la cimentación y suelo subyacente de la Giralda de Sevilla/España’’ (1997) Informes de la construcción Vol 49, No 452 165 Páginas 11. Se piensa que la inclinación de la torre, fue debida al desplazamiento de las capas freáticas y el hundimiento del terreno subyacente. Este movimiento pudo haber sido provocado por la obras de metro, y de la Torre Pelli, ahora llamada Torre de Sevilla. Esta inclinación no tiene todavía una solución actual. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 45 6. CATÁLOGO DE ESTRUCTURAS. Imagen 59. Edificios en altura inclinados. Elaboración propia. Tras haber analizado los antecedentes históricos y las distintas causas de inclinación de los edificios verticales, se estudian diferentes casos de estas estructuras en altura inclinadas mediante un catálogo realizando fichas técnicas. En este catálogo, se diferenciaran dos tipos de edificios en altura inclinados. Por una lado, los edificios de directriz inclinada, como son las torres Kio y el Capital Gate. Y por otro lado, los de directriz vertical y aspecto piramidal, estos crean un efecto óptico de inclinación sin realmente inclinar su estructura. Se basa en la reducción de las plantas al subir el nivel de altura, manteniendo unos de los laterales en la misma vertical. Este diseño se da en edificaciones como La Torre Roche y el Leadenhall. El Agora Garden, se trata un edificio de directriz vertical, pero es un caso particular. Este diseño se realiza mediante una inclinación o desplazamiento de las ‘’alas’’ que están unidas al núcleo, y que acaban convirtiéndose estéticamente en la rotación del edificio. Imagen 60. Tipología de directriz vertical. Inclinación mediante disminución de plantas.. Edición propia. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 46 CATÁLOGO DE EDIFICIOS EN ALTURA INCLINADOS DIRECTRIZ INCLINADA Imagen 61. Foto las Torres Kio.*[9] TORRES KIO (PUERTAS DE EUROPA) Imagen 62. Secciones de las Torres Kio.*[10] Arquitecto: John Burgee, Philip Johnson Ubicación: Madrid, España Año de construcción: 1989-1996 Uso principal del edificio: Oficina Número de plantas: 27 plantas Altura: 114,7 metros Superficie total: 87.808 m2 Dimensión en planta: Geometría cuadrada 1.170 m2 Inclinación: 14,3 grados DESCRIPCIÓN Cimentación Peso de hormigón subterráneo del lado contrario a la inclinación de dimensiones de 60x10x10 y 15.000 toneladas de peso. Se empleó un sistema de 24 cables que unen la coronación de la estructura metálica, con el contrapeso subterráneo de hormigón con una longitud usada de 135 metros. Tipología estructural Estructura exterior: Tubo exterior, y tubo exterior diagonalizado. Estructura interior: Muro rigidizadores de hormigón Estructura La cimentación profunda mediante pilotes, también contribuye a resistir el vuelco frente a una cimentación superficial. El edificio se compone de un núcleo rígido de hormigón que crea la verticalidad dentro del edificio y la estructura perimetral de acero que crea la inclinación *[9] Recuperado de: https://www.attacmadrid.org/2011/05/28/por-un-sistema-publico-de-cajas-de-ahorros-hay-que-nacionalizar-caja- madrid-bankia/ *[10] Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_de_Europa ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 47 CATÁLOGO DE EDIFICIOS EN ALTURA INCLINADOS DIRECTRIZ INCLINADA Imagen 63. Foto de la CCTV.*[3] SEDE DE LA CCTV Imagen 64. Plano de la CCTV.*[4] Arquitecto: Oma, Rem Koolhaas, Ole Scheeren Ubicación: Beijing (Pekín), China Año de construcción: 2004-2012 Uso principal del edificio: Oficinas y marketing Número de plantas: Torre 1: 54 plantas Altura: Torre 1: 234 metros Torre 2: 44 plantas Torre 2: 210 metros Superficie total: 473.000 m2 Dimensión en planta: Geometría de torre cuadrada y base en forma de L Inclinación: Torre 1: 6 grados Torre 2: 6 grados DESCRIPCIÓN Cimentación Una gran losa de hormigón postesado en la base de ambas torres cuyas dimensiones abarcan la base al completo, aumentando de tamaño en el centro de estas para reforzar el edificio frente la acción al vuelco. La concentración de las cargas es en el centro de las torres. 1242 pilotes de hormigón se utilizaron para la cimentación y 39.000 m3 de hormigón. Tipología estructural Diagrid de acero reforzado y hormigón armado. Estructura La estructura exterior de acero hace de envolvente creando visualmente una estructura inclinada, pero en su interior, se encuentran los núcleos de comunicación en cada torre, que crean la verticalidad en cada uno de los niveles. Para la unión de las dos torres se realiza una conexión de 7 barras de acero, para asegurar el movimiento frente al sismo. *[3] Recuperado de: https://www.arqhys.com/construccion/sede-television.html *[4] Recuperado de: https://es.wikiarquitectura.com/edificio/sede-de-la-cctv/#cctv-sec-bb ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 48 CATÁLOGO DE EDIFICIOS EN ALTURA INCLINADOS DIRECTRIZ INCLINADA Imagen 65. Foto del Capital Gate.*[1] CAPITAL GATE Imagen 66. Maqueta en sección del Capital Gate.*[2] Arquitecto: RMJM Ubicación: Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos. Año de construcción: 2007-2011 Uso principal del edificio: Oficinas Número de plantas: 35 plantas Altura: 160 metros Superficie total: 53.100 m2 Dimensión en planta: Geometría ovalada irregular Inclinación: 15 grados DESCRIPCIÓN Cimentación La cimentación, está compuesta de 490 pilotes a 30 metros bajo una losa de hormigón formada por una malla de refuerzo de 2m para distribuir la fuerza de forma pareja ayudando así a la estructura, a soportar las acciones sísmicas y del viento. Esta cimentación, gasta un total de 6000m3 de hormigón. Tipología estructural Estructura exterior: Retícula diagonal (diagrid) Estructura interior: Muros rigidizadores de hormigón Estructura Su estructura está compuesta por un núcleo de hormigón rígido que envuelve la comunicación del edificio, y por una estructura de acero exterior en forma de malla que crea la inclinación del edificio. Además de la estructura de acero, existe un doble acristalamiento para mayor protección del edificio, y una estructura auxiliar que se une al edificio, creando sombras en el interior de este y a nivel de suelo. *[1] Recuperado de: https://blog.structuralia.com/capital-gate-el-rascacielos-mas-inclinado-del-planeta *[2] Recuperado de: https://es.slideshare.net/XaviFernandez5/capital-gate-54886920 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 49 CATÁLOGO DE EDIFICIOS EN ALTURA INCLINADOS DIRECTRIZ INCLINADA Imagen 67. Foto de las Torres Veers.*[5] VEERS TOWERS Imagen 68. Secciones de las Torres Veers.*[6] Arquitecto: Murphy Jahn Ubicación: Las Vegas, Nevada, Estados Unidos. Año de construcción: 2006-2010 Uso principal del edificio: Residencial Número de plantas: 37 plantas Altura: 150 metros Superficie total: 256.594 m2 Dimensión en planta: Geometría rectangular Inclinación: 5 grados cada torre DESCRIPCIÓN Cimentación La cimentación está formada por un conjunto de zapatas de hormigón armado. En este edificio, debido a la leve inclinación, la mayor parte de rigidización la compone la estructura. Tipología estructural Tubo en tubo. Estructura Se trata de una estructura formada por acero y un acristalamiento resistente a las acciones del viento. Las plantas bajas se encuentran retranqueadas del perímetro del edificio. Además la estructura exterior no termina en la coronación de la torre, si no que se eleva unos metros por encima creando así unos pretiles o vallas de seguridad, aportando la estética del edificio a la planta de cubierta. *[5] Recuperado de: https://www.plataformaarquitectura.cl/cl/02-62796/veer-towers-murphy-jahn *[6] Recuperado de: https://www.plataformaarquitectura.cl/cl/02-62796/veer-towers-murphy-jahn ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 50 CATÁLOGO DE EDIFICIOS EN ALTURA INCLINADOS D.V. PIRÁMIDE INVERTIDA Imagen 69. Foto Torre Virreyes.*[7] TORRE VIRREYES O PEDREGAL. Imagen 70. Foto Torre Virreyes en planta baja.*[8] Arquitecto: Teodoro González de León Ubicación: Ciudad de Méjico, Méjico. Año de construcción: 2014 Uso principal del edificio: Oficinas Número de plantas: 41 plantas Altura: 121 metros Superficie total: 126.000 m2 Dimensión en planta: Geometría rectangular e irregular Inclinación: 10 grados DESCRIPCIÓN Cimentación La cimentación está formada por un conjunto de zapatas de hormigón armado. En este edificio, debido a la rigidización diseñada, no se vió necesaria la necesidad de realizar una mayor cimentación en la fachada contrario a la inclinación. Tipología estructural Estructura exterior: Tubo exterior Estructura interior: Muros rigidizadores de hormigón Estructura El peso del voladizo del edificio es soportado por las cargas de la fachada contraria, distribuyendo las acciones que esta soporta y las transmite por la estructura hacia la cimentación. *[7] Recuperado de: https://obrasweb.mx/arquitectura/2016/09/30/torre-virreyes-el-desafio-de-gonzalez-de-leon-a-la-gravedad *[8] Recuperado de: https://www.espaciovirreyes.com.mx/ ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 51 CATÁLOGO DE EDIFICIOS EN ALTURA INCLINADOS D.V. FORMA PIRAMIDAL Imagen 71. Foto la Torre Roche.*[11] TORRE ROCHE Imagen 72. Sección funcional de la Torre Roche.*[12] Arquitecto: Herzog y De Meuron Ubicación: Basilea, suiza. Año de construcción: 2012-2015 Uso principal del edificio: Oficina Número de plantas: 41 plantas Altura: 178 metros Superficie total: 75.000 m2 Dimensión en planta: Geometría rectangular Inclinación: 14 grados DESCRIPCIÓN Cimentación Aunque este diseño posee una parte inclinada, no afecta de la misma forma que al resto de edificios inclinados, ya que para realizar este modelo las plantas disminuyen su longitud y crea este efecto óptico. Por lo que la cimentación es igual a los edificios en altura verticales. Tipología estructural Tubo exterior Estructura Esta estructura, con los plantas de sótano, está realizada mediante tubos de acero y acristalamientos. No toda la fachada es igual, los primeras plantas del edificio están compuestas de forjados de hormigón, estructura de acero y cerramientos de fábrica, eliminando el acristalamiento. *[11] Recuperado de: http://www.arquitecturaviva.com/es/Info/News/Details/7578 *[12] Recuperado de: http://www.arquitecturaviva.com/es/Info/News/Details/7578 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 52 CATÁLOGO DE EDIFICIOS EN ALTURA INCLINADOS D.V. FORMA PIRAMIDAL Imagen 73. Foto TEC de Monterrey.*[13] TEC MONTERREY Imagen 74. Ubicación TEC de Monterrey.*[14] Arquitecto: Velasco, Federico. Ubicación: Monterrey, Méjico. Año de construcción: 1999 Uso principal del edificio: Docente Número de plantas: 12 plantas Altura: 51,6 metros Superficie total: 3.883 m2 Dimensión en planta: Geometría rectangular Inclinación: 30 grados DESCRIPCIÓN Cimentación Se encuentra en el instituto superior tecnológico de Montreal y se tratan de un conjunto de edificios que forman el instituto. Al ser un edificio de poca altura en este caso, la cimentación no es necesaria tenerla en cuenta a la hora de reforzar la estructura. La cimentación está formada por zapatas similares a la de los edificios verticales. Tipología estructural La cara acristalada del edificio posee un sistema de tubos exteriores. Esta estructura, no es parecida al resto de tipologías estudiadas, ya que se suelen utilizar tubos exteriores en fachadas acristaladas. Estructura Las cargas de las caras inclinadas, son transmitidas a través de la estructura hacia la cimentación. A diferencia del resto de casos estudiados, solo existe una fachada acristalada, el resto de estas, son opacas, con un revestimiento de hormigón. *[13] Recuperado de: https://www.proceso.com.mx/466175/hallan-a-estudiante-muerto-aparente-suicidio-en-tec-monterrey *[14] Recuperado de: https://www.google.com/maps/search/tec+de+monterrey/@25.6508103,-100.2924573,624m/data=!3m1!1e3 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 53 CATÁLOGO DE EDIFICIOS EN ALTURA INCLINADOS D.V. FORMA PIRAMIDAL Imagen 75. Foto Leadenhall Tower.*[15] LEADENHALL TOWER Imagen 76. Proceso constructivo del Leadenhall.*[16] Arquitecto: Strick Harbour, Rogers Ubicación: Londres, Reino Unido. Año de construcción: 2010-2013 Uso principal del edificio: Oficinas Número de plantas: 48 plantas Altura: 225 metros Superficie total: 84.424 m2 Dimensión en planta: Geometría rectangular Inclinación: 10 grados DESCRIPCIÓN Cimentación Al igual que la Torre Roche, estos edificios ‘’inclinados’’ realmente no lo son, dado que su directriz es vertical. Esto quiere decir que para crear este efecto, solo es necesaria la reducción del área de las plantas de forma sucesiva. La cimentación está formada por pilotes de hormigón. Tipología estructural Edificio de oficinas: Pórticos y pantallas Estructura del ascensor: Sistema puente Estructura En este caso, el núcleo de accesibilidad se encuentra junto al edificio y puede diferenciarse perfectamente de este, y parecen dos edificios diferentes conectados. La estructura está formada por barras de acero y un acristalamiento por todas las caras del edificio. *[15] Recuperado de: https://www.designbuild-network.com/projects/the-leadenhall-building-london-uk/ *[16] Recuperado de: https://docplayer.net/5364613-Welcome-to-london-s-newest-public-space-beneath-the-leadenhall-building-the- tallest-building-in-the-city-of-london.html ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 60 Imagen 83. Entre planta. Torres Kio. Recuperado de Domínguez del Castillo T.,Martín Baranda J., Lizarbe Teres J., Jesús J. Mateos Hdez-Briz, ‘‘LAS TORRES PUERTA DE EUROPA, MADRID-ESPAÑA’’ (1996) Informes de la construcción Vol. 48. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 61 Imagen 84. Planta tercera. Torres Kio. Recuperado de Domínguez del Castillo T.,Martín Baranda J., Lizarbe Teres J., Jesús J. Mateos Hdez- Briz, ‘‘LAS TORRES PUERTA DE EUROPA, MADRID-ESPAÑA’’ (1996) Informes de la construcción Vol. 48. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 62 Imagen 85. Planta sexta. Torres Kio. Recuperado de Domínguez del Castillo T.,Martín Baranda J., Lizarbe Teres J., Jesús J. Mateos Hdez-Briz, ‘‘LAS TORRES PUERTA DE EUROPA, MADRID-ESPAÑA’’ (1996) Informes de la construcción Vol. 48. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 63 Imagen 86. Planta decimotercera. Torres Kio. Recuperado de Domínguez del Castillo T.,Martín Baranda J., Lizarbe Teres J., Jesús J. Mateos Hdez-Briz, ‘‘LAS TORRES PUERTA DE EUROPA, MADRID-ESPAÑA’’ (1996) Informes de la construcción Vol. 48. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 64 Imagen 87. Planta helipuerto. Torres Kio. Recuperado de Domínguez del Castillo T.,Martín Baranda J., Lizarbe Teres J., Jesús J. Mateos Hdez-Briz, ‘‘LAS TORRES PUERTA DE EUROPA, MADRID-ESPAÑA’’ (1996) Informes de la construcción Vol. 48. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 65 Imagen 88. Sección de la torre por escalera. Torres Kio. Recuperado de Domínguez del Castillo T.,Martín Baranda J., Lizarbe Teres J., Jesús J. Mateos Hdez-Briz, ‘‘LAS TORRES PUERTA DE EUROPA, MADRID-ESPAÑA’’ (1996) Informes de la construcción Vol. 48. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 66 Imagen 89. Sección de la torre. Torres Kio. Recuperado de Domínguez del Castillo T.,Martín Baranda J., Lizarbe Teres J., Jesús J. Mateos Hdez-Briz, ‘‘LAS TORRES PUERTA DE EUROPA, MADRID-ESPAÑA’’ (1996) Informes de la construcción Vol. 48. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 67 Imagen 90. Planta de urbanismo. Torres Kio. Recuperado de http://intranet.pogmacva.com/en/obras/6711. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 68 Imagen 91. Planta de urbanismo. Torres Kio. Recuperado de Domínguez del Castillo T.,Martín Baranda J., Lizarbe Teres J., Jesús J. Mateos Hdez-Briz, ‘‘LAS TORRES PUERTA DE EUROPA, MADRID-ESPAÑA’’ (1996) Informes de la construcción Vol. 48. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 69  EL PROCESO CONSTRUCTIVO.  Introducción. “¿Cómo debe ser la estructura de estos edificios?, ¿qué elementos se deben disponer para asegurar su estabilidad?, ¿cuál será su comportamiento durante la vida útil del edificio? Los pisos o forjados de las plantas trabajan como los de cualquier edificio, apoyándose sobre los pilares y trasmitiendo a éstos las cargas de forma convencional. La peculiaridad aparece cuando una parte de los pilares en los que se apoya son inclinados, por equilibrio de fuerzas, hace que aparezcan otras horizontales en los forjados, que sumadas a las que se producen por viento y terremotos colaboran a que el edificio se deforme y tienda a volcarse hacia el lado de la inclinación.“ Como comenta dice Domínguez del Castillo T.,Martín Baranda J., Lizarbe Teres J., Jesús J. Mateos Hdez-Briz, ‘‘LAS TORRES PUERTA DE EUROPA, MADRIDESPAÑA’’ (1996) Informes de la construcción Vol. 48. La estructura de ambas torres, tenían la misión de evitar el vuelco, y contrarrestar las cargas pasándola transmitiéndolas a la cimentación. Se decidió utilizar un entramado formado por las vigas y pilares metálicos que al estar configurado como una estructura triangulada, posee una rigidez apreciable ante esfuerzos laterales. El núcleo interior donde se sitúan los ascensores y parte de la instalación, se realizó mediante hormigón, que hace de "mástil interior" aportando rigidez al conjunto. Esta estructura interior, aportaba el 80% de la rigidez del edificio. Los cables postesado se encontraban a largo de los pilares de la fachada trasera, resistiendo la fuerza inclinada. Mientras que las fuerzas verticales, se transmiten directamente desde el núcleo central de hormigón, las cargas laterales, en dirección opuesta a la inclinación devolvían el edificio a su posición vertical. Imagen 92. Esquema del postesado. Recuperado de https://es.wikiarquitectura.com/edificio/torres-kio/  Cimentación. Dado que la cimentación, debía proporcionar al conjunto una estabilidad necesaria, se realizó un gran contrapeso que contrarrestase el momento de vuelco producido por la inclinación. El contrapeso pesaba 15.000 toneladas por cada torre, con unas dimensiones de 60x10x10 metros, y servía de unión al postesado. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 76  ALZADOS Y VOLUMETRÍA ESTRUCTURAL Para poder comprender de forma sencilla de estructura de las Torres Kio, se realizan una serie de esquemas según los alzados de la torre. En estos alzados estructurales se diferencian los pilares verticales de los inclinados, y los forjados de planta que se unen con los pilares mediante nudos. Además se muestran la forma de rigidización de las fachadas. Imagen 104. Alzados estructurales y volumetría estructural. Nudos de conexión. Elaboración propia. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 77  RECONSTRUCCIÓN DE LA CIMENTACIÓN. Según información analizada. Al igual que para comprender la estructura, se realizan esquemas del comportamiento de la cimentación. Además de la importancia de los componentes de la cimentación, que se muestran en los esquemas, se reflejan los cables de la estructura que unen el postesado con la coronación del edificio. Estos tirantes, solo se encuentran en la cara posterior a la inclinación. Imagen 105. Reconstrucción de la cimentación. Postesado y cables. Elaboración propia. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 78  ANÁLISIS DE TRASMISIÓN DE LAS CARGAS Por último, otro aspecto que se ha analizado, han sido la recogida de las cargas en la estructura, y su recorrido. Mientras que las cargas verticales, son recogidas en su gran mayoría por el núcleo vertical, tal y como se muestra en la siguiente imagen, las cargas horizontales son recogidas por los forjados, pasando por los pilares, como por los tirantes, y bajan hasta la cimentación, disipando la carga en el terreno. Imagen 106. Cargas verticales en el edificio. Elaboración propia. Imagen 107. Núcleo de acceso. Elaboración propia. Imagen 108. Cargas horizontales recibidas en fachada. Elaboración propia. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 79 7.2. SEDE DE LA CCTV DE CHINA. (China Central Television) Arquitecto Oma, Rem Koolhaas, Ole Scheeren Ubicación Beijin (Pekín), China Año de construcción 2004-2012 Uso principal del edificio Oficinas y marketing Altura Torre 1 234 metros Torre 2 210 metros Número de plantas Torre 1 54 plantas Torre 2 44 plantas Dimensión en planta Geometría en planta cuadrada y rectangular Superficie total 473.000 m2 Inclinación 6 grados cada torre Imagen 109. Fotografía de la Sede de la CCTV de China. Recuperado de http://buildingarq.blogspot.com/2010/05/el-edificio-consta-de- dos-torres-en.html ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 80  HISTORIA Con los avances de la tecnología y la televisión, era necesario seguir ampliando medios debido a una rápida expansión, por lo que en el año 2002, se propuso un concurso para realizar la nueva sede de la televisión en Beijing, donde anteriormente se encontraba una fábrica abandonada de motocicletas en un solar de 20 hectáreas. El ganador de este concurso fue el estudio de arquitectura de OMA junto a Arup y el instituto de la China Oriental. Debido a la gran superficie que esta planteaba, los diferentes horarios de uso y distancias físicas, el diseño de la Sede se complicó, pero finalmente se entregó a última hora y fue aprobado para su construcción. Las obras comenzaron en el 2004 y finalizaron en 2012, aunque con el motivo de las Olimpiadas de Beijing la Sede fue inaugurada en 2008 por el Presidente. Imagen 110. Fotografía Proceso constructivo de la Sede de la CCTV. Recuperado de https://www.archdaily.co/co/02-159363/sede-de-cctv- oma ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 81  TIPOLOGIA Y DISPOSICION El diseño de Oma quiere parecerse a un circuito en bucle para los trabajadores, simulando un circuito cerrado de televisión. El edificio no es asimétrico, tiene infinidades de perspectivas que varían la visual y desafía además, la altura que persiguen los rascacielos. Se trata de un edificio formado por dos torres, que se conectan tanto en las plantas bajas como en las más altas, creando un voladizo perpendicular de 75 metros al oeste y 64 al sur a 162 metros de altura, creando así un edificio cerrado y conectado ‘’en bucle’’ asemejándose a dos torres en Z unidas. Este voladizo cuenta con un museo público de los trabajadores y un mirador de la ciudad. Imagen 111. Mirador público desde planta 42. Recuperado de https://www.archdaily.co/co/02-159363/sede-de-cctv-oma Ha de destacarse también que en este diseño, no solo se tiene en cuenta el edificio y su interior, se crea un área de convivencia, transporte y medioambiente en el entorno de la Sede, donde se realizan espectáculos públicos, zonas de rodaje y estudios de producción, actividades directamente relacionadas con la Sede de Televisión. Imagen 112. Zonas de la Sede de la CCTV de China y espacio público en planta de suelo. OMA / REM KOOLHAAS (2014) CCTV HEADQUARTERS BUILDING. El edificio CCTV Headquarters en Beijing, China en todo su esplendor.  FORMALIDAD Y FUNCIONALIDAD Las dos torres de la Sede se alzan de forma inclinada sobre la vertical hasta llegar a 234 y 210 metros de altura formando en su centro un hueco abierto. Existen dos formas de plantas muy diferentes, en forma de ‘’L’’ por donde se conectan las torres, y en forma cuadrada, que corresponde a las mismas torres. También es importante comentar las plantas subterráneas del edificio, que alojan los aparcamientos de los trabajadores y aparcamiento público. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 82 En el interior de estas torres, se realizan varias actividades, que a causa del tamaño del edificio, son un alto número de actividades relacionadas con la Televisión distribuidas por todo el edificio. Principalmente en el edificio se desarrollan, estudios de televisión, oficinas e instalaciones de radiodifusión y producción. La torre más baja, centra su uso en la redacción de noticias, mientras que la más alta, se dedica a la vez a varias empresas. La zona de unión superior de las torres, cumple con varias funciones, en esta zona se encuentra el área administrativa, y los miradores, uno público, y uno de zona VIP, que se conectan con el exterior del edificio a través de los núcleos de comunicación. En las plantas inferiores de la Sede, existe una zona de Castings y otra de Programa de producción, en planta baja, un área de diversión. También, de forma distribuida por todo el edificio, zonas de comedores y de vestíbulo. En las imágenes de la derecha, se pueden apreciar las distintas conexiones de comunicación de cada una de las actividades. El espacio público de circulación en primer lugar, las zonas del estudio de grabación, y por último la zona de marketing. Imágenes 113. Esquemas de comunicación y zonas del edificio. Carro C, Cross O, Duan X, Gibbons C, Ho G, Kwok M, Lawson R, Lee A, Luong A, McGowan R, Pope C, (2005) The Arup Journal. “CCTV Headquarters, Beijing, China: Structural engineering design and approvals” ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 83  SUJECCIÓN Y ESTRUCTURA. Dada la zona en la que se encuentra la sede de la Televisión China, y que no cumplía con las normativas para una correcta estabilidad estructural frente al sismo, se realizó un diseño técnico con métodos básicos y modernos para que el edificio en su conjunto y dimensiones, obtuviese una estabilidad estructural ante acciones sísmicas lineales y no lineales. El equipo de expertos encargado de diseñar la estructura del edificio, determinó que la única manera de entregar la forma arquitectónica deseada de la Sede de la CCTV, era mediante un tubo externo continuo, y una estructura diagonalizada o diagrid. Este sistema podría resistir las enormes fuerzas generadas por la forma estirada e inclinada, así mismo y el viento. Este "tubo" se forma sujetando completamente todos los lados de la fachada y los planos de arriostramiento son continuos a través del volumen del edificio con el fin de reforzar y endurecer las esquinas. El sistema de tubos es ideal para tratar con la naturaleza e intensidad de carga permanente y temporal. Es una estructura versátil y eficiente, que puede hacer un puente en la flexión y la torsión entre las torres, proporcionan suficiente resistencia y rigidez para transmitir los esfuerzos de las cargas a la base de las torres hasta la cimentación. La estructura continua del tubo, posee un patrón de base regular de acero perimetral y hormigón armado y se rigidiza mediante tubos diagonales de acero. Imagen 114. Estructura del edificio. Recuperado de: https://es.wikiarquitectura.com/edificio/sede-de-la-cctv/#cctv-8 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 84 Para poder asegurar esta estructura de su propio peso y de las acciones verticales, se utiliza una envolvente en el edificio que se opondrá a la fuerzas de la gravedad y fuerzas laterales mediante rejillas diagonales (diagrid). Exteriormente, puede apreciarse la colocación de los tubos verticales, que poseen el mismo ancho, pero varían según la carga que soportan, y la de los tubos diagonales que tienen las mismas dimensiones, de 1 m x 60 cm. Desde el exterior puede apreciarse la dirección de las cargas y su composición estructural. Estas se conectan mediante abrazaderas continuando así el descenso de la carga a través de los distintos niveles. Los cálculos que se estimaron para diseñar la cimentación, se efectuaron utilizando varios programas, hojas de cálculo y técnicas, asegurando así mediante distintas pruebas que los cimientos de la Sede soportarían el peso de la estructura, la inclinación de las torres y las cargas que afectan al edificio. Cuando todas las pilas coincidieron dentro de las capacidades que estaban permitidas, se decidió realizar, lo que al final acabó siendo, una cimentación flotante de 100x100x7.5m soportada sobre pilotes de 52m de longitud y 1.2m de diámetro cada 5m. ‘’Los criterios para este diseño basado en el rendimiento son más allá de los que usualmente se aplican a tales edificios en China, y fueron establecidos por el equipo de diseño de Arup en consulta con el panel de expertos para reflejar la importancia del edificio tanto para el cliente como para El gobierno chino. La cualitativa básica. Los objetivos de desempeño fueron: • Ningún daño estructural cuando se somete a un nivel 1 terremoto con un promedio de tiempo de recuperación. 50 años (63% de probabilidad de superación en 50 años) • Daño estructural reparable cuando se somete a un terremoto de nivel 2 con un promedio de período de 475 años (10% de probabilidad de superación en 50 años) • Daño estructural severo permitido pero colapso se previene cuando se somete a un nivel 3. Terremoto con un promedio de tiempo de recuperación. 2500 años (2% de probabilidad de superación en 50 años)’’ - Carro C, Cross O, Duan X, Gibbons C, Ho G, Kwok M, Lawson R, Lee A, Luong A, McGowan R, Pope C, (2005) The Arup Journal. “CCTV Headquarters, Beijing, China: Structural engineering design and approvals” Al igual que las Torres Kio, la estructura exterior de acero hace de envolvente creando visualmente una estructura inclinada, pero en su interior, se encuentran los núcleos de comunicación en cada torre, que crean la verticalidad en cada uno de los niveles. Sin un elemento vertical que conectase la base hasta la coronación de la Sede, sería necesario realizar distintos puntos de comunicación, y afectaría a la estabilidad del edificio. Este elemento vertical es clave a la hora de ejecutar edificios en altura inclinados, ya que facilitan la comunicación y fortalece la esbeltez. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 85 Como se ha mencionado anteriormente, este edificio se une en la parte superior, mediante la prolongación de las torres de forma horizontal, y para asegurar la estructura de cualquier acción, se realizan refuerzos en las uniones de las prolongaciones, para garantizar su estabilidad. Imágenes 115. Construcción de las prolongaciones de las torres de forma horizontal. Carro C, Cross O, Duan X, Gibbons C, Ho G, Kwok M, Lawson R, Lee A, Luong A, McGowan R, Pope C, (2005) The Arup Journal. “CCTV Headquarters, Beijing, China: Structural engineering design and approvals” Imágenes 116. Construcción de las prolongaciones de las torres de forma horizontal. Recuperado de: http://elplanzarquitectura.blogspot.com/2012/05/oma-sede-central-de-la- television-china.html Además de los tubos exteriores de la estructura, “existen pilares interiores que habrán de hacer su aparición a partir de una determinada altura y que sí continuarán hasta las cotas más altas. Para resolver la necesaria incorporación de estos últimos, se disponen grandes vigas intermedias entre el núcleo y el tubo exterior cuya función es la de soportar estos pilares y transmitir la carga gravitatoria que reciben al núcleo y al propio tubo exterior. Por último, el cuerpo suspendido, envuelto por el tubo estructural, cuenta además con una base igualmente de transferencia de cargas que soporta los pilares intermedios que se disponen en el interior del volumen. Se trata de una base bidireccional de dos plantas de altura”- Tal y como menciona Cámara Pérez, M. (2011). Los nuevos tipos estructurales para el siglo XXI. (Tesis Doctoral Inédita). Universidad de Sevilla, Sevilla. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 92 Imagen 124. Alzado norte de la Sede de la CCTV de China. Recuperado de: https://www.archdaily.co/co/02-159363/sede-de-cctv- oma/1337357662-looking-up-666x1000 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 93 Imagen 125. Alzado sur de la Sede de la CCTV de China. Recuperado de: https://www.archdaily.co/co/02-159363/sede-de-cctv- oma/1337357662-looking-up-666x1000 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 94 Imagen 126. Alzado este de la Sede de la CCTV de China. Recuperado de: https://www.archdaily.co/co/02-159363/sede-de-cctv- oma/1337357662-looking-up-666x1000 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 95 Imagen 127. Alzado oeste de la Sede de la CCTV de China. Recuperado de: https://www.archdaily.co/co/02-159363/sede-de-cctv- oma/1337357662-looking-up-666x1000 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 96 Imagen 128. Sección A-A’ del alzado norte de la Sede de la CCTV de China. Recuperado de: https://www.archdaily.co/co/02-159363/sedede-cctv-oma/1337357662-looking-up-666x1000 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 97 Imagen 129. Sección B-B’ del alzado sur de la Sede de la CCTV de China. Recuperado de: https://www.archdaily.co/co/02-159363/sede-de- cctv-oma/1337357662-looking-up-666x1000 ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 98  ALZADOS Y VOLUMETRÍA ESTRUCTURAL Al igual que las Torres Kio, para poder comprender de forma la estructura de la Sede de la CCTV, se realizan una serie de esquemas según los elementos que la componen. En estos esquemas se podrán diferenciar las distintas inclinaciones de los pilares, adoptándose a su colocación en fachada, y la estructura exterior diagonalizada, que se realiza de forma irregular en el edificio. Imagen 130. Análisis de la estructura de la Sede de la CCTV de China. Pilares y forjados. Elaboración propia. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 99 Imagen 131. Análisis de la estructura de la Sede de la CCTV de China. Diagonalización de la estructura. Elaboración propia. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 100 Imagen 132. Análisis de la estructura de la Sede de la CCTV de China. Estructura completa. Elaboración propia. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 101 En la siguiente imagen, se pueden observar los mismos datos reflejados en los esquemas anteriores pero en volumetría. Primero un esquema de los elementos verticales, segundo de los elementos diagonalizados, y por último la estructura al completo. Imagen 133. Análisis de la estructura de la Sede de la CCTV de China. Estructura completa. Elaboración propia. En la siguiente imagen, se puede observar otro tipo de gráfico, pero que tiene relación con lo analizado anteriormente, ya que se trata de la tipología de pilares utilizados en la estructura exterior de la sede, de forma que se optimice, desde pilares simples en H, hasta embebidos en hormigón. Imagen 134. Tipología de pilares empleados en el tubo exterior. Recuperado de: Cámara Pérez, M. (2011). Los nuevos tipos estructurales para el siglo XXI. (Tesis Doctoral Inédita). Universidad de Sevilla, Sevilla. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 108  Nuevas vías de investigación. A partir de lo estudiado en este trabajo, pueden proponerse diferentes vías de estudio para seguir ampliando los conocimientos en relación a este tema, o para complementar el análisis. Estos caminos son: - Estudiar nuevos sistemas estructurales. Aunque la inclinación de los edificios en altura es algo novedoso en la arquitectura. Los edificios en altura verticales ya utilizaban esta tipología estructural, por lo que, en lo que a estructura se refiere, se puede plantear un nuevo diseño que favorezca a la estabilidad de los edificios y no sea necesario tantos elementos para soportar el edificio. - Se podrá realizar un análisis de la modificación de la estructura de los casos de estudio, realizando esquemas estructurales del comportamiento de los edificios frente a las acciones soportadas. - Realizar el cálculo de las estructuras mediante programas actuales, para mejorar las estructuras, y realizar comprobaciones de los materiales utilizados en las estructuras inclinadas. También analizar los cambios producidos en las estructuras, modificando los materiales empleados. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE EDIFICIOS INCLINADOS EN ALTURA 109 - 9. BIBLIOGRAFÍA 1. Ábalos, I. y Herreros, J., 1989, Arquitectura Viva, Junio 1989. Poner capitulo y revista abajo 2. Cobreros, M. A. 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