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El Capital Gate: La Torre Inclinada que Desafía la GravedadCarlota Arias SchicklerMetal Actual

Foto: nationalpostnews.files.wordpress.com

Está sustentada sobre 490 pilotes de concreto reforzado, taladrados hasta 30 m de profundidad.

El Capital Gate desafía las leyes de la gravedad al ser capaz de mantenerse en pie aún con 18 grados de inclinación, gracias a las técnicas vanguardistas utilizadas para su construcción, muchas de ellas nunca antes empleadas en un rascacielos.

En un lugar donde la arquitectura extrema es la regla emerge el Capital Gate, cerca al Centro de Exhibición Nacional de Abu Dhabi en Emiratos Árabes Unidos. Este edificio, ideado por Abu Dhabi National Exhibitions Company (Adnec), se construyó entre 2007 y 2010 y consta de 35 pisos, en los que cada nivel posee una for-ma diferente, con propósitos comerciales mixtos.

Del piso dos al 16 es un espacio de oficinas y del 18 en adelante es un hotel cinco estrellas de la cadena de ho-teles Hyatt; adicionalmente, la estructura cuenta con una piscina suspendida a 80 metros de altura.

Con una inversión de US$231 millones, 160 metros de al-tura y 13.200 toneladas de acero estructural utilizado, la torre desafía la gravedad al tener una inclinación de 18

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grados, a partir del décimo segundo piso; esto le valió el reconocimiento, en 2010, del Guinness Record, al ser “el edificio más inclinado del mun-do”, superando a las Torres Kio en Madrid y a la Torre de Pisa en Italia.

La sofisticada ingeniería estructural de acero de esta torre, hace que la obra sea relevante para el sector de la construcción metálica y la arqui-tectura e ingeniería civil, no ´sólo por la versatilidad y aplicación del acero, sino también por los retos y desafíos superados en materia de di-seño, entre los cuales se destaca el desarrollo de procesos innovadores y pioneros como el primer núcleo pre-arqueado del mundo.

Los CimientosLa estructura, inspirada en las dunas del desierto, esculpidas por el viento y las olas del Golfo Pérsico, fue dise-ñada con una inclinación en forma de espiral asimétrica, lo cual genera un efecto visual según el ángulo de observación y adquiere una aparien-cia diferente. Este diseño implicó numerosos retos que fueron afron-tados con el fin de cumplir los pará-metros de seguridad necesarios para garantizar la integridad de la torre.

Uno de los primeros desafíos para los ingenieros fue la inclinación de la torre, ya que los pisos superiores de la edificación empujan la base de la estructura y crean enormes fuerzas en contra de la edificación. Por esta razón, para hacer frente a las presio-nes gravitacionales, sísmicas y con-diciones climáticas como los fuertes vientos de Abu Dhabi, los cimientos están fundados sobre 490 pilotes taladrados hasta 30 metros de pro-fundidad, que soportan una losa de concreto con una malla de acero de refuerzo de 2.0 m para distribuir las fuerzas de forma pareja y conseguir más resistencia. En total, para la base de la edificación, se vertieron más de 6.000 m3 de concreto.

Tener fuertes cimientos no es sufi-ciente para mantener la torre incli-nada y en pie, en este sentido, las técnicas convencionales para sopor-tar cargas fueron descartadas, ya que la fuerza de la parte saliente de la edificación hace que el concreto propenda a desgarrarse y aumenta el riesgo de derrumbamiento de la estructura. Por lo que, el equipo de ingenieros y arquitectos idearon una creativa y revolucionaria solución: la construcción de un núcleo central con una inclinación proporcional-mente opuesta a la estructura.

Datos Generales

Altura 160 metros

Grados de inclina-ción 18

Número de pisos 35

Pisos de ofi cina Pisos 2-16

Pisos de Hotel Pisos 18 - 35

Pisos de Planta 1 y 17

Área total construida 53.000 metros cuadrados

Área aproximada de ofi cinas 15.000 metros cuadrados

Área total hotel 25.050 metros cuadrados

Número de vigas utilizadas 23.000

Nodos utilizados 44.000

Total de concreto utilizado en los cimientos

7.000 metros cúbicos

Total del acero utili-zado en la estructura 21.500 toneladas

Total de concreto de refuerzo utilizado 15.000 metros cúbicos

Número de placas de acero estructural de Diagrids, vigas y columnas.

8.500

Tamaño de la fachada 23.000 m2

Total de paneles de vidrio utilizados 12.500

Total de vidrio utili-zado en la fachada 21.000 metros cuadrados

Total horas hombre hasta diciembre 31 de 2010

9.73 millones

PropietarioADNEC. en cabeza de Sheikhn Sultan Bin Tahnoon al Nahyan

Arquitecto del proyecto Tony Archibold

Contratista Principal Al Habtoor

DiseñoRobert Mathew. Johnson-Marshall & Partners (RMJM)

1. Núcleo2. Rejillas diagonales de acero 3. Estructura para contrarrestar fuerzas de inclinación 4. Protección solar 5. Hotel Hyatt 6. Ofi cinas7. Atrio.

El Capital Gate hace parte del proyecto denominado Capital Centre, que cuenta con un presupuesto de US$2.2 billones.

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En detalle, el núcleo central fue fa-bricado empleando principios inno-vadores y pioneros de alta ingeniería en la construcción. Fundamentalmen-te, la novedad es la propia curva del núcleo que se dobla en la dirección opuesta a la inclinación del edificio –algo nunca intentado previamen-te–, para soportar las cargas vertica-les y horizontales. De esta forma, a medida que la construcción avanza y la torre crece, el peso natural de la estructura hala el núcleo y lo endere-za, paulatinamente, para que adopte una posición vertical como conse-cuencia de las tensiones exteriores.

Para lograr la construcción del nú-cleo central, fue necesario utilizar una técnica conocida como ‘jump forming’, o moldeado por salto; este proceso consta de una plataforma hidráulica que soporta un molde de 4.0 m de altura, que le da la forma al núcleo. Así las cosas, el jump for-ming permite construir, paso a paso, de forma continua y escalonada, la estructura central. Específicamente, sobre la plataforma hidráulica se instala un molde interior que tiene una densa malla de acero de refuer-zo compuesta por varillas conocidas

como “rebar” y cuya configuración se asemeja a una canasta; es decir, va-rillas corrugadas de acero verticales entrelazadas con otras horizontales.

Esta estructura es rellenada pos-teriormente con concreto vertido durante la noche –pues las altas temperaturas del día en Abu Dha-bi, cercanas a los 50 ºC, secarían el

material rápidamente y posibilita-rían la aparición de grietas y fractu-ras–. Una vez terminado un nivel, el armazón se sujeta a columnas guías y la plataforma se eleva para repetir el proceso; así, uno tras otro, cada 4 m, se ‘funden’ los niveles del núcleo central hasta alcanzar la cima.

Adicionalmente, con el fin de refor-zar la estructura y garantizar su sos-tenibilidad, se lleva a cabo un proce-so de pos-tensión de forma vertical en el núcleo para otorgarle más es-tabilidad y evitar el derrumbamien-to de la estructura como consecuen-cia del peso y la gravedad. Para esta técnica se utilizó, aproximadamen-te, 120.000 metros de cable de acero a lo largo del núcleo, con un peso de 120 toneladas, aproximadamen-te 44 veces el material empleado en la construcción del puente Golden Gate.

Los constructores introdujeron, a través de ductos previamente mol-deados en la pared del núcleo y cada cinco pisos, 146 tendones (cables) de acero de 20 metros de longitud en-trelazados entre sí, para fortalecerlo.

Una vez los cables están dentro del núcleo, a lo largo de los ductos en mención, procedieron a asegurar ambos extremos de los filamentos y los tensionaron individualmente con

La construcción del núcleo, realizada en secciones de 4 pisos, comenzó en abril de 2008 y demoró 10 meses en finalizarse. El soporte central tuvo un desplazamiento de hasta 350 milímetros para adoptar una posición vertical.

Foto: National Geographic Megastructures - The Leaning Tower of Abu Dhabi

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un gato neumático. Después, relle-naron con concreto el interior de los ductos, para sellar el alojamiento de los tendones.

Una vez concluido el núcleo, los pi-sos fueron construidos de forma ver-tical hasta el décimo segundo nivel. A partir de este punto, comienza la inclinación de la estructura, a través del escalonamiento de las placas de los niveles, que varían entre 800 y 1.400 mm con relación al núcleo. Desde del piso número 29 hasta el 35, el rango varía entre 900 y 300 mm con relación a la línea de la fachada.

La FachadaTerminado el esqueleto de la estruc-tura, sobre este, se utiliza un marco que adopta una figura curva y per-mite el montaje de grandes venta-nas panorámicas exteriores.

Los diamantes están compuestos por 18 paneles de vidrio y se instalan en el sistema de rejillas diagonales, también conocido como diagrids. Por su forma, toleran fuertes cargas generadas, distribuyendolas uniformemente por el exterior de la estructura. A su vez, ahorran costos de producción y energéticos, pues reducen el uso de acero de soporte y además permiten crear espacios amplios.

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Foto: www.building.co.uk

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Dichas ventanas tienen forma de paneles triangulares y geometrías tipo diamante, que como un rom-pecabezas tridimensional, encajan y se adaptan a la inclinación de la torre, lo que permite que las fuer-zas se distribuyan individualmente sobre cada panel (ventana). Este sistema puede ser comparado con la cascara del huevo, que aunque delgada y frágil, en la medida en que rodea el contenido del alimen-to, distribuye las fuerzas a través y a lo largo del exterior, haciéndola más resistente. Así, la delgada fa-chada deja más espacio al interior y soporta la carga a través de una red uniforme externa.

Los paneles forman una piel estruc-tural, o malla gigante de 720 rejillas diagonales de acero que, según su tamaño y forma dimensional, pe-san hasta 16 toneladas y conectan con precisión milimétrica las seccio-nes cruciformes adyacentes con la fachada.

Otro de los retos asumidos por los diseñadores, fue conformar una fa-chada resistente y a la vez flexible; es decir, lograr una piel que protegiera de los factores climáticos la estruc-tura y garantizara el movimiento al ritmo del armazón sin desprenderse. Como solución a este desafío, los há-biles constructores utilizaron un tipo de vidrio especial en las ventanas que tiene la capacidad de desplazar-se hasta 20 milímetros.

Hoy día, la fachada cuenta con 26.000 paneles de doble acristala-miento en forma de triángulos, que pueden pivotar en tres direcciones y cubren las complejas superficies geométricas dadas por la estructura.

El diseño del Capital Gate también, incluye una piscina desbordante en el piso 19; una extensión de dos pi-sos que sobresale de la fachada del edificio sin soportes visibles. El peso de la piscina significó otro de los ma-yores retos arquitectónicos pues, so-lamente el agua pesa 150 toneladas. Para ello, los arquitectos incluyeron un refuerzo de 22 puntales de acero,

que transfieren el peso saliente de regreso al edificio y sus conexiones disipan las fuerzas de toda la carga.

Además, ya que a mayor altura e in-clinación, la estructura debe ser más liviana para soportar menos peso. Al interior del edificio, se encuentra un atrio (espacio) de 60 m de altura en forma de pozo iluminado, que per-mite la entrada de luz natural; co-mienza en la base pequeña y se abre como un gran embudo, disminuyen-do las cargas.

El atrio interno, en forma de embu-do, tiene altura de 18 pisos y trans-porta las fuerzas del edificio hasta su base en forma de cuña. Sin embar-go, al estar toda la carga concentra-da en un punto tan pequeño, para evitar que el atrio atraviese la pared del núcleo, el concreto circundante del núcleo está protegido por seis placas de acero de ocho metros de

altura que cubren dos pisos y están apuntaladas y conectadas al núcleo.

No obstante, tener una solución para reducir el peso y minimizar las fuerzas puede llegar a ser un arma de doble filo, porque los pisos sirven para la transferencia de las cargas de las rejillas de acero hacia el núcleo. Al existir un orificio de ese tamaño, las cargas deben encontrar otra for-ma de ser disipadas y como no cuen-tan con un soporte o una estructura para hacerlo puede derrumbarse. Por esta razón, se replicó la estructu-ra utilizada en la fachada de rejillas diagonales al interior del atrio –una técnica innovadora–.

Ahorro EnergéticoAdicionalmente, los ingenieros y di-señadores del Capital Gate, utiliza-ron técnicas innovadoras para hacer

La llamativa ‘splash’ que comienza en el piso 18, crea un efecto de ola que conecta el pasado con el futuro de Abu Dhabi. Su construcción comenzó en enero de 2010.

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Foto: www.skyscrapercity.com

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que la construcción disminuyera el uso de energía, dentro de las ellas están:

• Emplearon un sistema de fachada de doble acristala-miento, que utiliza 7.000 toneladas de acero estruc-tural en dos sistemas romboidales paralelos, lo que tiene como objetivo pre enfriar el aire entre las dos capas de cristales, mantener el interior fresco, elimi-nar los reflejos y mejorar la luminosidad. Esto dismi-nuye el uso de aire acondicionado artificial y reduce el consumo de energía. Los paneles reflejan el azul del cielo y, a su vez, tienen un recubrimiento especial de anti rayos ultravioleta para evitar que penetren directamente en el interior del edificio.

• El Capital Gate tiene también un techo sobresaliente que descansa en medio de varillas de metal y conecta el edificio con la entrada principal. Este ofrece som-bra a los visitantes y disminuye el uso de sistemas de enfriamiento.

• La ‘ola’ es una estructura totalmente independiente al edificio, está hecha de acero inoxidable y se fija a la torre principal con vigas en forma de L; gira alre-dedor de la estructura y tiene como objetivo prote-ger la torre de la luz solar directa, logrando eliminar el 30 por ciento del calor solar antes que llegue al edificio.

• La torre también cuenta con un puente que conecta al Capital Gate con otros edificios aledaños y tiene paneles de sol plegables para producir electricidad.

Actualmente, el Capital Gate es otra prueba de la versatilidad del acero, ya que, a lo largo de su cons-trucción, fue empleado de múltiples formas para cumplir con los requerimientos de diseño. Los mate-riales utilizados en esta megaestructura, a pesar de ser lo suficientemente rígidos para soportar una gran cantidad de peso, alcanzan la eficiencia y flexibilidad estructural con técnicas innovadoras que ahorran cos-tos en la construcción y en energía; cumple con todos los estándares de seguridad y lo protege de presiones gravitacionales, sísmicas y del viento.

Fuentes

• National Geographic Megastructures - The Leaning Tower of Abu Dhabi - www.youtube.com (consultado el 20 de 2012)

• www.capitalgate.ae - www.constructionupdate.com - www.expedia.es - www.scientiaweb.com - www.designbuild-network.com - www.tecnologiaenlaconstruccion.blogspot.com - www.blog.melrom.com