Download 1.12. Una introducción general a las estructuras de los edificios de

1.12. Una introducción general a las estructuras de los edificios de gran altura.
• Si bien todos los temas que tienen que ver con las acciones y las estructuras que soportan los
edificios de gran altura se desarrollan posteriormente, este primer capítulo de carácter general
introductorio quedaría incompleto, sino esbozará un marco general previo sobre los modelos básicos
estructurales que han permitido construir esta tipología de edificios a lo largo de su breve historia.
Con este marco esperamos poder situar al lector en una posición que le permita adentrarse más
fácilmente en los temas específicos y concretos de la problemática estructural de los rascacielos que
se exponen en los capítulos siguientes, teniendo de ellos previamente una visión general que le
permita hacerlo más cómodamente.
Las estructuras básicas verticales de los primeros edificios de cierta altura, al no disponerse de
nada alternativo mejor, fueron los tradicionales muros de carga que se construían ensanchando sus
espesores a medida que el número de pisos se iba incrementando, siguiendo reglas más o menos
empíricas que parecían proporcionar buenos resultados, aunque sumamente costosos,
especialmente por la superficie útil que ocupan en las plantas.
En la construcción histórica, tradicional y cotidiana, la solución de los muros de carga estructurales
era la más barata, simple y funcional, al mismo tiempo que la más sólida y durable.
La durabilidad y seguridad de los muros de carga tenían poco que ver con problemas de
resistencia y sí mucho que ver con aspectos relacionados con la estabilidad; es decir, con sus
esbelteces. Para que los muros portantes funcionaran correctamente en el tiempo, pudiéndose elevar
simultáneamente en altura, el Código de la Construcción de New-York en 1892 proponía unas reglas
de diseño para los muros de carga y los muros divisorios, previendo que pudieran servir para
construir edificios con la nada despreciable altura de unas 20 plantas.
Fig. 1.93. Reglas de diseño recomendadas para la construcción de muros de carga en Nueva York en 1892.
Fig. 1.94. Reglas de diseño recomendadas para los espesores de los muros divisorios de los edificios
propuestas por el Código de la Construcción de Nueva York en 1892.
Al industrializarse la fabricación de perfiles metálicos, primero de fundición, después de hierro y
finalmente de acero, al mismo tiempo que se introducía a finales del siglo XIX el uso del hormigón
armado en la edificación (tímidamente al principio y masivamente en el siglo XX), se comprende
fácilmente que los muros de carga fueran desapareciendo del mundo de los edificios. Pese a las
grandes cualidades técnicas y estéticas que poseen los muros de carga cuando se diseñan
formalmente de manera apropiada, como demuestran infinidad de las obras construidas con los
mismos a lo largo de la historia de la Arquitectura; sus limitaciones estructurales, su lentitud
constructiva, su coste y la gran superficie útil que ocupan en planta, supuso su ruina frente a los
nuevos materiales y sistemas tecnológicos que irrumpieron en el mundo de la construcción con la
Revolución Industrial.
El último mohicano de los rascacielos construidos con muros de carga fue el edificio Monadnock de
16 plantas construido en Chicago (1891) por el ingeniero J. Root. Los muros de carga construidos
para el Monadnock llegaron a tener el nada despreciable espesor de 1,8 metros.
Fig. 1.95. Edificio Monadnock en Chicago.
Sin embargo, no fue brusca ni repentina la desaparición de los muros de carga en el panorama de
los edificios, existió una etapa intermedia donde coexistieron muros de carga de piedra y ladrillos en
fachadas y núcleos verticales de escaleras, con pilares interiores sometidos exclusivamente a carga
gravitatoria. Los muros de fachadas y del núcleo de escaleras, se encargaban de dar rigidez y
estabilidad al edificio frente a las cargas horizontales, esencialmente las fuerzas de viento; y los
segundos, es decir, los pilares, liberaban funcionalmente los interiores aumentando
considerablemente los espacios útiles disponibles en las distribuciones y, por consiguiente, la utilidad
y versatilidad de las plantas.
La filosofía anteriormente descrita, transformada en un esquema estructural de referencia básico
resuelto con nuevas formas y nuevos materiales capaces de resistir tracciones y compresiones, sigue
aplicándose con profusión en la resolución de las estructuras de los rascacielos. El acero y el
hormigón de alta resistencia (≥ 50 MPa) reemplazan en la actualidad a las piedras y ladrillos,
conformándose con estos materiales las piezas sustitutivas de los tradicionales muros de carga que
bordeaban el perímetro y limitaban los núcleos de comunicación verticales en los edificios. Estas
nuevas piezas verticales o núcleos de rigidez –llamados también en la cultura anglosajona muros de
cortante puesto que tienen la ineludible obligación de resistirlo, al ser el mismo la resultante final de
las fuerzas horizontales– poco han cambiado y evolucionado funcional y conceptualmente en la
historia de la construcción de los edificios de gran altura.
Inicialmente, los primeros pilares y vigas que sustituían a los muros de carga en el interior de los
edificios poco tenían que ver con la configuración de los pórticos actuales y lo que se espera de ellos
como mecanismos resistentes a cargas verticales y horizontales. Básicamente el conjunto de estos
primeros pilares y vigas tenían un comportamiento muy parecido a los esquemas estructurales del
Partenón, muy lejos todavía de poder aportar la rigidez suficiente y necesaria que demandan los
empujes de viento y sismo a las estructuras de los edificios de una cierta altura.
Dentro del contexto histórico de la construcción, a medida que fue perfeccionándose los montajes y
las uniones de vigas y pilares, las estructuras basadas en los mecanismos del pórtico fueron
reemplazando paulatinamente a los muros portantes de piedras y ladrillos hasta hacerlos
desaparecer totalmente, en cuanto los edificios superaban las tres plantas o cuatro plantas.
Bien es verdad que, a título meramente anecdótico, resulta posible y viable en el presente construir
edificios de 20 plantas con muros de carga de 20 cm de espesor, como se ha hecho para satisfacer
en los EE.UU. a la industria de los fabricantes de bloques de hormigón. Estos bloques de hormigón
prensados y huecos se rellenan a su vez también de hormigón y armaduras cuando se convierten en
muros de cortante en los edificios altos, aunque en honor a la verdad, los muros de carga que llevan
estos edificios, nada o muy poco tienen que ver conceptualmente con los viejos muros de carga a los
que se refería el Código de la Construcción neoyorquino de 1892 citado anteriormente.
El libro sobre los rascacielos de David Bennett, de manera muy sencilla y didáctica, nos ilustra y
nos adentra espléndidamente sobre los esquemas estructurales empleados en la construcción de los
rascacielos, a partir de que el mecanismo pórtico fuese puesto a punto de manera práctica e
industrial, junto al ascensor de Otis en Nueva York y Chicago.
Los primeros pórticos estructurales de tipo metálico solían ser de nudos semirrígidos, por lo que
tan sólo podían ser empleados para edificios de escasa esbeltez y alturas limitadas. Además, estos
primeros pórticos necesitaban la rigidización indirecta, aunque no lo pretendieran, de las divisiones de
compartimentación construidas con fábricas de ladrillo en el interior de estos edificios pioneros en las
alturas.
Fig. 1.96. Los edificios entre 10-15 pisos, de escasa esbeltez, pueden ser resueltos con estructuras metálicas
de pórticos con nudos semirrígidos. Ejemplos: Reliance Building - Chicago USA , 1895 (Del libro de David
Bennett y a su lado izquierdo una estructura similar de un edificio del levante español de los años 1960-70.
• Si los pórticos son metálicos y los nudos se resuelven con detalles constructivos que les doten
de la rigidez necesaria para que vigas y pilares tengan un empotramiento eficaz, y siempre y cuando
estemos dispuestos a asumir el coste considerable de acero que de ello se deriva, resulta posible
aplicarlos diseñando las estructuras de edificios que podrían alcanzar las cuarenta plantas, tal y como
sucedió en la primera mitad del siglo XX.
Fig. 1.97. Estructuras metálicas de pórticos con nudos rígidos que, aunque sumamente costosas, podrían ser
empleadas en edificios de hasta cuarenta plantas. Ejemplo: Lever House - New York, 1952. (Del libro de David
Bennett).
• Si nos situamos en el ámbito español, donde las estructuras básicamente se proyectan y
construyen en hormigón armado con vigas planas, el mecanismo pórtico es el habitualmente
empleado en los edificios de viviendas, donde las luces hasta hace muy poco no superaban los seis
metros.
En la actualidad, dado que las luces de los edificios se han incrementado y seguimos empeñados
en emplear las vigas y los forjados planos incluso para luces que ya comienzan a superar los siete
metros, el mecanismo pórtico con estructuras de hormigón armado resulta adecuado para alturas que
no superen las quince plantas. Veinte plantas podría ser la cota superior, el rango máximo de este
sistema estructural de pórticos a un precio razonable, empleando ya en su configuración vigas
descolgadas en los forjados (vigas acusadas en los techos).
Fig. 1.98. Esquema estructural representativo de los empleados en los edificios alicantinos por debajo de las
20 plantas: Forjado reticular + Micropantallas de 1 a 1,5 m de canto.
No obstante, conviene señalar que el concepto de viga plana en el presente, comienza a ser un
término impreciso, puesto que al proyectarse forjados con luces elevadas, los cantos de estas vigas
alcanzan ya valores de cierta entidad (30-35 cm), aproximándose a los cantos de las antiguas vigas
de los inicios del hormigón armado en España. Más bien deberíamos quedarnos con el término de
vigas embebidas en el espesor del forjado sin más adjetivos. Esta cuestión debería matizarse y
resolverse a la hora de aplicar los criterios sísmicos que clasifican las vigas bajo el punto de vista de
su ductilidad. Una viga de 40 x 35 con un forjado de 25 cm de espesor según la actual Norma
Sísmica se considera dúctil, pero la misma viga si forma parte de un forjado de igual espesor, según
la misma Norma ya no lo es, lo cual como poco admite una mínima reflexión.
Refiriéndonos también a España, y para el rango de las alturas que estamos mencionando (10-20
plantas), los forjados planos de tipo reticular con cantos variables entre los 25 y 30 cm empotrados en
pilares ligeramente apantallados, han configurado un modelo estructural muy empleado en los
edificios de tipo residencial, especialmente en toda la zona mediterránea. En este modelo estructural,
el de los forjados reticulares, el mecanismo pórtico de vigas y pilares se encuentra reemplazado por
un mecanismo similar, ampliamente conocido con el nombre de pórticos virtuales; capaces de dar
respuesta a los empujes horizontales razonablemente bien en el rango de alturas inferiores a las 20
plantas.
En las estructuras de pórticos virtuales mencionadas, los pilares deben poseer unas dimensiones
suficientemente amplias y constantes en altura; por ejemplo, manteniendo un lado constante entre 30
y 40 cm y haciendo crecer el lado contrario hasta los 150 cm más o menos.
• Las estructuras esencialmente metálicas resueltas con pórticos construidos con nudos de
escasa rigidez corresponden sustancialmente al primer período de los rascacielos, al período de sus
inicios, el período que dio origen al tan citado estilo de la Escuela de Chicago.
• Los pórticos de nudos rígidos fueron empleados hasta la saciedad durante el desarrollo de los
rascacielos en su segundo período, el periodo historicista, sin analizar su idoneidad, aplicándolos en
unos rangos de alturas donde su rendimiento y eficacia dejaban mucho que desear.
Este segundo período de los rascacielos descrito anteriormente, en nuestra opinión, tal vez sea la
etapa más brillante y llamativa de la historia de los rascacielos, la etapa que dio pie a cimentar su
fama, la leyenda y el esplendor que poseen los mismos; estamos, como ya vimos, ante el período en
el que fueron construidos los míticos edificios WOOLWORTH de Cass Gilbert (1917), el CHRYSLER
proyectado por William Van Alen's (1930), el EMPIRE STATE de la oficina Shere, Lamb & Harmon y
el conjunto urbanístico más emblemático del mundo, el ROCKEFELLER CENTER (1932-1940), fruto
de muchos esfuerzos, pero atribuido formalmente al arquitecto Raymond Hood.
Fig. 1.99. Esquema típico de los nudos rígidos empleados en los pórticos primitivos de los grandes rascacielos
históricos.
• Es en el tercer período de la historia de los rascacielos, el definido por el Estilo Internacional o
Modernismo, cuando las estructuras de éstos comienzan a analizarse con un mayor rigor y en
profundidad. Los esquemas estructurales se racionalizan y se sistematizan situándolos en sus
contextos y en los rangos apropiados a las alturas de los edificios, gracias a los magníficos trabajos
de los ingenieros de SOM (Skidmore, Owings & Merril), sobresaliendo entre ellos la figura de Fazlur
Khan, responsable directo de la Torre Sear y el John Hancock Center en Chicago, y anteriormente M.
Goldsmith.
A F. Khan le debemos los rangos básicos, los esquemas estructurales en los que podemos
situarnos de manera racional en el proyecto de las estructuras de los edificios de gran altura. Estos
esquemas que adjuntamos, son ya un referente ampliamente difundidos y asumidos en las
estructuras de los rascacielos.
Fig. 1.100. Esquemas orientativos de proyectos propuestos por F. Khan.
Gracias a F. Khan podemos afirmar asumiendo errores tolerables, que los edificios con alturas
comprendidas entre las 15 y 40 plantas, pueden ser resueltos con estructuras en las que las acciones
horizontales sean asumidas casi en su totalidad por pantallas o núcleos de rigidez construidos en
hormigón armado, o con celosías metálicas tupidas a base de cruces de San Andrés.
Fig. 1.101. Esquema clásico de estructura resuelta con pantallas y/o núcleos de rigidez construidos casi
siempre en hormigón armado, encargados de absorber los empujes horizontales prácticamente en su totalidad
para edificios entre 15 y 40 pisos por efecto ménsula.
El concepto de la interacción pórtico-pantalla, fue otra de las grandes aportaciones de F.Khan en 1964.
El concepto de interacción pórtico-pantalla abrió nuevas posibilidades para el diseño económico y
eficiente de los edificios de gran altura, incrementando de manera drástica la rigidez al movimiento
horizontal con respecto a la típica estructura aporticada. Hasta que se pudo analizar con mayor
precisión este mecanismo, cuando la altura de los edificios hacía insuficiente el efecto pórtico, la
introducción de cerchas verticales, pantallas y núcleo de rigidez en los mismos, era la solución
adoptada frente a las cargas horizontales asignándoles toda la responsabilidad frente a las mismas,
sin considerar la posible interacción entre ambos sistemas.
Fig. 102. Interacción Pórtico-Pantalla.
En términos simples pude decirse que el pórtico y la pantalla tienden a actuar frente a las cargas
laterales de dos modos distintos: De un modo reticular el primero y en forma de ménsula el segundo.
Pero si los forjados actúan como diafragmas rígidos en su plano, y no cabe la menor duda de que así
parecen hacerlo lo tengamos en cuenta o no, se establece entonces una compatibilidad de
deformaciones, entrando en un mecanismo resistente de conjunto que plantea un problema de
rigideces relativas para averiguar la respuesta parcial del pórtico, de la pantalla y la respuesta global
de ambos sistemas trabajando solidariamente.
En 1964, F. Khan y Sbaronnis publican un artículo donde demostraban que la rigidez de los
edificios de altura aporticadas podría ser drásticamente incrementada introduciendo pantallas sin
apenas incremento de coste; aportando además un paso más, especialmente si las hacían trabajar
en conjunto con los pórticos y no de forma exclusivamente aislada de los mismos, tal y como se venía
haciendo a efectos prácticos de los proyectos, al no disponerse de los medios teóricos suficientes que
permitieran su aplicación conjunta de forma segura.
• Sin dejar de respetar y tener presente el enorme valor intrínseco y referencial que poseen las
aportaciones de los ingenieros americanos en el campo estructural de los edificios de gran altura:
Otto, Goldsmith, F.Khan, Roberson, T.Y.Lin, Le Messurier, etc, resulta obligado advertir que todas
ellas se encuentran inmersas en un contexto sociológico, tecnológico, urbanístico y arquitectónico
muy concreto, y su extrapolación directa a otros contextos, como puede ser el español, no siempre
resultarán ser las más apropiada y económicas, sobre todo si de edificios residenciales se trata.
Los costes económicos materiales, financieros y constructivos, incluso los relacionados con la
filosofía proyectual de los edificios son todavía lo suficientemente diferentes e importantes entre las
diversas partes del mundo, como para que tengan que ser necesariamente considerados en la
adopción de soluciones concretas y específicas en cada lugar y para cada edificios que sea
proyectado.
Fig. 1.103. Una variante estructural de rigidización frente al viento, que ya prácticamente ha sido desplazada
por los núcleos de rigidez de hormigón armado incluso dentro de las propias estructuras metálicas, eran las
pantallas metálicas construidas básicamente con barras formando cruces de San Andrés u otras tringulaciones
apropiadas. Ejemplo: Chicago Civic Center - Chicago - USA, 1965. (Del libro de David Bennett).
• Cuando los edificios sobrepasan los 200 m y se adentra en el territorio de los 400 ±100 m de
altura, los esfuerzos que aparecen en los edificios son ya de tal magnitud, que requieren una
integración total entre la concepción arquitectónica de los mismos y la estructura portante que los
hace posible.
El diseño y la potencia que alcanzan las estructuras en los edificios que superan las cuarenta
plantas son de tal envergadura, que resulta físicamente imposible no contar con ella en el
planteamiento formal y arquitectónico de los mismos.
Las estructuras disponibles para estos grandes rascacielos, de las que hablaremos largo y tendido
en los capítulos siguientes, son conocidas en la literatura técnica con los nombres de: Estructuras
tubo, estructuras tubo dentro de tubo, haz de tubos acoplados, y finalmente no podemos olvidar, las
tan llamativas mega-estructuras espaciales, donde se mezclan los esquemas mencionados
anteriormente con rigidizaciones a base de grandes macro-celosías que se ocultan en el interior de
los edificios, o se exponen a la vista, en sus fachadas, con manifiesta intencionalidad arquitectónica.
Estas estructuras ya no tienen un rango de aplicación claramente definido, ni puede decirse a priori
cuál resulta mejor o peor, dado que se encuentran ligadas al planteamiento formal con el que se ha
concebido arquitectónicamente el edificio.
Fig. 1.104. Megaestructura de celosías espaciales propias de los grandes rascacielos, donde su diseño
formalista pretende emplear a la estructura como su exponente arquitectónico fundamental.
Las estructuras de celosías verticales espaciales resultan intuitivamente fáciles de comprender
como soporte estructural de un edificio, incluso para los no especialistas; sin embargo, la estructura
tubo, de la que se habla tan frecuentemente a raíz de lo sucedido con las “Torres Gemelas”, ya no
resulta una estructura tan evidente y clara, y la misma exige una mínima reflexión sobre su forma de
trabajar y el cómo hacer más eficaz el efecto Virendeel múltiple que desarrollan.
Más adelante se explican metódicamente todos los mecanismos que se mencionan en este
capítulo a modo de introducción genérica, pero también pueden encontrarse en el magnífico libro de
Bungale S. Taranath: Steel, Concrete & Composite Design of Tall Buildings publicado por Mc GrawHill en 1998.
La idea fundamental, la clave en la concepción de un sistema estructural para un edificio de gran
altura, consiste en imaginarlo como una gran ménsula empotrada en el suelo sometida a fuerzas
laterales que la pueden mover en todas las direcciones.
Las fuerzas laterales que actúan de forma inevitable contra el edificio, contra la ménsula, son las
debidas a los vientos que soplarán contra él; y otras fuerzas laterales que podrían actuar, si se
encuentra en zona sísmica, serían sin duda alguna las fuerzas de inercia inducidas por las ondas
sísmicas que hacen temblar el suelo donde se apoya, produciéndole oscilaciones.
Fig. 1.105. Concepto estructural de un edificio alto sometido a la acción del viento.
En ambos casos, los edificios altos se ven sometidos a grandes esfuerzos de cortante y de flexión;
y dependiendo de sus diseños en planta, también pueden experimentar indirectamente incrementos
adicionales de dichos esfuerzos, motivados por las posibles torsiones generalizadas que se producen
en ellos cuando sus centros de respuesta (sus centros de inercia) no coinciden con las resultantes de
los empujes de viento o sismo actuando sobre los mismos.
Fig. 1.106. El edificio debe resistir el esfuerzo cortante; y no deformarse excesivamente frente al mismo (B.S.
Taranath).
Por consiguiente, todo edificio y más si es alto, debe poseer un sistema estructural eficaz para
resistir las fuerzas de cortante, que se ven incrementadas con su altura, variando las mismas
parabólicamente desde su coronación hasta los cimientos donde alcanzan su cenit. De forma
análoga, el sistema estructural del edificio debe enfrentarse a los esfuerzos de flexión generalizada
que sobre él producen las fuerzas antes mencionadas, que se incrementen cuadráticamente con la
altura, debiéndose satisfacer tres requisitos básicos:
a)
El edificio no debe volcar considerándolo en su conjunto como un sólido rígido.
b)
El edificio no debe deformarse más allá de su límite elástico, para que pueda recuperarse
plenamente de los desplazamientos que induzcan las fuerzas laterales que actúen sobre el mismo.
Los movimientos y oscilaciones que experimente el edificio deben ser tolerables para las
personas, sin que por ello sufra su funcionalidad y seguridad. Tradicionalmente lo anterior se viene
consiguiendo en la práctica, asumiendo que las deformaciones máximas en su coronación no
superen valores comprendidos entre H/500 y H/1000.
También por estas exigencias relacionadas con las oscilaciones de los edificios, se están
imponiendo en los edificios de gran altura las estructuras resueltas con hormigones de alta resistencia
(fck>50 MPa), dado que proporcionan a las mismas mayores rigideces, inercias y amortiguaciones
que las estructuras de acero tradicionalmente empleadas en los rascacielos históricos.
En la actualidad, de forma complementaria al proyecto tradicional pasivo de las estructuras, se está
desarrollando una actitud activa, introduciendo en las mismas sistemas de amortiguaciones
dinámicos y reductores de las oscilaciones, especialmente cuando las mismas alcanzan límites
intolerables para las personas y los edificios, como podría suceder en caso de vientos huracanados y
sismos de cierta intensidad. Los sistemas T.M.D. (Tuned Mass Damper) instalados en las cubiertas
de los edificios, que ponen en movimiento mediante controles mecánicos rígidos por unos sensores
especiales masas de cierta importancia (≈ 400 Tm) de manera contraria a como se mueva el edificio,
consiguen retener y minimizar las oscilaciones del edificio a límites tolerables. No obstante la
experiencia real del comportamiento de los T.M.D. es situaciones extremas es muy limitada o
desconocida, empleándose exclusivamente como elementos de seguridad añadidos.
En el Citicorp Center de New York se encuentra instalado uno de ellos y en el John Hancock de
Boston se introdujo uno a posteriori, cuando se pensó equivocadamente que el problema de sus
fachadas era debido a las oscilaciones que inducía el viento en el mismo, cuando en realidad los
cristales saltaban por un problema con los materiales que los sujetaban que al solidarizarse con ellos
impedía totalmente sus movimientos.
Fig. 1.107. Viejo esquema sobre las percepciones de las oscilaciones de los edificios.
c)
Los pilares del edificio deben permanecer intactos tras los fuertes incrementos de compresión
que experimentan los de un lado, y las posibles tracciones que pueden experimentar los del lado
opuesto por el efecto del vuelco, de la flexión generalizada que se produce en los edificios. (Nota:
Bajo la acción de terremotos severos, a los edificios, en general, sólo se les pide que se mantengan
en pie el tiempo suficiente para que no causen víctimas, aunque tengan que ser ampliamente
reparados o demolidos tras los mismos).
Fig. 1.108. Los edificios no deben volcar, romperse, ni experimentar deformaciones intolerables bajo la acción
de las fuerzas laterales. (B.S. Taranath).
De los tres requisitos mencionados, quizás el más sutil y delicado de cumplir sea el c), puesto que
los límites tolerables de las oscilaciones, de la percepción que se tiene de los movimientos y las
vibraciones de los edificios por las personas pueden ser, y de hecho lo son, muy diferentes entre sí.
Unos movimientos excesivos hacen desaparecer la comodidad de los usuarios en los edificios y,
también, pueden provocar serios daños en los elementos no estructurales, tales como fachadas y
compartimentos interiores.
• Para satisfacer las exigencias de funcionalidad y confort expuestas anteriormente con relación
a las oscilaciones, y para resistir los esfuerzos de flexión y cortante, la forma estructural más perfecta
con la que podemos dotar a un edificio de gran altura será aquella que posea una continuidad vertical
localizada idealmente en sus extremos, en los bordes más lejanos de su centro geométrico.
Una especie de chimenea vertical, de torre en hormigón armado con sección circular, cuadrada o
rectangular que contenga en su interior al edificio, podría ser el modelo, la respuesta estructural que
más se aproxime a la perfección ideal de concentrar la materia resistente de la estructura
perimetralmente, lejos del centro geométrico de las plantas de los pisos que, apilados unos sobre
otros, configuren la forma del rascacielos.
Por tanto, la búsqueda de la mejor solución estructural para el edificio requiere tantear esquemas,
sistemas que se aproximen lo más posible al modelo antes mencionado. Teniendo presente lo ya
dicho acerca de que un edificio de gran altura es como una ménsula vertical empotrada en el suelo, el
modelo de su estructura ideal resulta evidente que será aquel en la que todos los pilares del mismo
se encuentran situados en el perímetro de las plantas.
Fig. 1.109. Situación distribuida (a) de pilares y concentrada en los perímetros de la planta (b) de un edificio; y
claramente deberemos decantarnos por la (b).
Así pues, resulta preferible, para soportar empujes laterales en los edificios, la solución (b) de la
Fig. 1.109. a la solución (a) que distribuye los pilares en su planta.
Sin embargo, casi nunca resulta posible resolver plenamente la estructura de un rascacielos con la
solución ideal del tipo (b), y es preciso acudir a soluciones intermedias de compromiso que teniendo
presente la necesaria resistencia a cortante y flexión que debe poseer el mismo, permitan situar los
pilares de modo que sea posible un mayor desarrollo funcional y estético, al mismo tiempo que se
soporten de forma eficaz las cargas gravitatorias interiores que existen en las plantas, para no
castigar los forjados con luces muy elevadas que requieran vigas de un canto excesivo,
penalizándose las alturas libres de los pisos entre sí más de lo debido incordiando el trazado de las
instalaciones que transcurren por los techos.
Para valorar y cuantificar de forma relativa la eficacia mecánica de los sistemas estructurales de los
rascacielos se suelen manejar dos parámetros, el IRF (Índice de Rigidez a la Flexión) y el IRC (Índice
de Rigidez al Cortante). B. S. Taranath nos resume espléndidamente estos conceptos en su libro, y
los explica asignándoles una valoración cuantitativa en los esquemas estructurales básicos más
empleados en los rascacielos se encuentran en la Fig. 110.
Fig. 1.110. Plantas estructurales básicas.
La mayor eficacia posible a flexión la conseguiríamos con una planta cuadrada que concentre la
estructura vertical del edificio en cuatro robustos pilares situados en sus esquinas; es por ello que a
este sistema estructural podríamos asignarle el Índice de Rigidez a Flexión máximo (IRF= 100).
Conceptualmente, el IRF se define como el momento total de inercia de las secciones resistentes de
los soportes verticales con respecto a los ejes centrales de inercia del edificio, considerándolo como
un sistema rígidamente integrado.
Los primeros edificios de gran altura, los grandes e históricos rascacielos como el Empire State
Building, resolvían sus estructuras situando todos sus pilares uniformemente distribuidos en sus
plantas (véase la Fig. 1.109.a. o la Fig. 1.110.b.) perdiendo eficacia en su IRF, que frente al máximo
de 100 bajaba considerablemente y se situaba en torno al valor 33.
Un edificio alto moderno, con plantas libres destinado a servir como contenedor de oficinas, sitúa
casi siempre sus pilares, como ya hemos visto anterirormente en el perímetro de sus plantas, muy
próximos entre sí, a distancias que podrían oscilar entre los 2 y 4 metros, configurando el modelo
estructural conocido con el nombre de ESTRUCTURA TUBO (recuérdese que en las históricas y
desaparecidas Torres Gemelas, edificios emblemáticos de este modelo estructural, los pilares
perimetrales se encontraban separados escasamente un metro entre sí).
Este tipo de solución, al llegar a las plantas bajas del edificio exigen plantear vigas puentes de gran
rigidez, para dar permeabilidades puntuales en las fachadas, a costa de incrementar
considerablemente el tamaño de los soportes de dichas vigas.
Fig. 1.111. Estructura tubo perimetral de hormigón con núcleo de rigidez interior de las Torres Petronas en
Kuala Lampur (Malasia)
Para que estos pilares perimetrales doten de la adecuada rigidez a la estructura, y por tanto al
edificio, deben unirse entre sí a nivel de cada planta mediante vigas de gran canto, con nudos lo más
rígidos posible; de esta forma, es como si intentáramos dotar al edificio de una estructura ideal tipo
cajón o tubular, perforada por los huecos que dejan los pilares y las vigas de gran canto entre sí,
permitiendo la entrada de luz y las comunicaciones del edificio con el exterior, sean éstas de la
naturaleza que sean. No obstante, la tipología de estructura que se consigue de esta forma, siendo
notable y eficaz, está relativamente lejos de comportarse como una sección maciza tubular perfecta,
por culpa del cortante que deforma y distorsiona el mecanismo resistente puro de la flexión como
ménsula vertical.
Fig. 1.112. Torre Sears (Chicago proyectada con una estructura de tubos múltiples (9).
La emblemática Torre Sears de Chicago, uno de los rascacielos más altos del mundo, usa todos
sus pilares como parte de un sistema resistente a las fuerzas laterales en una configuración llamada
HAZ DE TUBOS (Fig. 1.108.d y Fig. 1.112), con un IRF global igual a 33. La Torre Sears llega a
albergar en su base nueve tubos cuyos lados superan los veinte metros.
La Torre Citicorp de Nueva York, que no pudo colocar los pilares en sus esquinas, o al menos es lo
que nos cuentan sus proyectistas para justificar su original diseño (Fig. 1.108.e), tuvo que
conformarse con un índice IRF igual a 31. Si se hubiesen colocado en las esquinas el IRF se hubiese
elevado a 56, lejos del ideal IRF = 100 debido a la presencia de otros pilares en su zona central
necesario para soportar las cargas gravitatorias del interior.
El proyecto de la Torre de Bank of Southwest (Houston-Texas), se aproxima bastante al índice
ideal con un IRF = 63 (Fig. 1.108.g). Los pilares de las esquinas se dividen en dos en este edificio,
bajando su IRF, con el objeto de dotar al edificio de una mayor visibilidad espacial desde el interior de
sus oficinas.
• Si deseásemos mejorar la eficiencia del tubo aporticado intentando hacer trabajar los pilares
como un sistema integrado, con la rigidez plena necesaria cuando su separación se aleja de la
estructura tubo ideal, no basta con las vigas transversales de atado que existen a nivel de cada
planta, puesto que por mucho tamaño que tengan carecen de la rigidez necesaria para lograrlo, y el
mecanismo resistente resulta estar más próximo al pórtico que a la ménsula vertical tipo cajón y, por
ello, su eficiencia mejora notablemente interconectándolos con un sistema efectivo frente al cortante,
como pueden ser las triangulaciones resistente al mismo.
Esto fue lo que motivó a F. Khan el triangular las fachadas cruzando los pilares verticales en el
espléndido edificio John Hancock de Chicago, buscando el conseguir un trabajo más eficaz de los
mismos sin tener que renunciar a la eficiencia de los pilares centrales de las caras de tracción y
compresión, cuando el viento actúa perpendicularmente a las mismas.
Pese a la brillantez formal y estructural de la solución adoptada por F. Khan, conviene advertir de
los graves inconvenientes que pueden producirse por culpa de las dilataciones térmicas en dicha
solución, cuando las piezas resistentes que la configuran se exponen exteriormente a la intemperie
por fuera de las fachadas del edificio.
Las dilataciones térmicas diferenciales que pueden llegar a tener estas piezas exteriores frente a
las que se encuentran en el interior del edificio, básicamente expuestas a una temperatura constante
todo el tiempo, pueden llegar a ser inadmisibles bajo un punto de vista resistente y funcional.
Así por ejemplo en el Bali III de Benidorm hubo que sobrearmar los forjados de los vanos extremos
debido a las dilataciones verticales que presentan las pantallas laterales expuestas a la intemperie,
con relación a las pantallas adyacentes del interior.
En el J. Hancock existe una circulación de agua en el interior de los tubos estructurales de la
fachada, no sólo de cara a protegerlos de un posible incendio, sino también para tener controladas su
dilataciones térmicas diferenciales en unos límites tolerables.
Fig. 1.113. Sistemas resistentes al cortante en los edificios altos: (a) Pantallas macizas, (b) Pantallas de
piezas metálicas trianguladas, (c) Pantallas de piezas metálicas tipo K.
• El sistema ideal frente al cortante es una pantalla o muro sin huecos de tipo alguno, que tenga
un IRC=100 (Fig. 1.113.a). El segundo sistema en eficacia frente al cortante (IRC=62,5, Fig. 1.113.b),
es una pantalla formada a base de piezas diagonales a 45º formando una red, que cuanto más tupida
mejor. Un tercer sistema, menos eficaz que los anteriores porque consume más material, se muestra
en al Fig. 1.113.c. El índice IRC de esta tercera alternativa, depende de la pendiente de las
diagonales y tiene un valor de 31,3 para el ángulo más usual de 45º.
Fig. 1.114. Pórticos básicos y pórticos densos de los sistemas estructurales tipo tubo.
Volviendo al sistema de tubo aligerado, basado en el mecanismo pórtico de gran rigidez sustitutivo
de la sección cajón, el mismo también resulta un buen sistema resistente frente al cortante, con un
IRC dependiendo de los espacios vacíos; es decir, de las proporciones entre la longitud/canto de sus
piezas (pilares y vigas).
Los pórticos de los sistemas estructurales tipo TUBO, con pilares muy próximos, como los
mostrados en la Fig. 1.114.f. y g. usados en las cuatro fachadas de un edificio de planta cuadrada, sin
lugar a dudas tienen una alta rigidez al cortante, y dicha rigidez puede ser del doble, si se trata de
evaluar su eficacia frente a la flexión.
Fig. 1.115. Estructura tubo en Chicago, con viga de gran canto liberando la planta baja de la densidad de
pilares de sus fachadas y esquema típico de las estructuras tubo de estos edificios.
Fig. 1.116. Distribución cualitativa de esfuerzos y desplazamientos en las estructuras aporticadas tubulares.
• Esquemas estructurales similares a los expuestos, más cualitativos que cuantitativos por
mucho que los adornemos de los valores numéricos que los acompañan, ya fueron publicados en
España por el Instituto Eduardo Torroja allá por el año 1977 en su monografía nº 342, firmada por
Luis Daniel Martorano y Fernando Aguirre (fig.1.117).
A poco que elevemos en altura los edificios se constata inevitablemente, que los clásicos pórticos
que había servido para liberar a las plantas de la servidumbre de los muros de carga y de sus
fachadas portantes, volvían a necesitar piezas especiales de un tamaño apropiado que les ayudasen
o los sustituyeran a resistir los empujes laterales de los vientos y los sismos.
Si resulta evidente constatar que son las pantallas las piezas más sencillas y fáciles de añadir a los
esquemas estructurales a base de pórticos para resistir las fuerzas laterales, pudiéndose resolver con
ellas los edificios de altura habitualmente construidos en España, el poder disponer de unos índices
cualitativos sobre la rigidez que poseen las mismas, no cabe duda que puede ser de una valiosa
ayuda para los proyectistas de estos edificios, y es esta la única razón que nos mueve a presentarlos.
Tomando como referencia al Pórtico Tradicional que se le asigna como Rigidez Lateral la unidad, la
monografía citada nos ofrece cuales serían las rigideces que se conseguirían sustituyendo el pórtico
por un conjunto de pantalla de morfologías diversas.
El cuadro de figuras que se adjunta resume las conclusiones obtenidas, asignando los valores de
las rigideces relativas al pórtico a cada uno de los posibles esquemas constructivos con los que
pueden materializarse las pantallas de los edificios.
Fig. 1.117. Rigideces relativas de pantallas con relación a un pórtico de referencia de rigidez unidad (Figura
copiada manualmente de la Monografía 342 del I.E.T.C.C.).
• La mayoría de los edificios construidos en Benidorm se encuentran resueltos con pantallas, y
un escaso número de pilare en aquellas zonas donde las plantas exigen funcionalmente una
permeabilidad circulatoria transversal, que las pantallas opacas limitarían considerablemente.
En el desarrollo constructivo inicial de las ciudades turísticas en los años 60-70 del siglo pasado, lo
que se dio en llamar el boom turístico español, tal vez influenciados por la cultura americana que
resolvía las estructuras de los edificios de altura en acero, propició que fuese éste en vez del
hormigón el material empleado por los arquitectos y constructores locales en los primeros edificios de
altura españoles y el levante español no fue una excepción. Bastó la aparición de la EH-73 y que un
pequeño grupo de ingenieros pusieran a punto los esquemas estructurales de micro-pantallas unidas
con forjados reticulares, auxiliándose de unas pantallas de mayor amplitud para los edificios que
superaban las quince plantas, junto con unos constructores locales que eran capaces de confeccionar
hormigones por encima de los 20 MPa, para que se desterrara hasta la flecha presente de las
estructuras de los edificios residenciales de una cierta altura, el acero.
Las cuantías de acero con la que se resolvían los edificios de 20 ± 5 plantas con estas estructuras
de hormigón, respondían sensiblemente al número de plantas que poseían los mismos expresadas
en Kgs por m².
Un valor orientativo y representativo de las cuantías podríamos estimarlo en torno a los 25 Kg/m².
En las pantallas se consumía una cuantía de hormigón variando entre los 60 – 100 litros/m², con
cuantías de acero variable entre los 6 y 10 Kg/m².
Un ligero aumento de las alturas de los edificios y las luces, junto a la aparición de la EHE.98 y una
aplicación reaccionaria y prepotente de la LOE por parte de las Compañías de Seguro, han
encarecido las estructuras de los edificios de altura residenciales con unas cuantías de acero que
oscilan ya entre los 30 y 40 Kg/m², pese a no haberse detectado daños en estos edificios por causas
atribuibles a un mal comportamiento de sus estructuras frente a las acciones horizontales.
Tal y como se dice, resulta claramente llamativo y sorprendente la ausencia de patologías
estructurales debidas a la acción del viento en estos edificios del levante español, pese a que muchos
de ellos presentan algunas que otras deficiencias notables en el cálculo de sus estructuras, unas
veces por no haber tenido disponibles las herramientas de cálculo necesarias y otras veces por un
claro desconocimiento de sus proyectistas.
Creemos que son dos las razones que justifican la ausencia de daños debidas al viento en los
edificios de altura levantinos.
En primer lugar es muy probable, por no decir casi seguro, que las presiones reales de los vientos
que actúan sobre estos edificios se encuentre muy por debajo de las presiones teóricas que
prescriben las Normas de Viento y que pueden estar sobrevaloradas, cosa que sucede claramente
con las presiones del viento que se deducen de EC-1 cuando se aplican en España.
En segundo lugar, la presencia masiva de los cerramientos y distribuciones interiores a base de
tabiquerías de ladrillo, sin lugar a dudas proporcionan a estos edificios residenciales una rigidez y
seguridad gratuita que lógicamente, no ha sido tenida en cuenta en los cálculos, pero que existir,
existe; se tenga en cuenta o no se tenga en cuenta, distorsionando todos los resultados que pueden
esperarse de un análisis simplista de las estructuras desnudas de las mismas.
Un sencillo tabique del siete introducido mediante unas simples bielas que trabajen exclusivamente
a compresión entre los nudos de un pórtico, reduce sus traslaciones laterales a una tercera parte de
las que resultan cuando se ignora su presencia.
Y finalmente, no está de más decir, que las penalizaciones sísmicas que introducen sobre los
edificios la Norma Sísmica Española, en nuestra opinión, se encuentran absolutamente
desproporcionadas a la actividad sísmica real sumamente moderada que realmente existe en nuestro
país.
1.13. Complementos (Fachadas, Instalaciones, Ascensores, etc)
• No podría acabarse una introducción general sobre rascacielos sin mencionar, aunque sea
superficialmente, algunos aspectos constructivos de los mismos de considerable trascendencia para
su funcionalidad operativa. Los problemas que plantean y los criterios de diseño a considerar en los
acabados y las instalaciones en los edificios de gran altura son múltiples y suplementarios con las
estructuras que los hace posible, aunque puedan considerarse a estas últimas como trascendentales
en la escala de valores en las que pueden ser catalogados dichos problemas.
La superficie útil de estos edificios que de algún modo se desperdicia para alojar las instalaciones y
las vías de comunicación horizontal y vertical que requieren los rascacielos puede variar entre un
15% y un 30%.
Los valores anteriores que, lógicamente se incrementan con la altura, suponen ya de por sí, un
inevitable handicap a la altura de los edificios y serán ellos los que probablemente limiten el techo de
los mismos bajo un prisma puramente de viabilidad económica, al margen de otras consideraciones
más o menos tecnológicas, como podrían ser las estructuras.
Si la superficie realmente útil disponible para los usuarios del edificio no permite financiar
comercialmente a precios razonables los metros cuadrados que necesariamente se desperdician en
los servicios complementarios y los costes constructivos del proyecto, la operación inmobiliaria no
será viable. Posiblemente sean estas y no otras consideraciones de tipo técnico como hemos dicho
anteriormente, las razones últimas por las que los edificios de gran altura no se atreven a superar la
frontera de los 500 metros descaradamente.
• El importante volumen de las instalaciones de todos los tipos y en ritmo creciente que
demandan los edificios para las comunicaciones, los trazados eléctricos y sanitarios, para la
climatización, la seguridad, etc, etc; no sólo necesitan para su ubicación un considerable número de
espacios útiles de las plantas para su alojamiento, sino también una sobrealtura entre las mismas
para que por los suelos y techos puedan distribuirse las redes que las soportan.
Aceptar plantas técnicas específicas para alojar los grupos eléctricos de bombeo, los depósitos de
emergencia, las salas de control de los centros operativos absolutamente imprescindibles en edificios
de esta naturaleza, resultan prácticamente de obligada consideración en los proyectos de los edificios
de altura.
A título meramente de ejemplo, el Hotel Bali III de Benidorm dispone de una planta técnica para los
servicios e instalaciones por cada diez de sus pisos; lo cual permite en la explotación del Hotel,
compartimentar su uso verticalmente reduciendo drásticamente los costes de funcionamiento y
mantenimiento del edificio, para aquellas situaciones en las que el Hotel no consiga llenar sus
habitaciones disponibles.
• Todo lo relacionado con la seguridad de un edificio de gran altura frente al fuego requiere
estudios especiales. Un edificio de gran altura debe poderse enfrentar a un posible incendio de
manera absolutamente autónoma, sin contar con que los mismos puedan ser apagados desde el
exterior por los servicios de Bomberos, puesto que por encima de las 20 plantas más o menos,
resulta imposible hacerlo.
Tiene que ser el propio edificio el que desarrolle y contenga en su interior, todo lo relacionado con
la detección y la contención del fuego en sectorizaciones estancas, para que sea el edificio de forma
autónoma con el personal del servicio, el que consiga apagar el fuego o tenerlo controlado el tiempo
suficiente para que sin riesgos para su estabilidad y las personas, permita a los bomberos apagarlo
desde su interior con los recursos propios del mismo.
Un estudio exhaustivo de las vías de evacuación para estas y otras emergencias debe
establecerse de forma visible en los rascacielos para que puedan utilizarse fácil y cómodamente por
sus usuarios.
Sin embargo, la paranoia generada por los incendios provocados al margen de los que pueden
considerarse accidentales, en modo alguno pueden ser contemplados en el diseño de estos u otros
edificios, o al menos así le creemos nosotros, obviando entrar en una espiral que no tendría final y,
por otra parte, absolutamente ineficaz, puesto que si alguien pretende causar daños materiales y
humanos lo hará de una forma u otra, ya que intentar proteger todos y cada uno de los caminos
donde dichos daños pueden llevarse a efecto resulta imposible, algo así como tratar de ponerles
puertas al campo o intentar secar el mar, sería una tarea inútil, costosa y frustrante.
Fig. 1.118. Esquema básico del transporte vertical colocado en las Petronas Towers (Kuala Lumpur)
• Otro de los aspectos vitales de los edificios de gran altura lo constituye el dimensionamiento
requerido para las comunicaciones verticales de las personas que trabajan y viven en los mismos.
Acertar con un correcto análisis del flujo de las personas que van a utilizar el edificio, especialmente
en los rascacielos multiusos actuales en los que se desarrollan actividades múltiples: residenciales,
comerciales, hoteleras, de oficinas, etc; no es una tarea que pueda resolverse fácilmente. Los
tiempos de espera de los usuarios de los rascacielos en las horas punta para tomar los ascensores
pueden llegar a alcanzar tiempos desesperantes, sobre todo si se encuentran mal dimensionados. El
uso de cabinas dobles, el diseño de plantas o estaciones intercambiadoras (sky lobby), la asignación
de plantas específicas para cada grupo de ascensores junto con sus adecuadas velocidades son los
recursos que habitualmente se usan en la planificación de los ascensores de los grandes rascacielos.
Fig. 1.119. Esquema simplificado de la batería de ascensores de la Millennium Tower (Frankfurt).
La solución al problema de los ascensores pasa inicialmente por situarlos geométrica y
funcionalmente en las plantas tipo de los edificios, teniendo muy presente que su ubicación y las
paredes que los bordean constituyen un espacio ideal para ubicar unos posibles núcleos verticales
resistentes que pueden dotar a los mismos de la necesaria rigidez transversal a los vientos y sismos.
Como la mayoría del rompecabezas que supone la construcción de los grandes rascacielos, todo el
estudio del transporte vertical de personas y servicios ha de plantearse en colaboración directa, como
no podría ser de otra manera, con las casas comerciales especializadas: OTIS, KOME, SCHINDLER,
THYSSEN, etc, que disponen de los conocimientos y la experiencia necesaria en la elaboración de
los planes y de la estrategia necesaria que permita un correcto funcionamiento de los
desplazamientos verticales de las miles de personas que pululan por el interior de estos edificios
singulares. Existen en la actualidad programas de ordenador que ayudan a planificar la batería de
ascensores necesaria, simulando la mayoría de las situaciones posibles y probables que pueden
presentarse en el funcionamiento del rascacielos.
Veamos algunos conceptos básicos habitualmente empleados en el análisis de los ascensores:
Tiempo medio de espera o tiempo medio de intervalo
En Alemania el tiempo medio de espera se utiliza comúnmente para determinar la eficiencia del
ascensor, mientras que en los EE.UU. se utiliza el tiempo medio de intervalo.
El tiempo medio de espera se define como la mitad del tiempo medio de intervalo, mientras que
éste último se define como el periodo medio que transcurre entre dos paradas de ascensor en el
vestíbulo principal durante una “mañana agitada”.
Ambos dos son usados para determinar la calidad del sistema de ascensores. En la literatura
especializada, se dan los siguientes tiempos de intervalo:
-
Edificios de oficinas con prestigio: 20-25 segundos.
-
Otros edificios: 25-30 segundos.
-
Residenciales y Hoteles: 40-100 segundos.
Por otra parte, los tiempos de intervalo en edificios de oficinas se catalogan como:
-
20-25 segundos: Muy bueno.
-
25-30 segundos: Bueno.
-
30-35 segundos: Correcto.
-
35-40 segundos: Adecuado.
-
Más de 40 segundos: Insatisfactorio.
Cabe decir con respecto al usuario, que ambos tiempos son percibidos de manera subjetiva.
Lógicamente, un usuario es capaz de tolerar mayores tiempos de espera (o de intervalo) si el
recinto de espera (vestíbulos, por ejemplo) se encuentra diseñado de manera agradable.
Tiempo perdido en la parada
Se define como la diferencia de tiempo entre un viaje entre dos plantas sin paradas, y otro viaje
entre las mismas plantas con una parada de por medio, incluyendo el tiempo de apertura de puertas
(que suele estar estandarizado en 2 segundos). Este parámetro es de fácil comprobación mediante
un simple cronómetro y resulta un método eficaz basándose en el mismo, de controlar la calidad en
un sistema de ascensores.
En los edificios de altura, es posible alcanzar tiempos perdidos en parada de entre 8 y 10
segundos, dependiendo lógicamente de la velocidad del ascensor.
Velocidad
La velocidad del ascensor se calcula, lógicamente, teniendo en cuenta la altura y el tráfico previsto.
La tabla 1.1 muestra de manera simplificada el efecto de la velocidad en tiempos de viaje para una
aceleración media de 1 m/seg. Como puede verse, usar velocidades altas sólo tiene sentido cuando
la distancia entre paradas es grande, con lo cual puede alcanzarse el pico de velocidad.
Tabla 1. 1.
En Alemania, el ascensor más rápido en edificio de oficinas se encuentra en el Berlín Potsdamer
Platz, con un pico de velocidad de 8,5 m/seg (que se alcanza durante un único segundo en un viaje
de subida). En bajada, la máxima velocidad es 7 m/seg.
Sin embargo, en Japón, las velocidades en algunos ascensores alcanzan los 12,5 seg. Y en el
Taipei Financial Center, están proyectados ascensores de hasta 16,7 m/seg en subida y 10 m/seg en
bajada, siendo la distancia entre paradas en esos ascensores de 370 metros.
Los límites de aceleración y velocidad son impuestos no por la tecnología, sino por los propios
pasajeros, ya que altas aceleraciones (o deceleraciones) son desagradables para el usuario.
Además, velocidades por encima de los 7 m/seg, sobre todo en bajada, pueden conducir a molestos
dolores de oídos debidos al rápido cambio de presión del aire.
En los edificios residenciales de alturas medias, velocidades en torno a los 4 m/seg suelen ser las
normales.
• Para acabar, hemos dejado para el final unos comentarios relativos sobre las pieles
envolventes de los rascacielos, de sus fachadas.
El grado de sofisticación e integración estructural que los cerramientos envolventes de los edificios
de gran altura han alcanzado en la actualidad es de tal nivel, que todo un manual específico ellos
mismos se quedaría corto, simplemente rellenándolos con una descripción superficial de los mismos.
Lejos quedan ya los tiempos de los cerramientos pétreos y de los primitivos acristalamientos
simples malamente protegidos por los brisesoleil de Le Corbusier configurando la piel envolvente de
los viejos rascacielos, dando pie a un sin fin de problemas y a unos costes energéticos sumamente
elevados en su climatización al tratar de mantener un ambiente de confort asumible para sus
inquilinos.
Fig. 1.120. Ventana tipo de un rascacielos en Potsdamer Platz (Berlín) y el montaje de un módulo de fachada
de la Business Tower de Nuremberg.
Hoy día las fachadas de los grandes rascacielos se conciben como un filtro activo más que como
una barrera pasiva frente al exterior.
Los muros cortinas actuales alcanzan unos niveles de complejidad en sus prestaciones, aún los
más simples, que nada o muy poco tienen que ver con las viejas mamparas de cristal empleadas por
Mies en su emblemático edificio Seagram, amargándoseles la vida con ellas a sus usuarios al permitir
un filtrado nulo de los rayos solares a través de las mismas.
Los sistemas modulares y de paneles prefabricados con cámaras de aislamiento acristaladas que
cambian de color térmicamente en función de los rayos solares que inciden sobre los mismos,
teniendo además la posibilidad de ser ensayados estática y dinámicamente a los empujes y
succiones del viento, así como también climáticamente frente a las transferencias térmicas,
radiaciones y condensaciones, no cabe la menor duda que han abierto un campo increíble y de una
tecnología tan sofisticada en su fabricación y montaje, que supone un campo de especialización muy
específico y concreto dentro de los edificios actuales de un cierto nivel, que trasciende a la propia
arquitectura que los concibe y diseña.
Una vez más tienen que ser las casas comerciales las que resuelvan técnicamente los
cerramientos y fachadas de los rascacielos, siguiendo las especificaciones que el Promotor y el
Arquitecto establezcan funcional y estéticamente para las mismas, sin olvidar los requisitos
estructurales que tienen que soportar complementariamente, debido a las solicitaciones inducidas por
el viento y todo el cúmulo de movimientos que a lo largo de su vida experimentarán las mismas:
desde los acortamientos verticales constructivos, a todas las dilataciones y contracciones de origen
térmico.
Los últimos aspectos mencionados deben ser conocidos y asumidos tanto por el arquitecto del
edificio como por los constructores de las fachadas, ya que no todos los cerramientos que pueden
configurarlas son adecuados para soportar los movimientos que pueden llegar a tener las estructuras
que tienen que soportarlos.
Otro de los aspectos a tener en cuenta, en la concepción de las fachadas, son las filtraciones de
aire a través de las mismas inducidas por los fuertes vientos, que pueden perturbar el confort e
imponer unas pérdidas irregulares del aire acondicionado o de calefacción.
El grado de las filtraciones del aire se eleva cuando la fachada está compuesta por módulos con
ventanas practicables; de aquí, que la mayoría de los grandes rascacielos carezcan de las mismas.
También se percibe que los muros cortinas bien ejecutados desde el punto de vista de los ensayos
de filtraciones de aire tienen, lógicamente, una excelente resistencia a la entrada de agua; no
obstante, lo contrario, no es necesariamente cierto.
La filtración de aire a través del muro puede ocasionar otros efectos secundarios en la edificación,
tales como entradas de ruidos o basuras. Incluso se pueden producir efectos sonoros debidos al
viento.