gustalva: Grandes iconos de la arquitectura e ingeniería como nunca antes los habías visto. En construcción.

08 octubre, 2010

¿Te gustaría ver el esqueleto de las Torres Gemelas? ¿Conocer cómo se instalaron las esferas gigantes del Atomium de Bruselas o saber de qué material está hecha la primera Presa de Asuán? ¿Sabes cómo resolvió Jørn Utzon las cubiertas de la Ópera de Sídney? Te invito a recorrer visualmente las entrañas de algunos de los iconos más importantes de la arquitectura e ingeniería de los dos últimos siglos. Fotografías y vídeos ‘al desnudo’ de varios hitos históricos acompañadas de las mejores anécdotas del proceso constructivo. Disfrútalo.

Detalle de los primeros apeos de la estructura de la base. Torre Eiffel. Fuente

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El Atomium de Bruselas.

El Atomium es una fiel reproducción del cristal de hierro atómico pero ampliado 165 mil millones de veces. A pesar de ser una estructura estable en la naturaleza, la escala de este monumento de 103 metros de altura y creado para la Exposición Universal de Bruselas de 1958 por el ingeniero belga André Waterkeyn, hace de su construcción un desafío a la física del equilibrio. La principal preocupación de los ingenieros fue controlar el azote del viento sobre las nueve esferas. Ninguna otra estructura gigante, construida hasta el momento, disponía de un centro de gravedad tan raro, descompensado y peligrosamente alto. El ingeniero M. A. Joukoff concluyó, tras eternos estudios, que el viento no sería demasiado relevante. Las esferas, por su disposición, se protegerían unas a otras de la misma forma que en la estructura molecular de los nueve átomos. Tres estudios para demostrar que no hacían falta estudios. La naturaleza es sabia.

Últimos retoques antes de desmontar las grúas de apoyo.

La original posición del cubo, descansando sobre una de sus esferas y con una diagonal en vertical, fue proyectada fundamentalmente por motivos estéticos y fuente de todos los problemas y desafíos estructurales. Una posición ‘antinatura’ para desafiar a los ingenieros más capaces del momento.

Interesantísimo documental sobre la construcción del Atomium. Sobran las palabras

Las obras comenzaron en enero de 1957. Primero se construyó el tramo más importante del eje central, de 18 metros y 40 toneladas, que soportaría la esfera principal y con más carga lateral de todo el monumento. El problema del levantamiento de la estructura fue compensar todas las cargas simétricamente para evitar someter a esfuerzos independientes e innecesarios -durante la construcción- la estructura central. A pesar de ello, y debido a un problema elemental de equilibrio; tres ‘patas’ laterales y artificiales -o bípodes- se tuvieron que construir para trasmitir las excesivas cargas de las esferas exteriores.

Izquierda: Estructura de acero de uno de los apoyos. Derecha: izado y colocación de las rótulas

Izquierda: Apoyo de uno de los bípodes. Derecha: esfera desnuda con sus 12 costillas

El tubo central -por donde circula el ascensor más rápido de Europa- se levantó, fijado por medio de tirantes de acero, hasta los 103 metros; justo antes de erigir los bípodes que sujetarían las tres esferas del cubo girado. En la esfera central se instaló una plataforma con grúa de 45 metros para subir y colocar cada uno de los doce tubos prefabricados y traídos en camión desde las acerías más importantes de Europa. Tubos de 30 toneladas y 3,3 metros de diámetro que harían de ‘enlace’ entre cada uno de los átomos o esferas. Lo último en cerrarse fue la esfera superior, que albergaría un restaurante panorámico con capacidad para 140 personas. ¿Quieres darte una vuelta virtual?

El número de costillas era el justo para dejar pasar los 3 o los 4 brazos

Izda: Todavía con los brazos de apoyo de obra para las esferas exteriores. Dcha: subiendo una rótula

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Las Torres Gemelas.

En el siglo XVIII, el terreno donde luego descansaría el 11 artificial más famoso de la historia, se encontraba todavía sumergido bajo las aguas del río Hudson. La isla de Manhattan fue ganando metros al agua conforme la especulación capitalista competía por hacerse con los últimos espacios residuales. Millones de toneladas de cascotes, viejos diques y barcos centenarios abandonados, escombraron los cimientos del solar durante varias décadas. Así era de sólida la base del complejo ‘Word Trade Center’.

Instalando el revestimiento de aluminio en la Torre Norte

La construcción de la obra de Minoru Yamasaki fue un desafío desde el principio. Buscando la solidez de un terreno desmembrado por la escombrera. En 1966 se empezó a trabajar en la limpieza del solar. Más de 30 metros de basura en 7 hectáreas hasta llegar a la roca. El principal problema fue asentar las calles y las construcciones colindantes para que el movimiento de cascotes no liberara tensiones en la zona. Se vació una bañera de unos 5’5 kilómetros cuadrados en la que se hincaron 500 pilotes para configurar los cimientos de ambas torres. El gigantesco socavón funcionaba también como una represa de 950 metros de perímetro para contener las aguas del río, que estaban a un nivel superior.

Primeras excavaciones del World Trade Center. Se intuye la posición de las Torres

Nivel 10 de la primera Torre con las cuatro grúas ya instaladas

Lo verdaderamente desafiante de las Torres -de 415 y 417 metros de altura- era su sistema constructivo. Por aquel entonces sólo la Torre Sears de Chicago (hoy Torre Willis) se planteaba como un proyecto más ambicioso en altura. La diferencia era que mientras la Torre Sears se dibujaba como un volumen escalonado, a modo de contrafuertes y más sencillo para luchar contra el viento por su diseño piramidal; las Torres Gemelas eran volúmenes limpios. Un prisma de 63 x 63 x 400 metros de altura que obligaba a pensarse mucho como combatir las fuerzas del viento y el pandeo asociado. Para ello se recurrió a la viga Vierendeel y a un sistema invertido de estructura. Si hasta entonces lo convencional era sujetar ‘de dentro a fuera’ con un núcleo estructural central con todas las instalaciones y plataformas de forjados en voladizo hacia la fachada; Yamasaki y su equipo propusieron lo contrario. Una fachada portante apoyada por un perímetro de columnas a modo de entramado ligero y dinámico que permitiese absorber las cargas laterales producidas por el viento. De fuera a dentro. Un éxito.

Todo ello explica la caída en ‘castillo de naipes’ de la estructura el 11 de Septiembre de 2001. Al romperse la fachada por el impacto de los aviones, la estructura fundamental se debilitó, provocando el colapso primero de las plantas superiores y luego, por el peso, planta a planta de toda la estructura modular. Estos mini colapsos independientes dejaban caer a plomo el forjado completo sobre la planta inferior provocando un nuevo colapso y una evacuación a presión del aire que había entre ambas plantas… a modo de explosión, explicación ésta que desmonta totalmente la conspiración de la ignorancia.

Diversas fases del montaje de la estructura portante de fachada

Los números de la obra dejan claro las proporciones del proyecto. 180 mil toneladas de acero, 5.000 kilómetros de conexiones eléctricas, 55.800 metros cuadrados de vidrio para 43.600 ventanas rodeadas de 200.000 metros cuadrados de aluminio. 250 ascensores expresos y locales para hacer más de 160.000 viajes diarios. A mitad de obra, más de 4.000 personas trabajaban diariamente en la llamada luego ‘zona cero’ . Se instalaron en el eje central de cada torre, 4 descomunales grúas que ascendían conforme crecían las torres y servían para levantar los miles de paneles estructurales de 20 toneladas que cubrían las fachadas.

Colocación de las piezas estructurales de fachada

El 4 de abril de 1973 se inauguraron las torres del Word Trade Center. Una de las notas del discurso afirmaba que la estructura era tan sólida que aguantaría el impacto de un Boeing 707 sin problemas.

1971.En color pueden distinguirse las tres fases de construcción de la fachada. Acero, Aislamiento y Aluminio

La Ópera de Sídney.

Si alguno de los más famosos iconos de la arquitectura del siglo XX se distingue por lo accidentado de su construcción ese es la Casa de la Ópera de Sídney, en Nueva Gales del Sur, Australia. Paradigmático ejemplo de proyecto gafado y polémico, acabó con un gobierno entero, con un presupuesto multiplicado por diez y con la carrera truncada de uno de los arquitectos más prometedores del siglo. Jørn Utzon, premio Pritzker en 2003.

La obras en 1967

Todo nació en 1952 con la convocatoria de un concurso abierto para la creación de la nueva casa de la ópera. Un comité gubernamental, presidido por el Primer Ministro de Nueva Gales del Sur, eligió la península de Bennelong, en el puerto de Sídney, como emplazamiento de lo que sería un icono de la arquitectura mundial. El único edificio del siglo XX nominado en el concurso de las 7 maravillas del mundo.

Pero los problemas ya empezaron con las bases del concurso público. No se exigía un proyecto consecuente o construible, sino un avance de ideas para su desarrollo. Más de 250 proyectos de 30 países fueron presentados en el más importante concurso internacional de la época. El proyecto ganador fue uno insensato, demasiado expresivo y gestual, según palabras del gran Felix Candela. La libreta y los bocetos de un joven danés sorprendieron al jurado, presidido por el reputado Eero Saarinen. Había nacido una estrella… con polémica. Sólo había construido antes unas cuantas unifamiliares en Dinamarca y había ganado algún que otro concurso de ideas, pero el jurado apostó por él.

El 'Podium'. Según Utzon, inspirado en las grandes construcciones Mayas y Aztecas

Los primeros consultores del proyecto llegan a la terrible conclusión de que los dibujos de Utzon eran irrealizables, estructuralmente inviables y físicamente imposibles. La prestigiosa firma de ingeniería Ove Arup, a la cabeza mundial del cálculo de estructuras, estuvo varios meses buscando soluciones y alternativas a la cubierta del proyecto sin llegar a una solución consecuente y económicamente factible. Mientras, el Primer Ministro Cahill, presionaba políticamente para que comenzasen las obras. El 2 de Marzo de 1959 comienzan los trabajos sin la existencia de un proyecto fiable. Segundo gran error.

Detalle de la estructura ligera del interior de las 'conchas'. Abril de 1966

Las prisas obviaron el correspondiente estudio geotécnico, y el terreno devolvió la fragilidad de una isla a sus cimientos. Se tuvo que pilotar prácticamente toda la plataforma de apoyo retrasando la obra varios meses. En 1961 todavía no se había construido más que la gran escalinata de acceso. Las prisas por empezar la obra antes de tiempo obligaron a demoler luego parte de lo empezado, por no ajustarse al proyecto definitivo. Casi 4 años después, se desconocía la solución a adoptar en cubierta. El Primer Ministro y gran valedor de Utzon, muere por esas fechas. El proyecto se tambalea.

Detalles exterior e interior del encofrado de las bóvedas

Y para el rescate del proyecto, ni las mejores consultorías, ni los más avanzados arquitectos tras 4 años de estudios logran aportar soluciones viables. Fue el propio Utzon, en un giro tan sencillo como sorprendente, el que dio con la solución para la cubierta. Ni los arcos parabólicos, ni las cáscaras autoportantes propuestas por Arup. Todo se resuelve con piezas de una misma esfera. Al ser una curvatura constante la construcción es mucho más sencilla que el cálculo independiente de 15 formas parabólicas distintas. Todos los segmentos de las cubiertas serían parte de una esfera de 75 metros. Simplificando los cálculos estructurales. El ingeniero jefe de Arup dimite. El proyecto respira.

Para la ejecución de las cubiertas se construyó una fábrica a menos de 100 metros del solar, de donde salieron los 4000 paneles de la azotea y las 2400 costillas portantes. La etapa de construcción se prolongó 4 años hasta finales de 1967, cuando se comenzó a acometer el interior. A Utzon cada vez le interesa menos el ‘vestido’ de su obra.

1968. Terminada la obra civil comienzan los revestimientos.

Dimitió como dirección facultativa en 1966 por desavenencias con el equipo político del proyecto y el nuevo ministro de Obras Públicas australiano, David Hughes. Todavía hoy, 40 años después de su construcción, nadie sabe con certeza los motivos y discrepancias que hubo entre ambos personajes. La obra la terminaría tutelando el hijo de Utzon, Jan.

La Torre CN de Toronto.

La Torre Nacional de Canadá, con 553,33 metros, es la segunda construcción no sostenida por cables más alta del mundo; sólo por detrás del Burj Khalifa, en Dubai, con 828 metros. Su récord de altura duró 35 años.

Izquierda y Derecha: el fuste de la torre justo antes de levantar la planta de instalaciones. Centro: La Torre hoy

La construcción de la torre de telecomunicaciones surge en 1975 como desafío al Skyline de Toronto. Las quejas por la mala calidad en la señal televisiva se convirtieron en un problema de estado. La Canadian National Railway quería acabar con los problemas de interferencias en las comunicaciones provocadas por el boom económico de los sesenta, que generó la construcción de rascacielos cada vez más altos. Con ello, la compañía lograría situar sus receptores de microondas en el punto más alto de todo América a la vez que fabricaba el mayor icono de la ciudad.

Trabajos de cimentación y relleno del basamento

Los trabajos comenzaron el 6 de febrero de 1973, después de un estudio geológico de más de un año sobre el lugar de asentamiento de la torre, en el Downtown de Toronto. Se retiraron 62.000 toneladas de tierra y pizarra antes de verter una capa de casi 7 metros de hormigón por todo el solar para levantar la cimentación del, por entonces, edificio más alto del planeta. Sólo en el pedestal de cimentación se utilizaron 7.000 metros cúbicos de hormigón reforzado con 700 toneladas de acero.

El problema fundamental de la obra y principio básico para la estabilidad del proyecto era controlar la calidad del hormigón, 80% del material empleado en la torre. Para evitar comprometer la estructura con la heterogeneidad de material, se decidió contratar a un sólo proveedor y hacer controles diarios de cada metro cúbico de engrudo. Eran 53.000 metros cúbicos destinados al ‘fuste’ de la torre. Tres grandes nervios adosados y crecientes mediante un encofrado deslizante que ascendía hidráulicamente. Un novedoso sistema estrenado para la ocasión que sería heredado por miles de obras posteriores.

El abismo. Operario esperando, en la cima de la torre, al helicóptero que trae la antena

Para la construcción de la planta principal, se utilizaron 46 gatos hidráulicos que sujetaban una plataforma provisional colgada desde la punta de la torre. Esta comenzó en agosto de 1974. y terminó con el desmontaje de la grúa que ayudó a subir todo el material desde la punta.

Izquierda: Elevación del fuste en forma de trébol. Derecha: Los trabajos de colocación de la antena

La parte más espectacular de la construcción fue cuando Olga depositó la antena en la cúspide. Olga era el nombre del mayor helicóptero grúa estadounidense -tipo Sikorksy- de la época y el encargado de subir, con varios viajes, cada una de las pesadas piezas de la antena. Pero no era una tarea automática. Una vez situada en las alturas, varios operarios tenían que encajar -a mano- cada una de las piezas en su sitio; trabajando a temperaturas de congelación y en una plataforma minúscula. La operación se prolongó durante 4 semanas.

Colocación de la antena con un helicóptero Sikorksy

La torre está diseñada para aguantar vientos de más de 420 kilómetros/hora y, en condiciones normales, se balancea más de un metro a la altura de su antena. La torre cuenta también con varios récords de altura en construcción y dispone de la escalera metálica más alta construida por el hombre, con 447 metros y 1800 escalones. Sólo se abre por caridad, dos veces al año y en condiciones atléticas, cuesta más de 20 minutos coronarla.

La primera presa de Asuán.

El primer intento de contener las aguas del Nilo para controlar las cosechas y la economía, data del siglo XI cuando el eminente ingeniero iraquí Alhazen fue convocado por el Califa para controlar las inundaciones. Ante la magnitud de la empresa, el ingeniero decidió fingir locura para escabullirse. Acabó con 10 años de arresto domiciliario hasta que murió.

Fotografía de D.S George "Construcción de la presa de Asuán 1899" Obsérvese el tamaño de la mampostería

La primera represa, la llamada ‘Presa Baja’, comenzó a construirse a finales del siglo XIX durante la ocupación británica, con un diseño del ingeniero William Willcocks y bajo la contrata de John Aird & Co. La fase inicial de las obras terminarían en 1902. El proyecto suponía el mayor desafío de ingeniería hidráulica hasta la fecha y nadie estaba seguro de las consecuencias en el ecosistema. El problema era que las crecidas anuales del río siempre han sido impredecibles. Se trataba de construir un sistema para controlar las inundaciones y ofrecer regadío a la parte baja del río Nilo, cuyo crecimiento demográfico hacía insuficiente los recursos disponibles allí hasta entonces.

Primeros avances sobre el Nilo

Construcción de la Presa de Asuán 1890

El principal problema de la construcción era diseñar una presa de gravedad que además pudiera dejar paso a los sedimentos de cada inundación. El Nilo es un río de aguas arcillosas y turbias que transporta grandes cantidades de arena y nutrientes (limo) que se depositan en aguas estancadas. Elevando el nivel de río y deshaciéndose de cualquier obstáculo. Por ello el diseño original de la presa cuenta con gran cantidad de puertas equidistantes que se abren para filtrar las deposiciones. Ello posibilitaba disminuir el empuje del agua y controlar mejor las crecidas. Pero no fue suficiente.

Construcción de los primeros diques.

Construcción de los muelles de ferrocarril necesarios para transportar el inmenso volumen de piedra. 1890

La presa original tiene una longitud de 1900 metros. Toda ella construida con mampostería (sin hormigones ni morteros estructurales). La altura inicial fue de 54 metros pero varió tres veces a lo largo de la historia, por no llegar a evacuar correctamente todos los sedimentos. Hubo dos actualizaciones de altura, en 1907 y en 1933. A la tercera super-crecida se decidió construir otra presa río arriba: La Presa Alta. Pero esa es otra historia.

Construcción de la esclusa principal de la presa

El ‘Tower Bridge’ de Londres.

Durante la segunda mitad del siglo XIX, la única forma de cruzar el Támesis londinense era a través del Puente de Londres (no confundir con el Tower Bridge o Puente de la Torre), un viaducto de 16,5 metros de anchura situado al oeste que daba servicio a todo el tráfico de la ciudad. Conforme crecía la densidad de población de la zona este, crecía la necesidad de dar salida a todos sus flujos.

The Tower Bridge. 1888

En 1876 se configura el ‘Subway Committee’ (Comité especial para el paso subterráneo) para intentar dar una solución al problema y convocar un concurso de ideas. Los condicionantes eran claros: debería ser un icono de la ciudad y también dejar pasar el tráfico marítimo del puerto cercano situado en el ‘Pool of London’.

Más de cincuenta ideas se presentan al comité y tras un fallo polémico y controvertido se decide aprobar el proyecto del hombre de la casa, Horace Jones, el arquitecto municipal de la ciudad. Había nacido el ‘Tower Bridge’.

Trabajando en el 'Tower Bridge'. en 1892. Los pilares a medio revestir

La construcción comienza en abril de 1886 y se prolongaría durante ocho largos años. Casi 500 personas trabajarían en dos turnos durante ese tiempo. El diseño de Jones era un puente de 244 metros de longitud sobre dos apoyos de 65 metros de altura y 70.000 toneladas de hormigón hincados en el lecho del río. Las dos torres se disfrazarían con ropa medieval para convertirse en los faros totémicos de la ciudad. Antes de terminar el proyecto, el arquitecto muere y se decide cambiar el traje medieval de ladrillo por las actuales modernidades neogóticas de John Wolfe-Barry, el antiguo ingeniero jefe de Jones, ahora a los mandos de la dirección facultativa.

Operarios caminando por una de los tirantes de los pilares

11.000 toneladas de acero fundido se utilizaron para cubrir el vano de 61 metros, los marcos, la pasarela superior, los anclajes y los tirantes de ambas torres. Dos planchas de 1000 toneladas pueden elevarse hasta los 83 grados mediante un sistema hidráulico instalado en el interior de ambas torres. En el diseño original, 6 grandes depósitos de agua metida a presión por varias máquinas de vapor, se encargaban de mover el mecanismo. Hoy el agua ha sido reemplazada por aceite y la fuerza del vapor, por la eléctrica.

A punto de coronar el revestimiento de los grandes pilares

Las dos torres se proyectaron con una pasarela peatonal de unión a nivel superior. Su incomodidad residía en el uso de las escaleras para poder acceder a ella. Por lo que tuvo escaso éxito, y la gente acabó pasando en paralelo con los automóviles. Ahora la pasarela es parte del museo del Puente.

En su momento, el Tower Bridge fue el puente levadizo más grande y sofisticado del mundo. Hoy es un icono, hito, seña de identidad y museo de Londinium