Introducción
Para apoyar la rápida expansión de la Televisión Central de China (CCTV ), en 2002 se puso en marcha un concurso internacional para diseñar el edificio que sería sede central en Beijing. Resultó ganador el estudio de arquitectura OMA de Rem Koolhaas, acompañado por la firma de ingeniería Arup y el Instituto de Diseño de Arquitectura de China Oriental. El diseño estructural de la CCTV planteó muchos desafíos técnicos para el gran equipo internacional que dictó el diseño a través de la colaboración global, trascendiendo husos horarios, distancias físicas, culturas, centros de costos, e incluso un brote de SARS. Finalmente el equipo entregó un diseño complejo a tiempo y obtuvo la aprobación del panel de expertos del Ministerio de Construcción chino.
La sede de CCTV fue inaugurada oficialmente por el Presidente el 1 de enero de 2008, con motivo de las Olimpiadas de Beijing 2008, aunque las obras no fueron terminadas hasta Mayo del 2012. El proyecto comenzó en el 22 de septiembre de 2004, una vez que el diseño fue inspeccionado por expertos chinos, siendo este un emprendimiento del gobierno, como parte de un plan de reurbanización de la capital, centrado en la arquitectura innovadora y funcional, conservando al mismo tiempo, edificios históricos.
El diseño pertenece al arquitecto holandés Rem Koolhaas, y al arquitecto alemán Ole Scheeren, del estudio Office for Metropolitan Architecture(OMA) 2002. Ove Arup fueron los contratistas de ingeniería civil responsables de la estructura, también se encargaron de la seguridad edilicia, realizando análisis de riesgo y diseño de sistemas de seguridad.
Ubicación
La mega-estructura fue construida al pie de la carretera del Tercer Anillo del Este de Beijing, Guanghua Road, China, en un solar de 20 hectáreas, en el nuevo Distrito Central de Negocios Chaoyang, 东三环中路32号 de la capital del país.
El edificio de la CCTV formaba parte de un parque para los medios de comunicación, destinado a crear un paisaje de espectáculos públicos, zonas de rodaje al aire libre y estudios de producción, como una extensión del eje central verde del CBD (Central Business District)
Concepto
Koolhaas imaginó un edificio cuya forma tridimensional ofreciera al personal de CCTV poder realizar las funciones dentro de “un bucle continuo”, aludiendo a un circuito cerrado de televisión, y presentado el comienzo de un desafío de ingeniería.
El nuevo edificio consta de dos altas torres en forma de L, unidas en la cima y en la base en un ángulo que forma un lazo, y que ha sido descrito como una cruz en Z.
Diseñado por OMA como una reinvención de los rascacielos, como un bucle, se comenzó la construcción del edificio en 2004. Con aproximadamente 473, 000m2, la sede de CCTV alberga estudios de televisión, oficinas e instalaciones de radiodifusión y producción. Se trata del mayor proyecto de OMA y su primer edificio importante en China.
Espacios
El edificio desafía la típica búsqueda de altura final que persiguen los rascacielos. Levantándose desde una plataforma común, las dos torres se inclinan la una hacia la otra y se funden en un voladizo perpendicular de 75 metros. El diseño combina todo el proceso del quehacer televisivo, anteriormente disperso en varios lugares de la ciudad, creando un bucle de actividades interconectadas.
Programa
Los 473.000m2 del edificio se dividen de la siguiente manera:
- 64.200m2 administración
- 54.900m2 espacios multi-propósitos
- 65.800m2 nuevas producciones
- 31.800m2 radiodifusión
- 105.400m2 producción programas
- 30.000m2 instalaciones para el personal
- 61.500m2 aparcamiento
- 15.000m2 servicios, además de un hotel, un centro de visitantes y un gran teatro.
Construcción
El edificio principal no es una torre tradicional, sino un bucle de seis secciones horizontales y verticales que abarcan 473.000 m2 de espacio en el suelo, creando una red irregular en la fachada del edificio con un centro abierto. Su construcción se considera un reto estructural, especialmente porque está en una zona sísmica. El voladizo perpendicular se extiende 75m al oeste y 67m al sur.
El edificio fue construido uniendo tres volúmenes que crearon un volumen final único. Con el fin de no bloquear las diferenciales estructurales esta conexión fue programada para realizarse durante la madrugada, cuando el acero de las dos torres ya levantadas se enfriaban y lograban la misma temperatura.
Torres
Torre 1
La torre más alta se eleva 234 mts distribuidos en 54 plantas, con una huella de 40x60m, 2.400m2 y una superficie de suelo de 405,000m².
El vestíbulo principal de 10.000 m2, en la Torre 1, es un atrio que se extiende tres plantas bajo tierra y otras tres sobre el nivel del suelo. Cuenta con una conexión directa a la red de metro de Beijing, y es el lugar de llegada y partida de los 10.000 trabajadores que acuden a la sede de CCTV. Con fácil acceso al vestíbulo, 12 estudios, el más grande de 2.000 m2 realizan la función principal del edificio: hacer TV.
La torre consiste en una serie de secciones horizontales y verticales que la establecen como una estructura atada a la tierra y no como un rascacielos. Esta contendrá la administración, noticias, transmisión, estudios y áreas de producción.
Torre 2
La Torre 2 tiene una altura de 210m distribuidos en 44 plantas y una huella de 40x52m, 2.000m2.
El edificio más pequeño alberga el Centro Cultural De televisión (TVCC). Este dispone de un hotel, un centro de visitantes, un teatro público grande e instalaciones de conferencia y exposiciones con 1500 asientos.
La sede de CCTV permite un grado de acceso público a las instalaciones de producción sin precedentes en los medios de comunicación chinos. Un “Bucle Público” lleva a los visitantes a través del edificio, dejando al descubierto el trabajo diario de los estudios, así como la historia del circuito cerrado de televisión, culminando en el borde del voladizo, con espectaculares vistas hacia el distrito financiero, la Ciudad Prohibida y el resto de Beijing.
Estructura
Estudios sísmicos
Debido a que el diseño sísmico del edificio CCTV quedaba fuera del alcance de las normativas chinas, Arup propuso, desde un primer momento, un enfoque de diseño basado en la técnica, adoptando los primeros principios y métodos más modernos como directrices para lograr un rendimiento conjunto de objetivos en los diferentes niveles de los eventos sísmicos. Se hicieron comprobaciones de diseño explícitas y cuantitativas utilizando análisis sísmicos lineales y no lineales que permitieron verificar el cumplimiento de los tres niveles de diseño sísmico exigido por las autoridades.
Objetivos cualitativos básicos
- Sin daños estructurales cuando se somete a un terremoto de nivel 1 con un período medio de retorno de 50 años.
- Reparación de daños estructurales cuando se somete a un terremoto de nivel 2 con por período medio de retorno de 475 años.
- Aceptados daños estructurales severos pero con previsión de colapso cuando el edificio se somete a un terremoto de nivel 3, por un período medio de retorno de 2500 años.
En el lugar donde se levantó la CCTV los valores de aceleración horizontal del suelo asociados a los tres niveles de diseño para seísmos son el 7,20 y 40% de la gravedad respectivamente. La estructura del edificio fue un desafío para los ingenieros. Ellos tuvieron que diseñar un plan de construcción para las dos torres apoyadas en 60° que se doblan 90° en su parte alta y baja, para encontrarse, formando un lazo continuo.
Las torres fueron construidas en las esquinas diagonales opuestas con una huella de 160 x 160 mts, sobre una base de 45m de altura y 9 plantas, unidas por un podio en forma de ‘L’. En su parte alta fueron co-unidas por un puente en ‘L’ paralelo al podio. Centros delgados de concreto dentro del edificio apoyan los pisos internos. Los sótanos, con 4 niveles llegan hasta los 18m bajo rasante.
Exoesqueleto
Un sistema de exoesqueleto de rejillas diagonales ha sido adoptado sobre las caras externas del edificio para dar una estructura de bucle que se opondrá a la gravedad y cualquier fuerza lateral. La colocación de las columnas y tubos diagonales refleja la distribución de fuerzas en la piel superficial del edificio.
Las columnas de las rejillas diagonales tienen el mismo ancho expuesto, pero la profundidad varía según la carga, mientras que las diagonales son todas vigas de placa de 1m x 60 cm, con la única variación del grosor del acero. El edificio esta diseñado rompiendo los códigos de diseño chinos para tal estructura, pero fue aceptado el sistema al tratarse de un diseño tan innovador.
Fachada
La estructura de la sede de CCTV, y las fuerzas que actúan dentro del edificio, son visibles en su fachada: una red de diagonales que se hace densa en áreas de mayor estrés, más flexible y más abierta en áreas que requieren menos apoyo. La fachada en sí se convierte en una manifestación visual de la estructura del edificio.
La estructura de la fachada híbrida autoportante cuenta con paneles de vidrio de alto rendimiento con una protección solar del 70 %, creando el color gris plateado suave que da al edificio una presencia sorprendentemente sutil en el horizonte de Beijing.
Diseño elástico
Con el patrón de refuerzo estructural determinado a partir del concepto de trabajo inicial, se realizaron una serie completa de verificaciones lineales elásticas, que cubre todas las combinaciones de carga, incluso en el nivel 1 de carga sísmica, para lo cual se utilizaron los análisis de espectro de respuesta modal.
Todos los elementos individuales fueron ampliamente comprobados y verificados el rendimiento global de la construcción. Los elementos seleccionados también fueron evaluados inicialmente bajo un terremoto de nivel 2 para su análisis elástico, garantizando la etasticidad de los elementos clave tales como columnas.
A fin de validar el espectro de respuesta modal multidireccional en el nivel 1, fueron chequeados controles históricos de tiempo, usando registros sísmicos reales y generados artificialmente.
Cimentación
El diseño de las bases requirieron que las cargas aplicadas a la superestructura fueran redistribuidas través del “pilecap”, balsa, para acoplarse a la suficiente cantidad de pilas que proporcionaran la resistencia y rigidez adecuadas. Para validar la propagación de carga al grupo de pila, se utilizó un complejo proceso de análisis iterativo, adoptando un modelo de suelo no lineal.
Las cargas de la superestructura fueron aplicadas a un discreto modelo de sistema de balsa apilada. Varios cientos de combinaciones de cargas direcionales fueron automatizadas en una hoja de cálculo para control GSRaft, iterativo software de análisis de la interacción suelo-estructura no lineal.
Este procedimiento cambió reiteradamente los datos de entrada en respuesta a los resultados del análisis para modelar la redistribución de la carga entre las pilas cuando se alcanzó su carga de trabajo segura. A continuación, el análisis se repitió hasta que los resultados se reunieron y todas las pilas estaban dentro de las capacidades permisibles. El sobre de estos cientos de análisis se utilizó a continuación para diseñar el refuerzo en la propia balsa.
Conexiones
La fuerza de las abrazaderas y las vigas de borde debe ser transferida a través de y en las secciones de la columna con una interrupción mínima para las tensiones ya presentes en la columna . La conexión se forma mediante la sustitución de las bridas de la columna de acero con grandes placas «mariposa «, que pasan a través de la cara de la columna y luego se conectan con las abrazaderas y las vigas de borde. Para simplificar el detalle y la construcción de hormigón alrededor de la sección de acero, no se hace ninguna conexión a la red de columnas.
Las juntas deben funcionar con los tirantes, vigas y columnas como una «fuerte articulación/débil componente”. Las conexiones deben resistir la carga máxima probable que les fue entregada desde las abrazaderas, con un mínimo rendimiento y un grado relativamente bajo de concentración de esfuerzos. Las altas concentraciones de estrés pueden conducir a la rotura de las frágiles soldaduras, bajo cargas sísmicas cíclicas , una causa común de falla en las conexiones observadas después del terremoto de Northridge de 1994 en Los Ángeles.
Dos conexiones, representando las causas típicas y mas graves, fueron modeladas a partir de los dibujos originales de AutoCAD utilizando MSC / NASTRAN , un paquete de análisis de elementos finitos de alta resistencia. Se analizaron los modelos, sometiéndolos a toda la gama de fuerzas que se pueden desarrollar antes de que los apoyos de hebilla o rendimiento para evaluar la magnitud del estrés y el grado de concentración de tensiones en las articulaciones.
A continuación, la forma de la placa mariposa fue adaptada para suavizar las esquinas y muescas hasta que las regiones potenciales de rendimiento se redujeron al mínimo y el grado de concentración de esfuerzos colocados en los niveles normales que se permite en la práctica de ingeniería civil y mecánica.
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