La última torre de gran altura de St. Louis, el edificio de 36 pisos 100 Above The Park, brinda un nuevo elemento arquitectónico a la entrada de la ciudad. Ocho niveles de plantas de piso socavados y apilados, cada uno de cuatro pisos de altura y con la figura de hojas de un árbol, crean una forma a la vez orgánica y moderna.
Autores: David Fields, director senior y líder de diseño residencial en Magnusson Klemencic Associates; Ron Klemencic, chairman y director ejecutivo en Magnusson Klemencic Associates.
Fuente: Structure Magazine
Magnusson Klemencic Associates (MKA) hizo equipo con Studio Gang Architects (SGA) para hacer realidad esta forma no tradicional, utilizando nuevas soluciones de encofrados para conseguir la figura tipo hoja que tiene el edificio. El resultado abraza inmediatamente al lado oeste de Forest Park y brinda una línea de visión directa al Getaway Arch, en el este.
Una forma que refleja el ojo del espectador
Las personas compararon al 100 Above the Park con una corona, con fragmentos de cristal congelado o los muros resplandecientes de un cañón. Estas estéticas, aparentemente contradictorias, se presentan dependiendo de la ubicación donde se encuentre quien vea el edificio y la luz en el cielo.
Tal como lo imaginó el arquitecto, la visión central para la forma del edificio fue crear espacios habitables que fuesen únicos, privados y generosos con las vistas. Los pisos típicos tienen 11 departamentos, en el que cada uno es una unidad de esquina. La proa extendida de los espacios habitables primarios crea la forma general de una hoja del plano de planta.
En vez de resistir esta forma utilizando un diseño convencional de columnas y muros ortogonales, la estructura trabaja con esta geometría, siguiendo el concepto de “venas” en una hoja. La disposición primara de columnas, losa reforzada y tendones postensados se fijó en un ángulo de 130 grados sobre la línea central del edificio. Esto creó líneas primarias de apoyo y rutas de carga que siguen el diseño de las unidades, aprovechando el plano de planta único para fijar puntos clave alrededor del perímetro de la losa.
Estas locaciones, que se encuentran en los puntos estrechos alrededor del borde de la losa, permiten que cada punta vidriada funcione sin columna y al mismo tiempo, maximiza las distancias en voladizo de la losa. Siguiendo esta misma geometría, el muro de corte sur elimina a las unidades orientadas en 130 grados y se endereza brevemente donde los segmentos este y oeste se acoplan sobre el corredor central (figura 2).
La geometría única del edificio también cuestionó la validez de utilizar el ASCE 7, Cargas de diseño mínimas y criterio asociado para edificaciones y otras estructuras, cargas de viento prescriptivas, las que se desarrollaron usando arquetipos regulares y prismáticos. Como resultado, la firma Roman Williams Davies & Irwin Inc. (RWDI) se mantuvo como consultor de viento para el edificio 100 Above the Park, conduciendo estudios sobre las cargas primarias del edificio, las presiones del revestimiento y los efectos “pedestres” (por ejemplo, las presiones del viento y la turbulencia que podrían sentirse regularmente en las terrazas del techo).
Se realizaron ensayos en un túnel de viento utilizando un modelo a escala 1:300 del edificio y de todas las edificaciones significativas que estuviesen ubicadas en un radio de 365 metros, aproximadamente. Tal modelado de proximidad captura los efectos de amortiguamiento o sacudida que pueden resultar del flujo de aire turbulento que se forme alrededor de las estructuras contra el viento. En el caso de la torre 100 Above the Park, los efectos de edificaciones adyacentes fueron bastante menos críticos que la forma del edificio en sí mismo.
Es común en los ensayos en túnel de viento revelar las respuestas a vientos cruzados de las torres de gran altura. Este fenómeno, en el cual el viento sopla en una dirección, provoca un balanceo rítmico en dirección perpendicular. La respuesta a los vientos cruzados puede definir el diseño de cargas gobernante y crear aceleraciones que son inaceptables para los ocupantes del edificio. Cuando una respuesta de este tipo se revela durante el ensayo, los muchos remedios que típicamente se discuten incluyen el remodelar la torre para crear asperezas a lo largo de la fachada para quebrar el efecto estela a lo largo de los costados.
En ese aspecto, 100 Above the Park estuvo varios pasos delante de esta conversación. Los puntos de la hoja en la planta y la terraza en elevación son precisamente las irregularidades del perímetro que el consultor de viento hubiese recomendado para una edificación problemática. Aunque el túnel de viento reveló que las cargas del viento en general eran un 10% más grandes que las cargas prescriptivas de ASCE 7, la respuesta a los vientos cruzados fue prácticamente inexistente, con una carga dominante claramente paralela a la dirección del viento (cargas de arrastre).
Fachada colgante – columnas aserradas
El concepto arquitectónico también incorporó extensas terrazas de techo privadas (figura 3). A diferencia de las torres de departamentos típicas, donde los balcones están apilados de manera repetitiva, cada uno brindando sombra al que está abajo, las terrazas en el edificio 100 Above the Park se encuentran abiertas hacia el cielo. Este es un lujo que se entrega típicamente a las unidades del penthouse. Además, junto a al techo de 1.347 metros cuadrados, existen otras terrazas utilizables con una superficie de más de 2.000 m2, creadas en la parte superior de las pilas escalonadas de cuatro pisos.
Esta forma se creó donde los tres pisos sucesivos se extendieron más lejos de la línea central del edificio que del piso inferior. De esta forma, el cuarto piso regresa a la forma de hoja original y más pequeña, repitiendo el ciclo. Este contratiempo en la parte superior de cada una de las pilas de cuatro pisos de alto se convirtió en un techo adicional alrededor del perímetro completo de la torre, dándole a cada unidad una terraza privada de, aproximadamente, 16 metros cuadrados.
Para acomodar la forma de los niveles socavados, los puntos de soporte alrededor del perímetro del edificio debieron extenderse hacia afuera, junto a la fachada. La relación de la ubicación de la columna con la punta del voladizo de la terraza se mantuvo consistente, gracias al uso de columnas de hormigón aserradas (figura 4).
Mientras que tres caras de estas columnas se mantuvieron verticales y crearon ubicaciones de cierre consistentes dentro de los departamentos, la otra cara se inclina hacia arriba y fuera tanto en la inclinación de cuatro pisos como en el perímetro del edificio. Esta geometría aserrada vertical está presente en todas las 15 columnas de la torre, permitiendo a las puntas de las “venas” de las hojas fijar y soportar estas estructuras a medida que crecen y se encogen.
Transferencia de media torre
El espacio del proyecto, relativamente confinado, con un promedio de 40 metros aproximadamente de este a oeste, necesitó estacionamientos y circulación vehicular para residir parcialmente bajo la torre. Un piso a nivel de calle se completó con tiendas, vestíbulo y el espacio trasero se coronó con un modesto estacionamiento de cinco pisos en rampa de pendiente para 250 vehículos.
En ese sentido, el estacionamiento es más eficiente cuando se distribuye en un patrón ortogonal. Un marco de cuadrícula, de 8,5 por 18 metros, permite colocar tres puestos a cada lado de un pasillo central. Sin embargo, el diseño del marco tipo la hoja y su “vena” de los 32 niveles residenciales superiores ciertamente no se ajusta a ese ideal de estacionamiento.
Las restricciones de zonificación limitaron la altura del podio más ancho del edificio a sólo seis pisos. Esto significó que la eficiencia óptima del estacionamiento necesitó establecerse para satisfacer los requerimientos de estacionamiento del proyecto. La solución estructural fue que cada columna de la torre en el lado este del proyecto sobre el pasillo de acceso al podio (Figura 5).
Siete vigas de transferencia de hormigón soportan a siete columnas de la torre, y la más grande de estas mide 1,5 metros de ancho y tiene 2,1 metros de profundidad sobre vanos de hasta 10 metros. Esta red de vigas le brinda a la torre fuerzas de columna vertical tan grandes como de 4.900 kips finales, las que se distribuyen en nueve columnas de podio, el núcleo central y el muro de corte sur. El espacio resultante a continuación está libre y despejado para un estacionamiento optimizado.
Roca de calidad… ¿Pero dónde?
El sitio del proyecto se ubica sobre piedra caliza kárstica, que tiene la característica de ser altamente variable en geometría, incluyendo cambios como una abrupta elevación y el potencial de desarrollar vacíos. El ingeniero geotécnico del proyecto, Geotechnology Inc., basó sus recomendaciones en perforaciones con barrena que alcanzaron un punto de rechazo a una profundidad que varió entre los 17 y 22 metros bajo la superficie del suelo. Las muestras de roca indicaron que el valor de la Densidad de Calidad de la Roca (RQD, en sus siglas en inglés) era tan alto como 97% para caliza de alta calidad, generalmente conocida como roca blanda.
Debido a la incertidumbre del perfil del lecho rocoso en todo el sitio, como también, la ocurrencia menor de una capa superior erosionada de menor capacitada, las recomendaciones preliminares fueron que el edificio completo estuviese apoyado sobre pilotes perforados con elevaciones de punta de entre 19,8 y 23 metros sobre la superficie del suelo.
La intención de estas recomendaciones era tener el mejor estimado de las condiciones subrasantes actuales, con la verificación a ocurrir antes de colocar los elementos de fundación profundos. En cada uno de los 57 pilotes perforados, se perforaron agujeros de prueba lo más cercanos posibles de la línea de centro de la ubicación de los pilares, extendiéndose dos diámetros de pilares por debajo de la elevación de la punta para verificar la ausencia de vacíos.
Al ensayar el material extraído durante este programa de prueba, se verificó que el valor de carga final fue de 80 ksf y que los valores aproximados de la fricción lateras fueron de 5 ksf, los que podían usarse de manera confiable.
El diseño final de la fundación no podía completarse sin realizar los programas de prueba y ensayo. En muchas instancias, las recomendaciones preliminares cubrieron adecuadamente la variabilidad de la piedra caliza. Sin embargo, en casos puntuales, pilotes de hormigón de 2,7 metros de diámetro para ser tuvieron que conectarse hasta 4,5 metros en la piedra caliza para lograr la capacidad prevista.
Resumen
La torre 100 Above the Park encarna geometrías exteriores y espacios residenciales interiores que nunca se habían creado antes. El marco de hormigón, escondido dentro y bajo esta nueva gema para la ciudad de St. Louis, desafía la manera en que una edificación residencial puede adquirir su forma, diseño y, finalmente, construirse.
Sin alejarse de una paleta estándar de elementos estructurales de una torre de hormigón de gran altura -losas planas, muros de corte (parciales) columnas rectangulares y pilotes excavados- el edificio 100 Above the Park cumple con su objetivo de sumergir a sus residentes en las copas del Forest Park, al mismo tiempo que crea una expansión icónica en la zona oeste del paisaje de St. Louis.
