Innovaciones estructurales de la Torre Mundial de Lotte

La forma cónica de la torre - con paredes centrales de hormigón inclinadas en el tercio medio del edificio y columnas inclinadas en dos direcciones - crea un ambiente único en cada piso. Ocupando la mayor parte de la torre (desde el nivel inferior hasta el piso 71), los pisos de oficinas y despachos están enmarcados en acero con una cubierta de losa sobre viga, mientras que los pisos del hotel (desde los niveles 87 a 101) son losas planas de hormigón con desniveles. La estructura diagonal en la parte superior del edificio contiene pisos de oficinas, museo y observación de primera calidad, que también están enmarcados en acero con una cubierta de losa sobre viga. La torre se asienta sobre una estera de 6,5 metros de espesor, con pilas que refuerzan el suelo. Estos pilotes no están conectados a la estera, para cumplir con las normas de construcción coreanas. Aunque la forma cónica del edificio llevó a complejidades estructurales desafiantes, fue eficaz para minimizar las cargas de viento.

El sistema primario de carga lateral y gravedad de la torre consiste en ocho megacolumnas de hormigón, paredes centrales de hormigón y una serie de estabilizadores y cerchas de cinturón situadas en los pisos de mecánica, refugio, vestíbulo del cielo y servicios de hotel. Las cerchas de cinturón transfieren la estructura de "linterna" de diagrama a la configuración de columnas de los pisos del hotel, así como las columnas de los pisos del hotel a las megacolumnas de los pisos de oficinas y despachos. Los niveles 5 a 7 están colgados del cinturón de seguridad más bajo. Sólo se necesitaron dos niveles de estabilizadores que ataran las megacolumnas perimetrales al núcleo de hormigón para controlar la deriva de la torre y las aceleraciones laterales debidas a las cargas del viento. Las megacolumnas de 3,3 metros por 3,3 metros a nivel del suelo (sin soporte en los primeros ocho niveles) son comparativamente pequeñas en comparación con otras torres de altura similar e incluso se consideran miembros delgados.

LERA trabajó estrechamente con los arquitectos para lograr un equilibrio entre la eficiencia estructural obtenida al añadir columnas y la necesidad de preservar los planos de los pisos abiertos. Se estudiaron varios diseños estructurales: un sistema de megacolumnas de hormigón con columnas intermedias de acero relativamente pequeñas en el perímetro; un sistema de enjutas de gran envergadura con claros entre las megacolumnas de hormigón; y una combinación de ambos. La propietaria, Lotte, seleccionó un sistema de tímpanos de gran envergadura para los pisos de oficinas y despachos, con envergaduras de hasta 24,5 metros entre las megacolumnas. En las esquinas del edificio, las columnas de gran envergadura se elevan 14 metros más allá de las megacolumnas mientras se doblan para seguir los pisos curvos del edificio. Estas esquinas plantearon importantes desafíos para cumplir con los estrictos criterios de deflexión y vibración del suelo. En respuesta, LERA diseñó una serie de postes de control de deflexión de un piso de altura en cada uno de los otros pisos, alineados con los montantes de revestimiento. Como estos pequeños miembros no son necesarios para la resistencia, no fueron ignífugos. En la parte superior del edificio, los pisos del hotel están soportados por columnas perimetrales de acero que están espaciadas en el módulo de los tabiques de las habitaciones del hotel y se transfieren a través de cerchas de cinturón.

El diseño para la gravedad y las cargas laterales del viento y los terremotos es sólo un elemento de un diseño estructural más grande. Para la Torre Mundial de la Lotte, la robustez y la redundancia fueron las consideraciones principales en el diseño. Al principio del proyecto, el equipo de ingenieros de LERA estudió varios escenarios de colapso desproporcionados, incluyendo la pérdida de miembros en las cerchas del cinturón o en las columnas perimetrales de acero. Como resultado, algunos miembros de las cerchas del cinturón aumentaron de tamaño cuando fue necesario.

También hubo que tener en cuenta los efectos de la fluencia y la contracción, como los asentamientos diferenciales entre el perímetro y el núcleo de servicios. El posible desequilibrio del suelo se corrigió en parte mediante la combadura vertical de las megacolumnas durante la construcción, lo que permitió que se transfirieran fuerzas a través de los miembros de la viga maestra a medida que las megacolumnas se asentaban más allá del núcleo de hormigón. LERA recomendó retrasar las conexiones finales de los estabilizadores para mitigar la transferencia de fuerzas a corto plazo, y al mismo tiempo diseñar la posible transferencia de fuerzas debido a la fluencia y la contracción a largo plazo.