Dos torres, una estructura

Si recorre un piso de oficinas, encontrará un espacio abierto con vistas en las cuatro direcciones, pero no encontrará un baño o un vestíbulo de ascensor.  Eso es a menos que cruces un estrecho puente que se extiende a lo largo de 35 pies hasta el núcleo de servicio, que es una torre separada de 68 pisos y 1.110 pies.

Al separar los servicios del edificio del espacio de oficinas, los arquitectos de Morphosis crearon una distribución de oficinas más abierta, maximizando la luz del día y las vistas desde las áreas de oficinas y circulación por igual.  Pero actuando por separado, las dos torres habrían sido demasiado delgadas para resistir eficazmente las fuerzas de vuelco del viento y los sismos.  El reto resultante fue unir estructuralmente las dos torres, aprovechando su mayor huella combinada sin comprometer la separación visual que es tan crítica para la forma arquitectónica.

Para complicar aún más las cosas, las cargas de viento de diseño en Shenzhen son más del doble que en las zonas típicas del interior de China.  Situado a lo largo de la costa sur de China, Shenzhen tiene un clima cálido y tropical similar al de Miami.  Y como Miami, las cargas de viento de Shenzhen son controladas por huracanes, o tifones como se les llama en Asia. Para el Centro Hanking, las presiones de viento de 100 años superan las 100 psf en la parte superior del edificio, y las fuerzas de vuelco del viento resultantes fueron comparables a las fuerzas de vuelco de un evento sísmico de 2.500 años.

La arquitectura única y las altas cargas de viento invitaron a una solución estructural creativa.  Los diseñadores de WSP en Chicago - anteriormente Halvorson and Partners - idearon un sistema estructural de tubos mega reforzados en el que las columnas rectangulares de acero de tubos rellenos de hormigón (RCFT) a lo largo del perímetro combinado del edificio están unidas con refuerzos diagonales de acero en forma de caja, maximizando la resistencia al vuelco contra las cargas de viento de cara ancha.  El mega arriostramiento, dispuesto en un módulo de cuatro pisos, se complementa con arriostramientos secundarios alrededor de los núcleos de escaleras y ascensores que están dispuestos en un módulo de un piso.  Se logró una mayor vinculación mediante el suministro de vigas de soporte y correas en tres de los cinco niveles mecánicos.

Aunque se desarrollaron varios conceptos estructurales iniciales con muros de cizallamiento de hormigón armado en lugar de arriostramientos de acero, pronto se determinó que el esquema de megaarriostramientos principalmente de acero sería la opción óptima para el Centro Hanking.  Además de permitir una mayor transparencia y una separación visual más clara entre las dos torres, los códigos chinos aplicables permitieron que el esquema de acero tuviera un límite de deriva entre pisos más favorable (H/250) que el que se permitiría para una estructura de hormigón (H/500) o compuesta (H/400).

Con el mayor límite de desviación entre pisos, eran posibles suficientes reducciones de material para que el esquema principalmente de acero se estimara que tenía un costo aproximadamente igual o incluso ligeramente más barato que los esquemas de muros de hormigón de la competencia.  Sin embargo, la aplicabilidad del límite de deriva de H/250 para un esquema con columnas RCFT tuvo que ser acordada por la Junta de Examen del Panel de Expertos, que está compuesta por destacados profesionales y académicos de China y tiene la autoridad para aprobar el diseño o impedir que el proyecto siga adelante.  El PSM demostró que, incluso con desplazamientos de viento relativamente grandes, el sistema de tubos mega-soportados minimiza eficazmente la distorsión por cizallamiento, que es el tipo de deformación asociada a los daños en los revestimientos, tabiques u otros elementos no estructurales.  Esto se debe a que la disposición de los arriostramientos une todas las columnas entre sí de tal manera que toda la torre se deforma principalmente en flexión en lugar de en cizalladura, de modo que las secciones planas permanecen esencialmente planas.  En última instancia, el panel de expertos acordó permitir el límite de deriva H/250, confirmando una de las principales ventajas del sistema estructural de acero.

Para asegurar que las dos torres se comporten dinámicamente como una sola estructura, se colocan dos juegos de abrazaderas en X de diafragma W14x159 en cada cuarto piso, que coinciden con el módulo de la abrazadera mega.  Estos tirantes de diafragma fueron diseñados para resistir una variedad de condiciones de carga especiales, incluyendo presiones de viento desiguales a cada lado de la torre, y para permanecer elásticos incluso bajo un terremoto de 2.500 años.  Además, una comparación de los resultados del análisis modal demostró que los tirantes de los diafragmas son suficientemente rígidos para que las formas de modo lateral y de torsión sean esencialmente las mismas que serían si se asumiera que existen diafragmas totalmente rígidos en cada piso.

Menos de ocho meses después de comenzar a trabajar en el diseño esquemático, el WSP presentó los dibujos estructurales, junto con un exhaustivo informe de análisis y diseño, al Grupo de Expertos en Shenzhen.  El informe incluía un examen de las irregularidades del sistema, los requisitos especiales para los elementos "críticos" (incluidos los tirantes que mantienen unidas las dos torres), un análisis de la historia del tiempo no lineal bajo cargas sísmicas de 2.500 años, un análisis de la secuencia de construcción, la resistencia al colapso progresivo y un análisis de elementos finitos de los nodos de conexión de los mega tirantes.  Tras la presentación, el Centro Hanking fue aprobado por el Panel de Expertos. La construcción de acero se terminó a principios de 2017, y el edificio se abrirá en 2018.