Torre de terapia

La torre de terapia de Pellenberg, en el campus del hospital UZ Leuven, es un edificio de rehabilitación de 7 plantas con un núcleo rígido excéntrico, que libera las salas de terapia de cada planta de cualquier conducto interior. El equipo de ingeniería construyó un modelo 3D global para comprobar la rigidez general y la deflexión bajo viento, después modelos detallados de una planta intermedia rígida construida con vigas Vierendeel de hormigón, y resolvió un reto de cimentación inesperado cuando los ensayos de suelo revelaron un antiguo cauce fluvial bajo el emplazamiento.

La torre de terapia de Pellenberg

«La torre de terapia del campus Pellenberg del hospital UZ Leuven (diseñada por WIT Architects, con Gonçalo Byrne Arquitectos como asesor) es un excelente ejemplo de este enfoque. Lo fantástico de esta intensa colaboración con los arquitectos es que pudimos ver crecer el diseño paso a paso durante el proyecto. Juntos, tomamos decisiones para combinar los conceptos arquitectónicos, estructurales y técnicos en un diseño real. Eso ayudó a evitar muchas discusiones durante la fase de ejecución y dio como resultado, al final, un resultado mucho mejor.»

¿No es lógico cómo se sostiene ese edificio?

«También utilizamos Diamonds de forma muy intensiva durante el diseño estructural de la torre de terapia del campus Pellenberg del hospital UZ Leuven», continúa Hanne Van Beurden. «La torre de terapia es un centro de rehabilitación innovador donde los pacientes acuden a recibir tratamiento. Las salas de terapia se han diseñado como espacios abiertos, sin interrupciones por conductos que alberguen ascensores, escaleras o instalaciones técnicas. Para hacerlo posible, esos conductos técnicos se agruparon en un núcleo estrecho y rígido en un lado del edificio.

Plantas inferiores compactas junto al hospital

Las salas de terapia de las plantas inferiores conectan directamente con el hospital adyacente, lo que las hace fácilmente accesibles para los pacientes hospitalizados. La altura de planta en estos niveles viene determinada por la del nivel correspondiente del hospital, mientras que muros y vigas de hormigón subdividen el espacio en cuatro unidades de 15 por 7,5 metros. Como resultado, las luces en estos niveles se mantienen relativamente limitadas.

Plantas superiores abiertas para terapia de grupo y deporte de rehabilitación

En los niveles que sobresalen por encima de la altura del edificio hospitalario existente, la altura de planta pudo elegirse libremente. La cuarta planta de la torre de terapia sirve como sala de fisioterapia y fitness y tiene el doble de la altura habitual. En lo más alto de la torre, la séptima planta alberga un amplio espacio polivalente de gran altura, que puede usarse para terapia de grupo y rehabilitación deportiva, incluyendo voleibol, entrenamiento de caídas o baloncesto en silla de ruedas. Los espacios de ambas plantas son totalmente abiertos y ofrecen cada uno una superficie total de 15 por 30 metros.

Una planta intermedia rígida construida con vigas Vierendeel de hormigón

Para lograr que ambos niveles fueran espacios abiertos, utilizamos grandes vigas Vierendeel de hormigón para diseñar el nivel intermedio como un elemento rígido. La sexta planta constituye así el suelo de la sala polivalente en la parte superior de la torre y el techo de la sala de fisioterapia y fitness situada debajo. Este nivel intermedio incluye varios vestuarios, así como una piscina donde los pacientes reciben hidroterapia con una magnífica vista de la zona boscosa de Pellenberg.

Enfoque de modelado: de la rigidez global al diseño detallado de forjados

Para llevar a cabo el análisis estructural de este exigente edificio, construimos varios modelos de Diamonds. Para empezar, desarrollamos un modelo 3D de toda la estructura para calcular su rigidez global, las deformaciones laterales bajo la acción de las cargas de viento, así como las cargas transmitidas a los pilotes de cimentación. También desarrollamos una serie de modelos para las losas de forjado y para las vigas Vierendeel de hormigón de la sexta planta.

Como ingenieros estructurales al servicio de la arquitectura, colaboramos con los arquitectos para desarrollar soluciones que resulten correctas y lógicas. Para ello, resulta muy útil usar modelos de cálculo centrados en lo esencial del diseño estructural y que lo traduzcan rápidamente en soluciones prácticas. Precisamente por eso utilizamos el software Diamonds.

Diseñar la sexta planta como una viga I de hormigón

Para diseñar la sexta planta, construimos modelos de análisis estructural en Diamonds de las vigas Vierendeel junto con franjas de las losas de forjado adyacentes, inferior y superior. En concreto: construimos modelos 3D de vigas I de hormigón con aberturas en el alma y con alas cuyo ancho corresponde al ancho eficaz de las losas adyacentes. A partir de estos modelos se calcularon las cuantías de armadura tanto para las almas como para las alas, y se evaluaron las deformaciones fisuradas para estimar la rigidez a flexión de la sexta planta. Las cuantías de armadura en las alas se complementaron después con las cuantías obtenidas de los análisis estructurales de las losas inferior y superior. Este enfoque práctico nos permitió llegar rápidamente a un diseño sólido para la sexta planta, uno de los elementos críticos del diseño de la torre de terapia.

Un reto de cimentación inesperado

El hospital de Pellenberg está construido sobre un inlier geológico. Debido a la presencia de capas de arenisca resistentes, al principio supusimos que sería posible construir la torre de terapia sobre cimentación superficial. Sin embargo, tras mostrar los ensayos de penetración de cono resultados anómalos a 10 metros de profundidad, esta opción dejó de ser viable. Al confirmar los geólogos la presencia de un antiguo cauce fluvial entre dos capas de suelo muy resistentes, resultó necesaria una cimentación sobre pilotes. Definimos estos pilotes de cimentación como apoyos elásticos en el modelo Diamonds de la torre de terapia. Los análisis iterativos permitieron después determinar el número de pilotes y su posición, logrando una distribución uniforme de las fuerzas de reacción.

Introducir las cargas de viento en el núcleo excéntrico

También utilizamos el modelo de análisis 3D global para diseñar el núcleo rígido excéntrico. En el diseño original de los arquitectos, los niveles de planta dentro del núcleo no coincidían con los niveles de la propia torre de terapia. Sin embargo, los análisis estructurales de Diamonds confirmaron enseguida que con ese diseño no era posible introducir adecuadamente las cargas de viento en el núcleo excéntrico. Para lograr una rigidez torsional suficiente y transferir las cargas de viento al núcleo excéntrico, fue necesario prolongar las losas de forjado de la torre hasta ese núcleo. Esto resultó imposible a nivel de cubierta, ya que los equipos de climatización instalados sobre el núcleo excéntrico debían permanecer invisibles desde el exterior. El modelo de análisis estructural de Diamonds nos ayudó a investigar cómo integrar en el diseño global las losas de cubierta situadas sobre las cajas de escalera del núcleo, e introducir también en ese nivel las cargas horizontales en el núcleo.

Un diseño que resulta acertado

La torre de terapia de Pellenberg es un excelente ejemplo de un edificio que resulta acertado. Todas las soluciones se han logrado gracias a una estrecha interacción con los arquitectos, manteniendo un fuerte enfoque en lo esencial del diseño estructural y construyendo los modelos en consecuencia. Como nuestro software de cálculo Diamonds es muy intuitivo de usar, resulta sencillo obtener resultados rápidamente y utilizarlos activamente en nuestras discusiones con los arquitectos. Eso nos ayuda a lograr diseños estructurales que dan voz al lenguaje visual de los arquitectos.