Rascacielos

Hacia los 70's, cuando el Citibank inició planes para la construcción de una nueva y gigantesca sede en el centro de Nueva York, el arte del diseño y construcción de rascacielos sólidos y seguros, parecía haberse perfeccionado casi por completo
Los rascacielos, como en el caso de muchas otras estructuras arquitectónicas habían tenido un largo periodo de evolución. Después de la exitosa introducción por Elisha Otis del primer elevador equipado con un freno de emergencia hacia 1850 y de la introducción de las estructuras de acero en las construcciones, los edificios empezaron a elevarse cada vez más. En 1910 el edificio "Metropolitan Life" rompió todos las marcas con sus 50 pisos de altura.
En los años treinta cuando se construyó el "Empire State" de 102 pisos, los rascacielos habían empezado a ganar popularidad en diferentes ciudades del mundo. Áreas enteras que albergaban estos edificios comenzaron a crecer, literalmente "hacia arriba". Paralelo a este fenómeno se dio la introducción de modernos y eficientes sistemas de transporte subterráneo (subway) en ciudades como Nueva York, lo cual permitió a las grandes compañías contratar un elevado número de empleados. Esto produjo un excesivo crecimiento de la población en las ciudades.

En los años 30, arquitectos creativos y dispuestos a arriesgarse habían incluso empezado a alejarse de lo que se consideraba "tradicional" en cuanto a diseño y construcción de rascacielos. Innovaciones tales como el uso de materiales más livianos, grandes ventanales y el uso de vigas de apoyo, se tradujo en edificios más altos, más livianos y más delgados. Por ejemplo el Hancock en Chicago rompió marcas con su novedoso sistema de abrazaderas diagonales, lo que dio como resultado una estructura más liviana que la que se hubiera obtenido usando los métodos tradicionales de construcción.
William LeMessurier era uno de los más distinguidos ingenieros civiles de los Estados Unidos cuando a su firma, establecida en Cambridge (Massachusetts, U.S.A), le fueron solicitados servicios de consultoría en la construcción de la sede del Citibank. Le Messurier contaba con amplia experiencia en rascacielos. El primer edificio que diseñó, el Boston's State Street Bank, incorporaba un innovador diseño de sistema de viga voladiza (cantilever girder system), y su famoso Boston Federal Reserve Bank, fue diseñado de tal manera que un aeroplano pudiera literalmente volar a través de un gran orificio en el edificio.

La experiencia de LeMessurier trabajando con diseños novedosos fue importante ya que encerraba criterios peculiares y afines al plan de construcción del edificio de Citibank. Una de las complicaciones es que había una iglesia que compartía la propiedad de la cuadra donde el edificio iba a ser construido. Debido a esto, Citicorp accedió a construir una nueva estructura independiente (free-standing structure) en una de las esquinas para reemplazar la anticuada y deteriorada iglesia. A cambio, la iglesia ofreció a Citicorp derechos "aereos" ("airights") sobre la parte de la cuadra que era de su propiedad
Con el fin de proveer espacio para la nueva iglesia, la torre de Citicorp tendría que ser ubicada en pilotes de nueve pisos, de tal manera que la iglesia quedara debajo. La iglesia, sin embargo iba a ser ubicada en una esquina y no en la mitad de la cuadra. Esto significaba que los pilotes de la torre tendrían que ser ubicados en medio de cada una de sus paredes y no en las esquinas del edificio, situación que, de lograrse, constituiría una hazaña sin precedentes.
LeMessurier hizo un bosquejo (sketch) revelando su plan para la estructura y columnas de apoyo del edificio.(La foto de la izquierda es una sección de ocho pisos de este diseño). El plan incluía vigas diagonales a través del edificio las cuales localizarían el peso del edificio en las cuatro monumentales columnas que fijarían la estructura al piso. La nueva iglesia podría de esa manera ser construida, de acuerdo a los planes, debajo de una de las esquinas de la torre.

La torre de Citicorp, diseñada con el sistema de abrazaderas diagonales (diagonal-bracing); se terminó de construir en 1977. Las innovación de LeMessurier permitió un gran ahorro dado que el edificio era mucho más liviano de lo normal. Esto, sin embargo significaba que podría balancearse con el viento, razón por la cual se instaló una mole de protección (tuned-mass damper) en la parte superior del edificio. La inercia de este bloque de concreto de 400 toneladas, que flotaba en una estructura de aceite presurizado (pressurized oil bearings), ayudaba a disminuir el vaivén de la torre. La torre de Citicorp fue la primera estructura que necesitó de asistencia mecánica para contrarrestar el balanceo producido por el viento (wind sway).
En Mayo de 1978, LeMessurier fue llamado como asistente estructural para un nuevo edificio en Pittsburgh. Nuevamente consideró la posibilidad de usar este sistema (abrazaderas diagonales) como parte del diseño. De la misma manera que en la torre de Citicorp, las abrazaderas iban a ser unidas con soldadura de completa penetración ( full-penetration welds). El proceso de soldadura, aunque efectivo en la creación de uniones fuertes, resultaba largo y costoso. Uno de los posibles contratistas para el edificio de Pittsburgh hizo notar esto a LeMessurier quien inmediatamente trató de contrarrestar los temores del contratista, refiriéndose al éxito de la torre de Citicorp
LeMessurier ignoraba, sin embargo, que durante la construcción de la torre de Citicorp (foto de la torrre en construcción en esta página), los contratistas habían decidido utilizar soldadura más económica de la inicialmente planeada. Aunque las uniones atornilladas eran más débiles que las soldadas, los contratistas de New York habían acordado que las segundas eran más fuertes de lo que realmente se necesitaba que fueran; las primeras por su parte, serían suficientemente efectivas.
Cuando LeMessurier explicó al preocupado contratista de Pittsburgh la razón del éxito de Citicorp, se enteró (por accidente) que el tipo de soldadura usado no había sido el que él recomendóinicialmente. LeMessurier no consideró tomar ninguna medida porque la substitución era razonable desde el punto de vista de un ingeniero pero no para un contratista, quien normalmente no tiene que estar informado de este tipo de asuntos. Sin embargo durante el mes siguiente esta posición cambió cuando . LeMessurier encontró más datos que indicaban que el cambio podría traer consecuencias fatales.

En Junio de 1978, un mes después de enterarse del cambio del tipo de unión (atornillado en vez de soldado) en la torre de Citicorp, LeMessurier recibió una llamada telefónica de un estudiante cuyo profesor había estado estudiando el diseño usado por LeMessurier en esta torre. Dicho profesor había llegado a la conclusión de que Le Messurier había puesto los soportes del edificio de manera errada. De acuerdo con su teoría los soportes deberían estar en las esquinas, no en punos intermedios.
Dado que el profesor en mención no había entendido el problema de diseño, Le Messurier proveyó una explicación completa acerca de las razones por las cuales los soportes estaban en puntos intermedios. Añadiendo que este diseño único, incluyendo los soportes y el sistema de abrazaderas diagonales (diagonal braces) hacían el edificio particularmnete resistente a vientos fuertes o vientos diagonales golpeando silmulteneamente dos lados del edificio.
Poco tiempo después LeMessurier pensó que el asunto de la torre de Citicorp y los vientos fuertes podrían ser un tópico interesante para su clase de ingeniería estructural en Harvard. Dado que hasta el momento las regulaciones en el código de construcción de edificios de Nueva York, lo mismo que en otras ciudades, cubrían solamente lo referente a vientos perpendiculares, LeMessurier no sabía cómo se comportaría su diseño ante la acción de vientos fuertes
Interesado en saber si las abrazaderas diagonales serían tan resistentes a vientos fuertes como a vientos perpendiculares según los cálculos iniciales, Le Messurier decidió realizar nuevos cálculos. A partir de ellos, descubrió que con cierto tipo de viento la mitad de un determinado número de secciones estructurales serían sometidas a un aumento de tensión del 40%.
LeMessurier se interesó luego en la sustitución de soldadura por sistema de atornillado. ¿Habían considerado los contratistas vientos fuertes cuando hicieron la sustitución? ¿Habían usado el número apropiado de tornillos? Esta última pregunta era particularmente importante. 40% de aumento en la tensión en ciertas estructuras daba como resultado un aumento del 160% en la tensión de las uniones del edificio, de manera que el número acertado de tormillos era de vital importancia para asegurar la efectividad de las uniones.
Lo que Le Messurier encontró fue preocupante. Los contratistas no habían tenido en cuenta los efectos de vientos fuertes cuando hicieros las sustitución. Aún peor, los contratistas habían interpretado el código de construcción de edificios de tal manera que no era necesario incluir cálculos de las abrazaderas diagonales; como resultado se empleó un número de tornillos mucho menor que el requerido.
LeMessurier muy nervioso revisó antiguas pruebas de vientos y las comparó con nuevos cálculos (las cuales habían sido usadas para una gran parte del centro de Manhattan), y encontró que ante condiciones adversas de clima, las vigas del edificio estarían expuestas a una tensión considerable. La mole protectora en la parte superioir del edificio, que prevenía el vaivén normal, no estaba diseñada para mantener el edificio en pie en una tormenta fuerte, lo cual preocupó a LeMessurier.