La Torre Wangen es la primera estructura escalable de varios niveles que utiliza componentes estructurales de madera autoformados. El diseño y la construcción de la torre se basan en la investigación del Cluster de Excelencia "Integrative Computational Design and Construction for Architecture" (IntCDC) de la Universidad de Stuttgart. La torre se creó como hito arquitectónico y estructura pionera de madera para el Landesgartenschau 2024 (este espectáculo hortícola anual a gran escala se celebra en distintas regiones de Alemania; la edición de 2024 tendrá lugar en la región occidental de Allgäu).
La Torre de Wangen conecta el Landesgartenschau, situado en el valle de Argen, con el paisaje circundante. En la planta baja, las tres entradas de la torre se despliegan entre las superficies de madera en tres direcciones, creando un espacio que invita a las mentes curiosas. En el interior, a medida que los visitantes suben los 113 peldaños de una escalera de caracol de acero, se produce una conexión sensorial con la materialidad de la construcción en madera de la torre. Desde el mirador, una estructura de acero con paneles de cristal, se puede contemplar la ciudad medieval de Wangen im Allgäu, el valle de Argen y los Alpes.
Una estructura de madera pionera
La torre, de 23 metros de altura, consta de doce largos segmentos estructurales, cada uno de los cuales está formado por tres elementos individuales de madera contralaminada (CLT). Estos elementos están mecanizados en 5 ejes CNC, lo que permite una mayor exactitud y precisión, y se unen mediante una junta solapada monomaterial de nuevo desarrollo. Esto permite "transmitir fuerzas en todas direcciones, creando elementos continuos de CLT y manteniendo constantes las dimensiones de la sección transversal", explica IntCDC.
La forma helicoidal en espiral de la torre y la curvatura de sus superficies de CLT crean una novedosa estructura de madera tensada capaz de soportar cargas de viento horizontales. "La curvatura proporciona una rigidez adicional a la superficie de madera, similar a la de una chapa ondulada", explica IntCDC. "La espina central de la escalera soporta las cargas vivas verticales [el peso de las personas] sobre los peldaños y destaca con elegancia la distribución precisa de la carga entre los distintos componentes estructurales al estrecharse en la base".
Diseño computacional
La Torre Wangen es un edificio de investigación permanente cuyo diseño y construcción se determinaron mediante estrategias de diseño computacional utilizadas para integrar el comportamiento de los materiales y las limitaciones de fabricación. El profesor Jan Knippers, director del Instituto de Estructuras de Edificación y Diseño Estructural de la Universidad de Stuttgart, explica: "La innovación en la construcción en madera es posible gracias a un enfoque integrador de la investigación científica, el diseño computacional con información material, la fabricación digital y la artesanía experta". La Torre Wangen se diseñó, certificó y construyó en un año. La meticulosa prefabricación -con precisión milimétrica y detalles de conexión de la madera fresados con CNC- garantizó que el montaje in situ de la torre se completara en sólo tres días.
Madera autoformada
Los componentes de madera curvada de la Torre Wangen se basan en la fabricación a gran escala y autoformada que se deriva de la contracción de la madera inducida por la humedad. "Normalmente, la contracción y deformación inducidas por la humedad se consideran indeseables en la construcción con madera", dice IntCDC. "Sin embargo, inspirándonos en ejemplos biológicos, como el cono de abeto que reacciona a los cambios en los niveles de humedad ambiental con un cambio de forma de sus escamas, pueden aplicarse principios similares para controlar la autoformación de los componentes curvos de madera". Los elementos de madera curvada de la torre se derivan de una curvatura objetivo predeterminada computacionalmente, impulsada por la contracción característica de la madera durante un proceso de secado industrial estándar.
Elementos autoformados en preparación para el encolado de CLT:
Encolado por prensado de tornillo de la junta solapada entre componentes CLT:
Un segmento completo en bruto de la torre:
Preinstalación de la fachada de alerce:
Segmentos de torre en una funda protectora listos para el transporte:
Un par de segmentos de torre transportados a la obra:
Los componentes CLT autoformados de la torre se fabrican con abeto de origen local. El IntCDC explica el proceso de autoformado:
"Las placas bicapa autoformables se diseñan y fabrican como paneles planos, cada uno de ellos compuesto por una capa 'activa' de 30 milímetros de grosor y una capa 'restrictiva' de 10 milímetros de grosor laminada transversalmente. Las placas de madera se procesan tras un ligero secado al aire y la capa "activa", con un mayor contenido de humedad, se lamina con la capa restrictiva en una prensa plana de vacío.
Tras el laminado, las placas planas se someten a un proceso controlado de secado en horno en el que la capa activa se contrae perpendicularmente a la dirección de la fibra de sus tablas, lo que da a los paneles la forma curva prevista.
Tres placas bicapa autoformadas y una capa de bloqueo elásticamente curvada de 10 milímetros de grosor se apilan y laminan para crear un panel CLT final de 130 milímetros de grosor, dimensionalmente estable y curvado con precisión."
Montaje
Los doce largos segmentos estructurales se premontaron en conjuntos de dos, minimizando así el tiempo de construcción in situ (a tres días). Los conectores de acero (entre la estructura CLT y la escalera) y la mayoría de los 168 paneles de alerce de la fachada, elaborados individualmente, se premontaron en fábrica. Los componentes de la torre se instalaron in situ sobre unos cimientos poco profundos hechos de hormigón reciclado con cemento reducido en CO2. La escalera de caracol y el mirador se insertaron en la torre desde arriba.
Montaje in situ de los dos primeros pares de segmentos de torre:
Construcción de la estructura portante de CLT de la Torre Wangen:
Installation of the viewing platform:
"La expresión distintiva de la singular estructura de madera de la torre constituye un testimonio de las posibilidades de diseño latentes en una arquitectura de madera naturalmente renovable, de origen local, fabricada regionalmente y eficiente en el uso de los recursos", afirma el profesor Achim Menges, Director del Cluster de Excelencia IntCDC.
Detalles de la Torre Wangen
Altura: aprox. 23 metros (75 pies)
Superficie: 50 metros cuadrados (538 pies cuadrados)
Diámetro de la torre de observación: 5,6 metros (18 pies)
Cimientos: hormigón reciclado con cemento reducido en CO2
Estructura de madera: doce paneles CLT curvados de 130 milímetros de grosor y una superficie total de 360 metros cuadrados (3.875 pies cuadrados)
Escalera: escalera de caracol de acero galvanizado en caliente con 113 peldaños
Mirador: estructura de acero galvanizado en caliente con paneles de cristal
Socios del proyecto
Cluster de Excelencia IntCDC - Diseño y Construcción Computacional Integrativa para Arquitectura, Universidad de Stuttgart
Instituto de Diseño y Construcción Computacional (ICD): Prof. Achim Menges, Martin Alvarez, Monika Göbel, Laura Kiesewetter, David Stieler, y Dr. Dylan Wood, con el apoyo de Gonzalo Muñoz Guerrero, Alina Turean, y Aaron Wagner
Instituto de Estructuras de Edificación y Diseño Estructural (ITKE): Prof. Dr. Jan Knippers y Gregor Neubauer
Blumer-Lehmann AG: Katharina Lehmann, David Riggenbach y Jan Gantenbein
Biedenkapp Stahlbau GmbH: Markus Reischmann y Frank Jahr
Stadt Wangen im Allgäu - Landesgartenschau Wangen im Allgäu 2024 GmbH
