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The Preservation Engineer and the Buildings of New York

Authors:
  • Old Structures Engineering

Abstract

New York City gathers one the highest concentrations of historic buildings built between 1850 to 1940 in the world, being one of the hubs for the modern architecture heritage. These buildings, some of them among the tallest, were built with design systems, materials and construction techniques which are no longer in use. The role of the preservation engineer combines the knowledge of the historic structures and buildings with the modern techniques of structural analysis and design. With the goal to maintain, adapt, and restore in the most respectful and efficient way the buildings which shapes the soul of New York City. This article aims to present the work of the preservation engineer with an introduction of the typology of the historic buildings most often found in the city, as well as exposing a brief regarding the restoration projects, the professionals, the goals, the funding, etc. Lastly two case studies are exposed.
EL INGENIERO RESTAURADOR Y LOS EDIFICIOS DE NUEVA YORK
THE PRESERVATION ENGINEER AND THE BUILDINGS OF NEW YORK
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EL INGENIERO RESTAURADOR Y LOS EDIFICIOS DE NUEVA YORK
THE PRESERVATION ENGINEER AND THE BUILDINGS OF NEW YORK
Cuando la palabra “conservación” o
“restauración” viene a la mente, la ten-
dencia es imaginar iglesias románicas,
castillos medievales o palacios renacen-
tistas. No es muy común imaginar edi-
cios históricos construidos con estruc-
turas de acero de 20 plantas o más de
altura. Ésta es la esencia de los edicios
de la ciudad de Nueva York, donde la
conservación del patrimonio está diri-
gida a un peculiar y diverso grupo de
edicios modernos.
Los proyectos de intervención y res-
tauración en la ciudad de Nueva York
combinan diferentes tipos de profesio-
nales y disciplinas. Los arquitectos,
arquitectos especializados en restaura-
ción, ingenieros de instalaciones e in-
genieros de estructuras son las guras
más comunes que se pueden encontrar,
aunque también en ocasiones se re-
quieren especialistas como asesores de
impermeabilización, especialistas si-
derúrgicos, especialistas en corrosión,
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LOGGIA Nº30 - 201 7
ISSN: 1136-758-X
When the work “preservaon” comes
to mind the tendency is to picture Ro-
manesque churches, medieval castles,
or renaissance palaces. It is unusual to
imagine historic buildings made of steel
rising 20 stories from the ground. This is
the essence of the New York City build-
ings, where the preservaon of archi-
tectural heritage is directed towards a
unique and diverse assortment of mod-
ern buildings.
Preservaon projects in New York City
combine dierent types of professionals
and disciplines. Architects, architectural
conservators, mechanical engineers and
structural engineers are the most typical,
although some projects may include spe-
cialists such as waterproong consult-
ants, metal specialist, corrosion special-
ingenieros geotécnicos o ingenieros
especializados en apuntalamientos, por
citar algunos ejemplos. Cada uno de los
arquitectos e ingenieros de estructuras
y de instalaciones son responsables de
su propio trabajo y cada uno presenta
sus planos y pliegos directamente al
ayuntamiento sin mediación de co-
legios profesionales. Al contrario de
varios países, como el caso de España,
donde el arquitecto es el máximo res-
ponsable del proyecto de restauración,
en la ciudad de Nueva York su papel en
el proyecto puede variar enormemente
desde arquitecto líder un asesor o, sim-
plemente, no existir si el proyecto no
lo precisa.
En este contexto aparece el ingeniero
restaurador o preservation engineer,
que es un ingeniero especializado en
restauración y edicios históricos cuyo
punto fuerte es analizar y entender las
estructuras antiguas para repararlas o
reforzarlas. La mayoría de edicios en
ists, geotechnical engineers, and shoring
specialists among others. Architects,
structural engineers, and mechanical en-
gineers are responsible of its own work
and they le their part of the project un-
der its own liability. Unlike other coun-
tries where the architect is the maximum
responsible of a restoraon project here
his or her role may vary from being the
leading architect, to a consultant, or just
being inexistent if no architectural work
is required.
In this context appears the preservaon
engineer, a structural engineer special-
ized in preservaon and historic build-
ings whose specialty is analyzing and un-
derstanding old and historic structures
to repair or strengthen them. Most of
the historic buildings in New York City
Gabriel Pardo Redondoa, Donald Friedmanb, Berta de Miguel Alcalác
a, b. Ingenieros / Engineers,Old Structures Engineering
c. Arquitecto restaurador / Architectural conservator and New York Branch Manager at Vertical Access.
Palabras clave: Primeros rascacielos, estructuras históricas
modernas, Nueva York, conservación del patrimonio
La ciudad de Nueva York reúne una de las mayores
concentraciones de edificios históricos construidos
entre 1850 y 1940 en el mundo, siendo un enclave úni-
co del patrimonio arquitectónico moderno. Estos edi-
ficios, muchos de ellos de gran altura, se realizaron
con diseños, materiales y técnicas actualmente en
desuso. El papel del ingeniero restaurador combina
el conocimiento de las estructuras y edificios histó-
ricos con las técnicas modernas de análisis y diseño
estructural, con el fin de mantener, adaptar y restau-
rar de la manera más respetuosa y eficiente posible
los edificios que constituyen el alma de la ciudad de
Nueva York. El presente artículo expone el trabajo del
ingeniero restaurador en la ciudad de Nueva York con
una introducción sobre la tipología de edificios histó-
ricos más comunes, así como una breve presentación
de los proyectos de restauración, agentes participan-
tes, objetivos, financiación, etc. Por último se expo-
nen dos casos de estudio.
*Texto original: inglés. Traducción al castellano: Autores *Original text: English. Spanish translaon: Authors
Keywords:
Early Skyscrapers, Historic Modern
Structures, New York, Preservation
New York City gathers one the highest concentrations
of historic buildings built between 1850 to 1940 in
the world, being one of the hubs for the modern
architecture heritage. These buildings, some of them
among the tallest, were built with design systems,
materials and construction techniques which are no
longer in use. The role of the preservation engineer
combines the knowledge of the historic structures
and buildings with the modern techniques of
structural analysis and design. With the goal to
maintain, adapt, and restore in the most respectful
and efficient way the buildings which shapes the
soul of New York City. This article aims to present
the work of the preservation engineer with an
introduction of the typology of the historic buildings
most often found in the city, as well as exposing
a brief regarding the restoration projects, the
professionals, the goals, the funding, etc. Lastly two
case studies are exposed.
1. El Woolworth Building durante su construcción en 1912 / Woolworth Building during construcon in 1912
Manhattan. Library of Congress. Prints & Photographs Division, George Grantham Bain Collection, LC-B2-2416-5
Recibido/Received: 07/09/2016. Aceptado/Accepted: 18/01/2017
DOI: https://doi.org/10.4995/loggia.2017.6559
la ciudad de Nueva York fueron cons-
truidos entre 1850 y 1940 con una gran
variedad de materiales y un sinfín de
patentes de sistemas estructurales de-
sarrollados entre nales del siglo XIX
e inicios del siglo XX.
El presente artículo tiene dos objeti-
vos principales. El primero presentar
el trabajo del ingeniero restaurador en
la ciudad de Nueva York. Y el segun-
do es sensibilizar del interés cultural
de las estructuras históricas como un
valor inherente e intrínseco de los edi-
cios históricos.
UNA PINCELADA HISTÓRICA
Los orígenes de la ciudad de Nue-
va York se remontan a los primeros
asentamientos holandeses de la zona
en el primer cuarto del siglo XVII.
Este pequeño asentamiento, llamado
Nueva Amsterdam, estaba situado en
la punta sur de la isla de Manhattan y
estaba delimitado por una empalizada
were built between 1850 to 1940 with a
great variety of materials and a countless
number of patented structural systems
developed in the late 19th Century and
early 20th Century.
This paper aims two objecves. One is to
expose the work of the preservaon en-
gineer in the parcular case of New York
City. And the second is to raise awareness
of the cultural value of historic structures
as an intrinsic part of historic buildings.
HISTORICAL BACKGROUND
The origins of the city of New York
date back to the Dutch selement in
the rst quarter of the seventeenth
century. This small selement, named
New Amsterdam, was located at the
south p of the island and was delimited
1
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de madera a modo de muro de
protección, donde actualmente se
encuentra la calle de Wall Street.
La ciudad fue pacícamente entrega-
da a Gran Bretaña en 1664, cambian-
do el nombre al actual Nueva York.
Después de la Guerra de la Indepen-
dencia (1775-1783) la ciudad empezó
a crecer desde su enclave original, al
sur de la isla, hacia el norte de acuerdo
al plan urbanístico en retícula aproba-
do en 1811. Desde principios del siglo
XIX la ciudad tuvo un papel impor-
tante en la industrialización y econo-
mía del país; una prueba de ello es la
celebración en 1853 de la Exhibición
Internacional de Todas las Naciones
albergada en la ciudad con su edicio
estrella, el New York Crystal Palace.
El Crystal Palace (g. 3) fue el primer
edicio de gran envergadura construi-
do con estructura metálica en Estados
Unidos (Gayle & Gayle, 1998). La épo-
ca dorada de la ciudad (1870 1890)
aceleró la construcción de edicios en
una ciudad que demandaba, tanto vi-
viendas para un gran número de inmi-
grantes como también negocios. Los
primeros edicios en altura, de diez
plantas o más, fueron el edicio Tribu-
ne (1874) (g. 4) con 70 m de altura y
el edicio Washington (1882) con 46
m de altura. Éstos marcaron el punto de
inicio del rápido desarrollo de los ras-
cacielos que tendría su boom entre -
nales de siglo XIX y principios del XX.
A nales del año 1900 había en todo Es-
tados Unidos 443 edicios con 10 plan-
tas o más. En 1907, tan solo 7 años des-
pués, había 568 edicios de 10 plantas
o más solamente en la ciudad de Nueva
York (The American Architect, 1907).
EDIFICIOS PROTEGIDOS
En la ciudad de Nueva York hay
actualmente más de 33.000 edicios
catalogados como protegidos, muchos
de los cuales están situados en los
on the north side by a wooden wall,
where Wall Street is now located.
The city was peacefully transferred to the
Brish in 1664, changing the name to the
current New York. Aer the War of Inde-
pendence (1775 – 1783) the city started
to grow at a fast pace from the original
city towards the north based on the grid
street plan of 1811. Since the rst half
of the 19th century the city had an im-
portant role in the industrializaon and
economy of the country; proven of this
is the hosng of the Internaonal Exhibi-
on of All Naons in 1853, and the con-
strucon of its masterpiece, the New York
Crystal Palace (g. 3), the rst large build-
ing constructed with a metal structure in
the United States (Gayle & Gayle, 1998).
The Gilded Age (1870 – 1890) speeded
up the construcon process for a city
demanding housing for a large number
of people, along with lucrave business.
The rst tall buildings such as the Trib-
une (1874) (g. 4) 70 meters high, or the
Washington Building (1882) 46 meters
high, marked the starng point of the rap-
id development of the high-rise buildings
which had its peak at the end of the 19th
century and beginning of the 20th century.
At the end of 1900 there were 443 build-
ing 10 stories or taller in all the country.
In 1907 there were 568 building 10-sto-
ries or taller only in New York City (The
American Architect, 1907).
LANDMARK BUILDINGS
In New York City there are more than
33.000 landmarked buildings most of
2
3 4
5
2. Vista aérea de la ciudad de Nueva York en 1856.
2. View of the city of New York in 1856.
Fuente / Source: N. Currier, P. & Parsons, C. (ca. 1856)
City of New York / sketched and drawn on stone by C.
Parsons. New York: Published by N. Currier. [Image]
Retrieved from the Library of Congress, https://www.
loc.gov/item/90715981/.
3. Edicio del Crystal Palace construido en 1853 en
Nueva York.
3. The 1853 New York Crystal Palace.
Fuente / Source: The Miriam and Ira D. Wallach
Division of Art, Prints and Photographs: Print Co-
llection, The New York Public Library. “New York
Crystal Palace ....” The New York Public Library Di-
gital Collections. http://digitalcollections.nypl.org/
items/5e66b3e8-c3f8-d471-e040-e00a180654d7.
4. El Tribune Building (1874).
4.
The Tribune Building (1874).
Fuente / Source: Hunt, Ric hard Morris, Arch itect, pho-
tographer by Holmes, S. A. , 1819 Or. [Tribune Buil-
ding, New York City / S. A. Holmes, New York]. [after,
1875] Image. Retrieved from the Library of Congress,
<https://www.loc.gov/item/2010649584/>.
5. Fotografía del frente de la ciudad de Nueva York en
1900 desde el río Hudson.
5.
New York City from the Hudson River in.
Fuente / Source: Geo. P. Hall & Son, C. C. (1900) [New
York City, 1900]. [Image] Retrieved from the Library
of Congress, https://www.loc.gov/item/2007661108/.
114 distritos protegidos y 20 distritos
históricos protegidos (Landmark
Preservation Commission, 2016). El
organismo responsable de la designación
de edicios o barrios históricos o
protegidos es la Landmark Preservation
Commission (LPC) fundada en 1965
después de las protestas sociales contra la
demolición de edicios singulares de la
ciudad como la espléndida Penn Station
diseñada por la rma McKim, Mead &
White (g. 6). La LPC es la responsable
de proteger y regular los edicios
y barrios de la ciudad con valores
arquitectónicos, históricos y culturales
relevantes. También supervisan y
aprueban cualquier intervención en
estos edicios y barrios, revisan los
planos, los materiales, los nuevos
volúmenes, la estética, etc. Sin la previa
aprobación de la LPC un proyecto no
puede ser aprobado por el Departamento
Edilicio de la ciudad y por lo tanto no
puede solicitar el permiso de obras.
which are located in the 114 landmark
districts and the 20 historic district exten-
sions (Landmark Preservaon Commis-
sion, 2016). The associaon responsible
for the landmark designaon is the Land-
mark Preservaon Commission (LPC)
founded in 1965 aer the social protest
against the demolion of the splendid
Penn Staon designed by the rm McK-
im, Mead & White (g. 6). The LPC is re-
sponsible for protecng New York City’s
architecturally, historically, and culturally
signicant buildings and sites, and regu-
lang them once they’re designated. The
LPC supervises the drawings, materials,
and new volumes of an intervenon in
a landmark building or district. With-
out the approval of the LPC a project
that aects a landmark cannot be ap-
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FINANCIACIÓN
Según la LPC y la experiencia de los
autores, la mayoría de los edicios pro-
tegidos pertenecen a personas o empre-
sas privadas. El coste de un proyecto de
restauración en un edicio protegido se
nancia por sus propietarios o empre-
sas inmobiliarias de inversión, por lo
que el proyecto de restauración se con-
vierte en la gran mayoría de ocasiones
en una inversión económica. En con-
trapartida, la escasez generalizada de
fondos públicos destinados a la conser-
vación del patrimonio no suele ser su-
ciente para reparar o incluso mantener
los edicios protegidos de titularidad
pública. Esto deja la salvaguarda de
edicios históricos en manos de propie-
tarios privados con grandes fortunas.
Los eventos y galas para recaudar fon-
dos están a la orden del día en la socie-
dad neoyorquina y placas o rótulos con
los nombres de los donantes se pueden
encontrar en bibliotecas, edicios, es-
tatuas e incluso bancos de Central Park.
LAS ESTRUCTURAS DE LOS
EDIFICIOS HISTÓRICOS
En términos generales las estructuras
de edicios históricos de la ciudad se
pueden clasicar en tres grupos depen-
diendo de los materiales empleados y
su cálculo. Las estructuras pueden ser
no calculadas, obsoletas o arcaicas.
Una estructura no calculada es aquella
construida sin ningún tipo de análisis
racional y con el único pensamiento en
su diseño que seguir las reglas tradi-
cionales y empíricas de la época. Una
estructura obsoleta es aquella calcula-
da mediante un análisis racional según
los códigos y normativas de la época
en que se construyó que, sin embargo,
no cumple los estándares y códigos ac-
tuales. Una estructura arcaica es aque-
lla calculada siguiendo los estándares
y códigos de la época que todavía
cumple con los estándares actuales,
aunque fue construida con materiales
o sistemas constructivos desfasados o
en desuso.
La clasicación anterior engloba
diferentes tipos de edicios: por ejemplo,
los edicios con muros de carga o los
edicios con estructura de fundición,
ambos serían clasicados como
estructuras no calculadas. Los primeros
edicios con estructura metálica serían
clasicados como estructuras obsoletas
y los primeros rascacielos serían
clasicados como estructuras arcaicas.
A continuación se expone una clasi-
cación y una breve explicación de los
tipos de edicios históricos más comu-
nes en la ciudad de Nueva York.
r &EJàDJPT EF NVSPT EF DBSHB àH 
Este tipo de edicios fueron construidos
con muros de fábrica de ladrillo sin
refuerzo que variaban su espesor a lo
largo de la altura del edicio. En este
tipo de edicios dos de los muros
soportaban las cargas de los forjados
mientras que los otros dos solamente
soportaban su propio peso. Los forjados
se realizaban con viguetas de madera
espaciadas aproximadamente 40 cm.
proved by the Department of Buildings
(DOB) in order to get the work permit.
FUNDING
According to the LPC and our own ex-
perience, the majority of the landmark
buildings are private-owned. The ex-
pense of a restoraon project in a land-
mark building is funded by the owner or
real-estate investment rms, so that the
restoraon of the building becomes in
most cases an economic investmentV. In
the same line, the low public budget for
preservaon is, in general, insucient
to restore or even preserve the historic
public-owned buildings and structures.
This leaves the preservaon of the build-
ings to private money funds. The fund
raising campaigns are well established
in the New York society, and plaques and
signs with the donors’ names are found
in libraries, buildings, statues, and even
benches of Central Park.
HISTORIC BUILDING STRUCTURES
In broad terms the historic structures of
the New York City building are classied
in three groups depending on their ma-
terials and design. The structures can be
undesigned, obsolete, or archaic. An un-
designed structure was built without any
type of raonal analysis, and without too
much thought on its design more than
to meet the tradional standards and
empiric experience. An obsolete struc-
ture was designed by a raonal analysis
meeng the requirements and codes of
the me it was constructed, however it
does not longer meet the current stand-
ards or codes. An archaic structure was
designed to meet the standards and
code of its me and sll meets the cur-
rent codes, although it was constructed
with materials or construcon systems
no longer in use.
The previous classicaon compris-
es dierent types of buildings, for in-
stance the bearing wall buildings and
cast iron buildings would be classied
both as undesigned structures. The
early-metal-frame buildings would
be classied as obsolete structures.
And the early-steel-skeleton buildings
would be classied as archaic structure.
6. Sala principal de espera de la estación Penn Sta-
tion en Nueva York construida en 1915 y demolida
en 1963.
6.
New York Penn Staon, main waing room. The
building was built in 1915 y was demolished in 1963.
Fuente /
Source
: Historic American Buildings
Survey, Cervin Robinson, Photographer. May 10,
1962, Waiting room from northwest. Library of
Congress. http://hdl.loc.gov/loc.pnp/hhh.ny0411/
photos.119994p.
7. Puck Building (1885), Manhattan. Edicio de
muros de carga. Fotografía: Gabriel Pardo Redondo.
7.
Puck Building (1885), Manhaan. Brick bearing
wall building. Photography: Gabriel Pardo Redondo.
6
Los edicios eran generalmente de baja
altura y se construyen hasta inicios del
siglo XX. El diseño de su estructura
no seguía principios de ingeniería sino
más bien los estándares denidos en los
códigos edicatorios de la época, que
estaban basados en diseños empíricos
y tradición constructiva (Fryer, 1887).
Estos edicios solían tener un ratio
altura-anchura pequeño por lo que la
rigidez de los muros exteriores era
suciente para estabilizar el edicio.
r &EJàDJPT DPO GBDIBEBT EF GVOEJDJÓO
(cast-iron facade buildings) (gs. 8,
9 y 10). Este tipo de edicios se de-
nen por la utilización de elementos de
fundición o hierro colado como colum-
nas, vigas o dinteles, principalmente en
sus fachadas. Se volvieron populares
entre las décadas de 1850 y 1870 por
tres motivos principales: mayor luz en
los espacios interiores, mayor rapidez
de ejecución y mayor seguridad frente
al fuego (Friedman, 2010a). El uso de
estos edicios era industrial, comercial
Below there is a summary and a brief ex-
planaon of the most common type of
historical buildings in New York City.
• Bearing wall buildings (g. 7). This type
of buildings are made of unreinforced
self-standing brick bearing walls of dier-
ent thickness along their height. In a typi-
cal building of this kind two of the exteri-
or walls are bearing walls supporng the
oor loads, while the other two walls are
self-standing and do not support oor
loads. The oor framing are most oen
made of mber joists spaced approxi-
mately 40 cm. This type of structures are
generally low-rise buildings built unl
the beginning of the 20th Century. Their
design did not follow an engineering pro-
cess but the standards given the in the
7
o para pequeñas manufacturas, aunque
en la actualidad se cotizan al alza como
apartamentos y ocinas en barrios como
el SoHo. Los edicios tenían general-
mente cinco o seis plantas de altura,
con una esbeltez o ratio altura-anchura
generalmente baja. No se pueden llegar
a clasicar como edicios con estruc-
tura metálica sino más bien como una
versión mejorada de edicios de muros
de carga, donde las fachadas exteriores
han sido substituidas por una estructu-
ra metálica. Debido a la baja rigidez de
las conexiones entre vigas y columnas
de fundición y a la reducción de masa
en los muros exteriores, estos edicios
eran sensibles a fuerzas horizontales.
r 1SJNFSPT FEJàDJPT DPO FTUSVDUVSB
metálica. Entre 1880 y 1900 se com-
binaron las técnicas constructivas
tradicionales con nuevas tecnologías
constructivas dando como resultado ti-
pos de estructuras singulares y diversos
con el objetivo de satisfacer la demanda
de edicios en altura. Su construcción
building codes of the me which were
based on empiric design and tradional
construcon (Fryer, 1887). These build-
ings have a low height-to-width rao and
the sness of the exterior walls are ca-
pable to stabilize the building.
• Cast-iron facade buildings (gs. 8, 9, &
10). These types of buildings are dened
by the use of structural cast-iron ele-
ments such as columns, lintels, or beams.
They became popular between 1850 and
1870 because of three principal advan-
tages: more sun-light inside the build-
ing, higher speed of erecon, and safe-
ty against re (Friedman, 2010a). They
were used in industrial, commercial, or
manufacturing buildings, although now
they are highly prized as apartments and
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correspondía por tanto a una evolución
en el campo de la ingeniería estructu-
ral, aunque no estuvieran debidamente
estudiados conceptos como las fuerzas
horizontales de viento o los efectos de
momentos secundarios. Existen dos ti-
pologías de edicios en esta clasica-
ción, las estructuras de jaula metálica
(cage construction) y las estructuras
híbridas.
-
Las estructuras de jaula (cage cons-
truction) (g. 11) se popularizaron al-
rededor de 1880 para edicios con más
de seis plantas de altura (Friedman,
2010b). Estas estructuras eran una com-
binación de estructura metálica en su in-
terior, utilizando acero, hierro forjado o
hierro de fundición y muros autoportan-
tes de albañilería en sus muros exterio-
res. Los muros exteriores estaban exen-
tos de la carga de los forjados. Dada la
exibilidad de las conexiones entre las
vigas y las columnas y el escaso uso de
diagonales y cruces de arriostramien-
to, los muros exteriores de albañilería
actuaban como estabilizadores de la
estructura frente a cargas horizontales,
aunque no estuvieran probablemen-
te calculados. En 1904, tras el colapso
del edicio de apartamentos Darling-
ton (59 W 46th Street) con la muerte
de veinticinco personas, las estructu-
ras de jaula dejaron de ser utilizadas.
-
Estructuras híbridas, que no tienen un
patrón que las dena porque su diseño y
construcción dependían de la creatividad
de los arquitectos e ingenieros. Un buen
ejemplo de este tipo de estructuras es el
Tower Building (g. 12), un edicio de
11 alturas con una anchura de tan solo
6,5 m construido en 1889 en el número
50 de Broadway. Las seis plantas inferio-
res de esta estructura híbrida se realiza-
ron con estructura metálica de columnas
de fundición y vigas de hierro forjado.
Las cinco plantas superiores se realiza-
oces in areas like SoHo. They are gen-
erally ve or six story tall, with low slen-
derness raos. They cannot be classied
as metal-structure buildings but rather
an upgraded version of the bearing wall
buildings with metal-structure facades.
Due to the lack of rigidity in the beam-
to-column connecons, and the re-
ducon of the mass in the walls, these
buildings are sensive to horizon-
tal forces such as wind or seismic.
Early metal frame buildings. Between
1880 and 1900 a combinaon of tradi-
onal construcon with new technology
construcon gave as a result dierent
and unique type of structure to ll the de-
mand for taller buildings. Their construc-
on corresponds to an evoluon in the
structural engineering design although
concepts as wind forces or secondary
eects were not properly encountered.
The buildings may be classied as cage
construcon, and hybrid structures.
- Cage construcon buildings (g. 11).
This type of structures became popular
around 1880 for building taller than six
stories (Friedman, 2010b). The structure
is a combinaon of metal structure in the
interior, using steel, wrought iron, or cast
iron and self-supporng masonry walls
on the exterior walls. The exterior walls
are released from oor loads. The ex-
ibility of the beam-column connecons
and the scarce use of diagonal bracing
le the lateral stability to the exterior
masonry walls, which might not be engi-
neered. In 1904 the Cage system stopped
to be used aer the collapse of the Dar-
lington Apartments (59 W 46th Street)
with the death of twenty-ve people.
- Hybrid structure buildings. There is not
a paern to dene this type of structures
because they were designed and built
out of the creavity of the architects
and engineers. A good example of this is
the Tower Building (g. 12), an 11-story
tall 6.5 meter wide building construct-
ed in 1889 at 50 Broadway. The hybrid
structure was made of metal structure
with cast-iron columns in its six lower
stories, and from the seventh oor up
the structure changed to a bearing-wall
system. Due to the high slenderness
(height-to-width rao 6:1) a cross brac-
ing system was installed in the form of a
single diagonal Warren truss running in
all its height. In addion, the weight of
the brick-bearing walls in the top stories
stabilized the building against overturn-
ing moments showing that this structure
was a raonal-designed construcon
(Friedman & Pardo Redondo, 2014).
• Steel skeleton buildings (gs. 12, 13,
& 14). Steel skeleton structures start-
ed in the 1890s and they diered lile
to the modern steel-skeleton structure
seen nowadays. The structural elements,
beams, columns, diagonals, etc, com-
posed the main structure and were made
of rolled steel. The rolled steel beams be-
came accessible aer Andrew Carnegie
opened the Edgar Thomson Steel Works in
1873; the price, the varie\ty of shapes, the
speed of erecon, and the higher strength
led to use steel over wrought iron or cast
iron. The oor inll was rst resolved
with terra-coa blocks (g. 16), concrete
draped-mesh slabs, cinder concrete slabs,
or later with concrete slabs over metal
deck. The facade became merely cur-
ron con estructura de muros de carga.
Su gran esbeltez (ratio altura-anchura
6:1) se palió con un sistema de diagona-
les de arriostramiento en toda su altura
a modo de cercha Warren de diagonal
única. La parte superior realizada de
muros de carga estabilizaba la estructura
contra el vuelco bajo la carga de viento,
por lo que se demuestra que la estruc-
tura había sido racionalmente diseñada
(Friedman & Pardo Redondo, 2014).
r &TUSVDUVSBT DPO FTRVFMFUPT EF BDFSP
(gs. 13, y 14) empezaron a construirse
en la década de 1890, prácticamente
idénticas a las modernas estructuras
metálicas. Todos los elementos de la
estructura principal, pilares, vigas,
diagonales, etc. estaban realizados con
acero laminado. El acero laminado
empezó a ser accesible después de que
Andrew Carnegie fundara la fábrica
Edgar Thomson Steel Works en 1873. El
precio, la variedad de formas, la rapidez
de ejecución y la mayor resistencia
del acero frente a otros metales lo
convirtieron en el elemento estructural
óptimo para los grandes edicios que se
proyectaban en la ciudad. En un primer
momento, los forjados se realizaban con
bovedillas cerámicas (g. 15), losas de
hormigón reforzado con mallazos en
forma de catenaria, losas de hormigón
pobre o losas de hormigón sobre chapa
metálica grecada. Las fachadas de estos
edicios no eran parte de la estructura
por lo que se convertían en fachadas
cortina ancladas a las vigas perimetrales
de cada planta. Las conexiones entre
los elementos estructurales se resolvían
principalmente con roblones (g. 16
hasta la aparición de los tornillos de alta
resistencia en 1960 (AISC, 1987). La
estabilidad frente a cargas horizontales
de viento se resolvía bien mediante
conexiones rígidas, diagonales o muros
de hormigón.
8. Vista de la calle Greene Street en el barrio del
SoHo, Nueva York, con los característicos edicios
con fachadas de fundición.
8.
Cast-iron building in Greene Street, SoHo, New
Yor k.
9. Haughwout Building, 490 Broadway (1857),
Manhattan. Edicio con fachada de fundición.
9.
Haughwout Building, 490 Broadway (1857),
Manhaan. Cast-iron building.
10. Edicio con fachada de fundición construido en
1870 en la calle Broadway, barrio del SoHo, Nueva
York.
10.
Cast iron building in Broadway, SoHo, New York,
built in the 1870’s.
11. The Potter Buildng (1886) en Nueva York.
Edicio con sólidos muros exteriores de ladrillo,
hasta un metro en la planta baja, y estructura
metálica en su interior.
11.
The Poer Buildng (1886), New York. Brick
bearing wall building with interior metal structure.
The exterior walls are a foot thick in the lower oors.
Fotografías /
Photographys:
Gabriel Pardo Redondo.
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EL INGENIERO RESTAURADOR Y LOS EDIFICIOS DE NUEVA YORK
THE PRESERVATION ENGINEER AND THE BUILDINGS OF NEW YORK
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LOGGIA Nº30 - 201 7
tain walls supported by spandrel beams
at each oor and was not longer part of
the structural resisng system. The con-
necons were typically made with rivets
(g. 15) unl the general use of the high-
strength bolts starng in the 1960s (AISC,
1987). The stability against wind forces
was resolved by rigid connecons, by
cross bracing, or by concrete shear walls.
REINFORCEMENT, REUSE, & ADAP-
TION OF HISTORIC STRUCTURES
As seen throughout this paper the historic
buildings in the city dier from the classical
historic buildings. The buildings followed
the codes, or the method of design of the
me. For this reason it is essenal to know
when it was constructed to understand
its structure to diagnose what the prob-
lems are. An ecient way to approach
an intervenon of the building struc-
ture should include the following steps:
1. Determinaon of the approximate year
of construcon of the building.
2. Field invesgaons and assessment.
3. Historical and archival research.
4. Preliminary analysis of the building.
5. Tesng.
6. Structural Analysis.
7. Design of repairs.
(1) The starng point to understand a
building structure is to know the approx-
imate year of construcon. With that it
can be determined the design loads, the
formulae used in the design, the building
codes used, if any, and even the type of
materials used. A useful, and easily ac-
cessible, tool to obtain basic informaon
of the building is the New York City De-
partment of Buildings (DOB) website.
On a map all the buildings of the city
are tagged providing information such
as year of construction, owner’s name,
type of protection, history of the live
loads and use, works done in the build-
ing, work violations, etc. The year of
construction is a good starting point,
however on-site confirmation is a must
to confirm the initial assumptions.
(2) A second step should be towards an
in-situ investigation by visual inspec-
tions and representative probes to as-
sess damages, failures, deflections, and
any other condition the structure might
have (fig. 17).
(3) A historical research is required to
know what type of codes were applied,
REFUERZO, REUTILIZACIÓN Y
ADAPTACIÓN DE ESTRUCTURAS
HISTÓRICAS
Los edicios históricos en la ciudad de
Nueva York se construyeron siguiendo
los códigos y métodos de diseño de la
época. Por esta razón, para entender sus
estructuras y diagnosticar cuáles son los
problemas es imprescindible conocer
aproximadamente la fecha de construc-
ción del edicio. Una manera ecaz de
enfocar una intervención en la estruc-
tura de un edicio existente debería in-
cluir los siguientes pasos.
1. Determinar el año aproximado de
construcción del edicio.
2. Inspección in situ y evaluación.
3. Investigación histórica y de archivos.
4. Análisis preliminar del edicio.
5. Ensayos y tests.
6. Análisis estructural.
7. Diseño de refuerzos.
(1) El punto de partida para entender la
estructura del edicio es situarlo en el
tiempo averiguando aproximadamente
su fecha de construcción. Con ello se
pueden determinar las cargas de diseño
originales, la normativa empleada, si
existía, e incluso el tipo de materiales
utilizados. Una herramienta accesible
para obtener la información básica de
un edicio es la página web del Depar-
tamento Edilicio de la ciudad de Nueva
York . Sobre un mapa todos los edicios
de la ciudad están registrados aportando
datos como el año de construcción, el
nombre del propietario, si está protegi-
do, el registro de sobrecargas de uso uti-
lizados a lo largo de la vida del edicio,
los trabajos realizados, las multas y san-
ciones, etc. La fecha de construcción es
un buen punto de partida, aunque es ne-
cesario realizar inspecciones in situ para
conrmar cualquier supuesto inicial.
(2) Un segundo paso debería estar enca-
minado hacia el examen in situ mediante
una inspección visual y catas para eva-
luar el daño, los fallos o roturas, las de-
formaciones y cualquier otra patología
que pueda tener la estructura (g. 17).
(3) Una investigación histórica se hace
necesaria para conocer qué tipo de nor-
mativa se manejó, cuáles fueron los mé-
todos de diseño utilizados, y cualquier
cambio o modicación importante a lo
largo de la historia del edicio. Si el
edicio tuviera planos originales, éstos
serían de gran utilidad para conocer las
cargas, dimensiones, detalles, etc. En el
país existen investigadores profesiona-
les especializados en rastrear edicios
y planos a través de diferentes archivos.
(4) Al analizar el edicio se debe tomar
en consideración que las ordenanzas
hasta la mitad del siglo XX eran gene-
ralmente más cautelosas que las actua-
les. Por ejemplo, en Nueva York la so-
brecarga de uso para ocinas era de 3,6
KPa en 1901 y la tensión admisible del
acero laminado era de 110 N/mm2.
La ordenanza actual de la ciudad (2014
NYC BC) establece una sobrecarga de
12. Sección constructiva del edicio Tower Building
(1889) con el arriostramiento vertical en forma de
cercha tipo Warren. Estructura híbrida.
12.
Cross secon of the Tower Building (1889) with
the vercal bracing in the shape of a Warren truss.
Hybrid structure.
Plano realizado por / Plan by: Gabriel Pardo Redondo.
13. Municipal Building (1914) situado en One
Centre Street en la ciudad de Nueva York. Edicio de
estructura de acero.
13.
Municipal Building (1914) at One Centre Street,
New York City. Steel skeleton building.
Fotografía /
Photography:
Berta de Miguel Alcalá.
14. Edicio Woolworth Building construido en
1913. Edicio con estructura de acero.
14.
Wool wort h Bui ldin g (19 13. S teel skele ton b uild ing.
Fotografía /
Photography:
Berta de Miguel Alcalá.
15. Fotografía en sección de un sistema de forjados
conocido como “terracotta at arch oor”, el cual
consistía en un entrevigado de bóvedillas cerámicas
que actuaban como un arco plano.
15.
Photography showing a cross secon of a
terracoa at arch oor.
Fotografía /
Photography:
Donald Friedman.
16. Dos hombres instalando los roblones de un
empalme de una columna durante la construcción
del Empire State Buiding en 1931.
16.
Two workers installing rivets in the construcon
of the Empire State Buiding in 1931.
Fuente /
Source
: The Miriam and Ira D. Wallach
Division of Art, Prints and Photographs:
Photography Collection, The New York Public
Library. “Two workers securing a rivet” The New
York Public Library Digital Collections. 1931.
http://digitalcollections.nypl.org/items/510d47d9-
a935-a3d9-e040-e00a18064a99.
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EL INGENIERO RESTAURADOR Y LOS EDIFICIOS DE NUEVA YORK
THE PRESERVATION ENGINEER AND THE BUILDINGS OF NEW YORK
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what were the methods of design, and
any important change or modification in
the building history. If the building had
original drawings they are very helpful
to know the loads, dimensions, details,
etc. Professional researchers are avail-
able to track building drawings in the
different archives.
(4) When analyzing the building it must
be taken into account that previous build-
ing codes unl the mid of the 20th Centu-
ry were generally more conservave than
the current codes. For instance, in New
York City the live load for oces in 1901
was 3.6 KPa and the allowable stress in
steel was 110 N/mm2.
Under the current code the live load for
oces is 2.4 KPa, and the allowable stress
in similar steel is 138 N/mm2. This is due
to a current broader knowledge in the ap-
plicable loads, and a greater understand-
ing of the behavior of the materials. Nev-
ertheless, care must be taken on applying
old codes since the conservaveness is
not always the case. For instance the for-
mulae used in the past to calculate cast-
iron columns were found to be incorrect
and gives higher capacies than allowable
(Paulson et al, 1996).
(5) Depending on the size of the interven-
on, materials, and the new requirements
for the structure, it is highly recommend-
ed to perform tests to verify the capacity,
type and condions of the materials on
representave parts of the structure. The
typical tests used are semi-destrucve
such as the coupon test to determine the
yield strength and weldability of the steel
or metal; the at-jack test to determine
the admissible capacity, tvhe modulus of
elascity, or the current loads on masonry
walls; visual and microscopic evaluaon of
mber elements; extracon of concrete
cores; the Windsor Probe test for concrete,
etc. Non-destrucve evaluaon tests are
also used such as the ground penetraon
radar (GPR) to determine thickness and
reinforcement in a concrete element, ul-
trasounds to determine the integrity of
the element, metal detecon, etc.
(6) Once all the informaon is gathered
in the previous steps it is the me to per-
form a complete structural analysis with
real values and dimensions.
Finite Element Methods (FEM) soware
are of great use for analyzing old build-
ings. However tradional methods such
as numerical, analycal and graphical, are
also advantageous since they were the
methods most likely used by the original
engineer. By doing a similar analysis than
the original gives a beer understanding
of the structure and its design.
(7) The design of the repairs varies great-
ly depending on the type of intervenon
and the building. Even in some cases aer
a thorough invesgaon and analysis the
structure turns out to be strong enough to
support the new requirements and there-
fore the economic savings are substanal.
One of the most challenging parts of the
reinforcement of an old building is to adapt
the structures to resist seismic forces.
New York is not within a high seismic-risk
zone and the structures were not re-
quired to comply with seismic provisions
unl the 1995 NYC Building Code (NYC’s
Risk, 2016). Since many buildings in New
York are landmarked, and therefore pro-
tected, the modicaons are limited and
new extensions and top addions are a
common pracce. The current New York
City Building Code states that the new ad-
dions have to comply with the seismic
uso para ocinas de 2,4 KPa y una ten-
sión admisible del acero de 138 N/mm2.
Esto es debido a que en la actualidad
existe un mayor conocimiento de las
cargas aplicables y una mejor compren-
sión del comportamiento de los materia-
les. No obstante, se debe tener precau-
ción al considerar ordenanzas pasadas,
ya que esta cautela de antaño no siem-
pre está garantizada. Por ejemplo, se ha
descubierto que las fórmulas utilizadas
en el pasado para dimensionar las co-
lumnas de fundición no son correctas y
pueden dar como resultado capacidades
más altas que lo que realmente pueden
soportar (Paulson et al, 1996).
(5) A tenor del tamaño de la interven-
ción, el tipo de materiales y las nuevas
solicitaciones para la estructura, es reco-
mendable realizar ensayos para vericar
la capacidad, tipología y estado de los
materiales y elementos en partes repre-
sentativas de la estructura. Los ensayos
más utilizados son de tipo semidestruc-
tivo como la extracción de probetas tes-
tigo para averiguar la resistencia a trac-
ción de los metales y su composición
para saber si son soldables; el ensayo
con gatos planos para estimar las car-
gas admisibles, módulo de elasticidad o
cargas actuales en muros de albañilería;
inspección visual y microscópica para
evaluar elementos de madera; extrac-
ción de probetas de hormigón; la pistola
de Windsor para determinar resistencia
del hormigón, etc. Entre las técnicas no
destructivas de evaluación (NDE) se uti-
lizan: por ejemplo el georradar (GPR)
para averiguar espesores y refuerzo de
los elementos de hormigón, los ultra-
sonidos para evaluar la integridad del
elemento, los detectores de metales, etc.
(6) Una vez se recoge toda la informa-
ción de los pasos anteriores es momento
de realizar un análisis estructural com-
pleto con los valores y dimensiones
reales. Los programas de análisis por
elementos nitos (FEM) son de gran
utilidad para analizar edicios antiguos.
Sin embargo, los métodos tradiciona-
les como los numéricos, analíticos e
inclusos grácos, tienen también sus
ventajas ya que serían seguramente los
métodos utilizados por sus diseñadores
originales. Al realizar un análisis similar
al original se consigue una mejor com-
prensión de la estructura y su diseño.
(7) El diseño de las reparaciones y re-
fuerzos varían bastante dependiendo
del tipo de intervención y el tipo de
edicio. Hay ocasiones que tras una
profunda investigación y análisis del
edicio el edicio resulta lo sucien-
temente resistente para soportar las
nuevas solicitaciones y, por tanto, el
ahorro económico en innecesarios re-
fuerzos es sustancial. Uno de los ma-
yores retos del refuerzo de estructuras
antiguas es adaptarlo para resistir es-
fuerzos sísmicos. Nueva York no está
situada en una zona de alto riesgo sís-
mico y los edicios no tenían requeri-
mientos contra sismo hasta el código
de 1995 (NYC’s Risk, 2016). Dado que
muchos de los edicios de la ciudad
están protegidos, las modicaciones
que se pueden realizar son limitadas,
como sobreelevaciones o ampliacio-
nes en planta que respetan el edicio
original. Las ordenanzas actuales de la
ciudad establecen que las nuevas so-
breelevaciones o ampliaciones deben
diseñarse para resistir los esfuerzos
de sismo. Sin embargo, según la nota
técnica TPPN 4/99 del Departamento
de Edilicios, el edicio existente no
tiene por qué ser reforzado para resis-
tir cargas sísmicas si éstas no superan
en más de un 20% las cargas sísmicas
previstas en las ordenanzas contando
con la nueva sobreelevación del edi-
cio. Esto en algunas ocasiones aboca a
la paradoja de realizar una estructura
diseñada para resistir esfuerzos sísmi-
cos situada encima de un edicio que
no fue diseñado para resistirlos.
CASOS DE ESTUDIO
38 Greene Street, Nueva York
El edicio situado en 38 Greene Street
(g. 19) es un edicio de 5 plantas
con dimensiones en planta de 25x30
m construido en torno a 1870 en el
barrio del SoHo. La estructura del
edicio está realizada con muros de
carga de ladrillo y dos líneas de co-
lumnas interiores espaciadas 7,7 m.
Las columnas son de fundición en la
planta baja y en el sótano y de madera
en las plantas superiores. Los forjados
provisions. However under the provisions
of the DoB’s Technical Policy and Proce-
dure Noce 4/99 (TPPN 4/99), the exist-
ing building does not have to be reinforce
to comply with the seismic provisions if
the seismic forces in the exisng building
do not increase by more than 20% tak-
ing into account the new addion. That
somemes leaves the paradox to design
a new seismic-resistant top structure over
an exisng structure which is not.
CASE STUDIES
38 Greene Street, New York City
38 Greene Street (g. 19) is a 5-story-tall
1870’s historic building in the SoHo neigh-
borhood with a 25×30 meters footprint.
The structure of the building is made of
exterior brick bearing walls and two lines
of interior columns spaced 7.7 meters. The
columns are made of cast iron in the rst
17. Fotografía de una inspección mediante cuerdas
en la fachada de un edicio histórico de la Quinta
Avenica en la ciudad de Nueva York. Al fondo el
Fuller Building también conocido como el Flatiron
Building construido en 1902.
17.
Visual inspecon of the facade of a historic
building in Fih Avenue, New York. In the background
the Fuller Building, also known as the Flaron
Building built in 1902.
Fotografía /
Photography:
Berta de Miguel Alcalá.
18. Expansión por oxidación de una viga de acero
en un edicio histórico de principios de siglo XX en
Nueva York.
18.
Expansión by corrossion of steel beam in a
historic building built at the beginnings of the 20th
century in New York.
Fotografía /
Photography:
Gabriel Pardo Redondo.
18
17
EL INGENIERO RESTAURADOR Y LOS EDIFICIOS DE NUEVA YORK
THE PRESERVATION ENGINEER AND THE BUILDINGS OF NEW YORK
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LOGGIA Nº30 - 201 7
se ha diseñado para actuar como un dia-
fragma rígido que distribuye las cargas
horizontales de una manera más suave al
edicio existente ya que está anclada a
los cuatro muros exteriores.
En la inspección visual y las catas reali-
zadas, el edicio no presentaba señales
de fallos o sobrecargas. En este caso,
los planos originales no se pudieron en-
contrar.
El análisis inicial con las nuevas car-
gas mostraba que el edicio existente
era capaz de soportarlas con una inter-
vención limitada, porque la sobrecarga
de uso original era mayor que la nueva
sobrecarga de uso más las cargas de la
nueva sobreelevación. El análisis sís-
mico comparando la estructura exis-
tente con y sin la sobreelevación resul-
taba que con la inclusión de la nueva
sobre elevación el momento total de
vuelco y el máximo cortante en su base
están realizados con viguetas y vigas de
madera de una sección considerable. La
estructura del edicio se puede clasi-
car como una estructura no calculada.
El uso original del edicio era de
manufactura con una sobrecarga de
uso original de entre 4,8 y 7,1 KPa.
Su uso actual es comercial en la planta
baja y ocinas en el resto de plantas,
con unas sobrecargas de uso de 4,8
KPa y 2,4 KPa respectivamente.
El nuevo proyecto de intervención con-
siste en la incorporación de dos plantas
en la parte superior del edicio para unas
nuevas ocinas. La nueva estructura se
ha diseñado con un esqueleto de acero
con forjados de hormigón sobre chapa
colaborante grecada dada su ligereza y
posibilidad de espacios abiertos con el
mínimo número de columnas. Además,
la losa de hormigón que reemplaza el
forjado de cubierta del edicio original
and basement oors, and of mber in the
upper oors. The oor framing is made by
heavy mber joists and beams. The build-
ing is classied as an undesigned structure.
The original use was manufacturing, with
a live load between 4.8 KPa to 7.1 KPa.
Its current use is commercial on the ground
oor and oces in the upper oors, re-
specvely live loads of 4.8 KPa and 2.4 KPa.
The new project comprises a top addion
of two oors for new oces. The new
structure will be a steel framing with con-
crete slab over metal deck given its light-
ness, its possibility of open spaces with
minimum columns. In addion, the con-
crete slab, which replaces the exisng roof,
is designed to act as a rigid diaphragm to
distribute the horizontal forces from the
new addion to the exisng building in a
careful way since it will be connuously
connected to the four exterior walls.
In the visual inspecons and inial probing,
the building structure did not have signs of
failures or overloading. In this case original
drawings of the building were not found.
The inial analysis of the new loads from
the new addion showed that the exist-
ing building would be capable to support
them with lile repairs and reinforcement.
This is because the original live loads were
higher than the new live loads plus the ad-
dion. The seismic analysis comparing the
seismic forces in the exisng building with
and without the new addion revealed
that the overturning moment and base
shear did not increase by more than 20%.
Therefore, per the provision TPPN 4/99 it
is allowed to construct the top addion
without seismic-retrong the original
building.
Even though the new vercal loads
were smaller than the original loads,
no sobrepasaban el 20% de los valores
del edicio sin sobreelevación. Por tan-
to, según la nota técnica TPPN 4/99
estaba permitido construir la nueva so-
breelevación sin necesidad de reforzar
el edicio original frente a sismo.
Aunque las cargas totales verticales eran
menores que las originales se alberga-
ban dudas de la capacidad real de las
columnas de madera y de fundición, que
debían soportar la nueva sobreelevación.
Generalmente las columnas de made-
ra no se calculaban en esa época, y las
columnas de fundición podrían haberse
calculado con fórmulas que se han de-
mostrado erróneas. Se realipues una
investigación visual y microscópica de
las columnas de madera para determinar
su especie y clasicación estructural. En
las columnas de fundición se realizaron
tres taladros de 0,5 cm de diámetro en la
base, a mitad altura y en la parte superior
de la columna para determinar el espesor
de las paredes y vericar su consistencia
para tener en cuenta las excentricidades
por defectos de fabricación.
El análisis estructural con los valores ob-
tenidos de los ensayos mostraban que las
columnas de madera estarían sobrecarga-
das un 25% por encima de su capacidad
admisible cuando se consideraban las
nuevas solicitaciones. El análisis estruc-
tural de las columnas de fundición mos-
traba que estarían sobrecargadas un 5%
por encima de su capacidad admisible. La
substitución de las columnas de madera
por elementos más resistentes no era via-
ble dado que las plantas del edicio están
en uso y tenían que seguir en uso durante
la construcción. Se decidió pues instalar
nuevas columnas realizadas por perles
de acero en “U” a cada lado de las colum-
nas de madera que soportarían las cargas
de la nueva estructura (g. 20). Por tanto,
there was concern about the real
capacity of the mber and cast-iron
columns because mber columns were
not typically designed in the past.
In addion the cast-iron columns might
have been designed with mistaken formu-
lae. A visual and microscopic inspecon
was conducted in the mber columns to
determine the specie and grade. In the
cast-iron columns three ½ cm diameter
drills were performed at the boom, mid
and top of the columns to determine
thickness and its consistency to check for
eccentricies that might have been cre-
ated by the old methods of fabricaon.
The structural analysis with the values
obtained by the tesng showed that the
mber columns would be overstressed
by 25% above its allowable capacity. The
analysis of the cast-iron columns showed
that they would be overstressed around
5% above its allowable capacity. The re-
placement of the mber columns was not
a viable opon given that the oors were
currently occupied and they had to re-
main occupied during the construcon. It
was decided then to install new columns
made of steel channels on both sides of
the exisng mber columns to take the
new loads (g. 20). In that way the load
in the exisng columns would not be in-
creased by the new addion and could
remain.
On the other hand, for the cast-iron col-
umns it was decided that the excess in
capacity was acceptable since the Inter-
naonal Exisng Building Code (IEBC)
allows exisng structural elements to be
5% overstressed (IBC, 2012), and the col-
umns did not have signs of failures or dis-
tress which means they have been work-
ing properly for the last 140 years.
la carga en las columnas de madera no se
vería afectada por las nuevas solicitacio-
nes y podrían conservarse.
Por otro lado se decidió que para las
columnas de fundición la sobrecarga
era admisible dado que por un lado el
International Existing Building Code
(IEBC) da como válida una sobrecarga
del 5% en elementos estructurales exis-
tentes (IBC, 2012) y, por otro, que las
columnas no presentaban ninguna señal
de sobrecarga o fallo lo que signica
que han funcionado adecuadamente du-
rante los últimos 140 años.
En este caso, gracias a un buen enten-
dimiento de la historia del diseño de
estructuras, un buen conocimiento de la
historia del edicio y una investigación
in-situ, se determinó la capacidad por-
tante de la estructura dando como resul-
tado refuerzos estructurales solamente
en partes concretas del edicio.
In this case thanks to a good under-
standing of the history of the design,
good knowledge of the building past,
and in-situ tesng, the capacity of
the structures was determined. The
structural reinforcement was there-
fore only in a few selected elements.
15 Park Row, New York City
The Park Row Building (g. 21), also
known as the Ivins Syndicate Building,
became the tallest commercial build-
ing in the world upon its compleon in
1899, keeping such record unl 1908.
This 119 m (29-story) tall structure was
a collaboraon between the architect
R.H. Robertson and the engineer Nath-
aniel Roberts. It is a great example of
late 19th century skyscraper engineering
which obtained New York City Landmark
status in 1999. Its structure is resolved
19
19. Edicio situado en 38 Greene Street construido
alrededor de 1870, en la isla de Manhattan, Nueva
Yo r k . E d i c i o d e m u r o s d e c a r g a c o n c o l u m n a s d e
fundición y de madera.
19.
38 Greene Street, SoHo, New York, built in the
1870’s. Brick bearing wall builidngs with cast-iron
and mber columns.
Fotografía /
Photography:
Gabriel Pardo Redondo.
EL INGENIERO RESTAURADOR Y LOS EDIFICIOS DE NUEVA YORK
THE PRESERVATION ENGINEER AND THE BUILDINGS OF NEW YORK
132 133
LOGGIA Nº30 - 201 7
15 Park Row, Nueva York
El edicio situado en 15 Park Row (g.
21), también conocido como el Ivins
Syndicate Building, construido en 1899,
fue el edicio comercial más alto del
mundo hasta 1908. La estructura que se
eleva del terreno 119 m y 29 plantas fue
diseñada por el arquitecto R. H. Robert-
son y el ingeniero Nathaniel Roberts.
Es un gran ejemplo de la ingeniería
de rascacielos de nales del siglo XIX
que fue declarado edicio protegido en
1999. Su estructura se concibió con un
esqueleto de acero de columnas, vigas
de acero, diagonales de arriostramiento
verticales y horizontales, forjados de
bovedilla cerámica plana y cimientos
construidos sobre 3.500 pilotes de ma-
dera. Este tipo de estructura se podría
clasicar como una estructura arcaica.
El proyecto consiste en la adaptación del
edicio de ocinas para uso residencial.
El proyecto comprende la renovación
del lobby histórico y la adaptación de
las plantas altas del rascacielos y sus ca-
racterísticas cúpulas a espacios residen-
ciales. La intervención proveerá un uso
contemporáneo del espacio a la vez que
cumplirá con las ordenanzas actuales.
Con el n de intervenir de la manera
más compatible y eciente, resulta fun-
damental un buen conocimiento del sis-
tema estructural, de su diseño y de su
estado actual, además de una profunda
investigación histórica y de inspeccio-
nes in situ. En este caso en particular,
dado que se trata de un edicio emble-
mático de la época, se ha encontrado
abundante información que incluye los
planos originales a través de publica-
ciones de arquitectura e ingeniería de
la época. El edicio se ha mantenido y
ha estado en uso continuamente y en el
estudio previo no se encontraron indi-
cios de fallos o daños estructurales.
Por otro lado, el cambio de uso del edi-
cio reduce la sobrecarga de uso, de
la sobrecarga original de 3,5 KPa para
ocinas a los 1,9 KPa actuales para vi-
viendas, lo que se traduce en que la es-
tructura del edicio está sobredimensio-
nada para los estándares actuales. Esto
permite una cierta holgura para albergar
nuevas cargas y solicitaciones así como
modicaciones con mínimos refuerzos.
El tipo de acero utilizado en el edicio
fue “acero medio” según se la docu-
mentación encontrada.
En el análisis estructural, los componen-
tes y materiales utilizados a nales del
siglo XIX ha sido el punto de partida
del diseño de los refuerzos de todas las
nuevas adiciones que incluyen: la reno-
vación de los ascensores existentes, la
sobreelevación de los casetones de cu-
bierta y el diseño de un nuevo casetón,
nuevos forjados para rellenar el hueco
de los ascensores abandonados, la sus-
titución de dos escaleras existentes y la
creación de dos escaleras nuevas de uso
doméstico. El refuerzo de la estructura
existente ha consistido principalmente
en añadir secciones de acero en forma
de T soldada a las alas inferiores de las
vigas de acero que presentaban tensio-
nes y echas mayores a las admisibles.
Este caso de estudio muestra que con
una buena comprensión de la estructura
del edicio acompañado de una ade-
cuada investigación histórica, el refuer-
zo de la estructura existente se puede
minimizar con el consecuente ahorro
en tiempo y coste.
REFLEXIÓN
En el presente artículo se ha expuesto
una clasicación de los diferentes tipos
de edicios históricos existentes en la
ciudad de Nueva York, así como una
metodología ecaz para entender sus
estructuras y reforzarlas. Para garan-
tizar una adecuada comprensión de la
estructura del edicio es esencial clasi-
car el tipo de estructura, saber cuándo
fue construido, realizar una investiga-
ción histórica del edicio, vericar
cualquier descubrimiento mediante ca-
tas y, por último, y más importante, rea-
lizar un adecuado análisis estructural.
Los dos casos de estudio expuestos
with steel-skeleton framing consist-
ing in detailed built-up columns, steel
beams and girders, vercal and horizon-
tal braces, oors made of terra coa
at arch slabs, and in the foundaons
the whole building sits upon more than
3500 mber piles. This type of struc-
ture is classied as an archaic structure.
The project is an adapve reuse from an
oce building to a residenal building.
It involves the renovaon of the historic
lobby, as well as the use of the top oors
of the skyscraper and the two character-
isc twin cupolas as residenal spaces.
The intervenons planned will provide
a contemporary use of the space while
meeng current building codes’ require-
ments.
In order to intervene in the most com-
pable and ecient way, good knowl-
edge on the structural system, its layout
and current condion has been of great
importance, requiring deep historical re-
search and on site invesgaons. In this
parcular case given that the building
was an outstanding building, extensive
documentaon, including part of the
original drawings, were found engineer-
ing and architectural publicaons. The
building has been maintained and in use
throughout its life and no signs of dam-
age or distress were found in the visual
inspecons and inial probing.
On the other hand the change of use in
the building reduces the live loads, going
from the original 75 psf (3.5 KPa) for oces
to 40 psf (1.9 KPa) for residenal. Which
translates that the building would be over-
designed per the current standards. This
allows leeway for addional loads and
modicaons with lile reinforcement of
the original structure.
The type of steel used in the building was
“medium steel” as found in the exisng
documentaon . A structural analysis of
the exisng structure, taking into consid-
eraon the components and materials
used in the late 19th century, has been
the starng point of the design of all
new structural addions: the renovaon
of the exisng elevator; the extension
of the stair bulkhead and the design of
a new one; the inll of abandoned ex-
isng shas at dierent levels; the re-
placement of two exisng stairs and the
inseron of two new ones for domesc
use. The reinforcement of the exisng
structure has consisted in installing new
steel “T” secons welded to the boom
ange of the beams which showed over-
stress due to the new loads.
This case study shows that by a good
understanding of the building structure
and with an adequate archival research,
the reinforcement of the exisng struc-
ture is minimized with the consequent
save in me and cost.
REFLECTIONS
In this paper a classicaon of the types
of historic buildings in New York City and
an eecve methodology to understand
20
21
20. Nuevas columnas de acero consistentes en
dos perles en “U” instaladas a cada lado de las
columnas de madera para soportar las cargas de
la nueva extensión del edicio 38 Greene Street.
20.
New steel columns by two “U” proles installed
on each side of the wooden columns to support the
new extension of the building 38 Greene Street.
Fotografía /
Photography:
Gabriel Pardo Redondo.
21. 15 Park Row en construcción en 1898,
Manhattan. Edicio con estructura de acero.
21.
15 Park Row Building in construcon in 1898,
Manhaan. Steel skeleton building.
Fuente /
Source:
Library of Congress. Prints &
Photographs Division, LC-USZ62-41748
.
aportan claros ejemplos de cómo aplicar
esta metodología. En el primer caso un
robusto edicio de albañilería parecía
ser capaz de soportar las nuevas solici-
taciones de una sobreelevación según la
información histórica. Sin embargo, un
cuidadoso análisis estructural junto con
ensayos in situ reveló que algunas partes
de la estructura necesitaban reforzarse.
En el segundo caso, una meticulosa in-
vestigación histórica y de archivo junto
con inspecciones in situ de vericación
permitió un profundo entendimiento de
la estructura del edicio y sus materia-
les, pudiendo minimizar los refuerzos.
El trabajo del ingeniero restaurador dista
bastante del diseño de nuevos edicios.
Por ejemplo, trabajar en edicios exis-
tentes signica que la libertad de elec-
ción es en ocasiones muy limitada. Los
ingenieros restauradores deben evaluar la
estructura existente partiendo del cono-
cimiento de cómo fue construida, cómo
se calculó, cuál es su historia, y cómo
funciona en su estado actual. Es posible
and reinforce them is exposed. In order
to guarantee an adequate understanding
of the building structure it is essenal to
classify the type of structure, to nd when
it was built, to do an archival research
on the building, to verify the ndings
on site, and lastly and more important,
to perform a proper structural analysis.
The two exposed case studies clarify how
to apply this methodology. In the rst
case study the robust masonry building
seemed capable to support addion-
al loads according to the historical data.
However, a careful analysis and test-
ing revealed that certain parts of the
structure needed to be reinforced. In
the second case, a meculous archival
research and eld vericaon led to a
EL INGENIERO RESTAURADOR Y LOS EDIFICIOS DE NUEVA YORK
THE PRESERVATION ENGINEER AND THE BUILDINGS OF NEW YORK
134 135
LOGGIA Nº30 - 201 7
que estas estructuras históricas no estu-
vieran calculadas en su origen por lo que
el ingeniero restaurador debe basar sus
decisiones en la información histórica,
la propia experiencia y la ingeniería mo-
derna para asegurar la conservación del
edicio y mantenerlo en servicio al mis-
mo tiempo que respetar su historia.
deep understanding of the building struc-
ture and thus minimizing the repairs.
Preservaon engineering is quite dif-
ferent than designing new structures.
For instance, working on an exisng
building means that the freedom of
choice is, occasionally, very limited.
The preservaon engineers must evaluate
the exisng structure by understanding
how it was built, how it was designed,
what is the history behind, and how it
works now. Historic structures may not be
originally calculated or engineered, and
22. Fotografía de la estación del City Hall en Nueva York diseñada y construida en 1904 por Rafael Guastavino
mediante bóvedas tabicadas de ladrillo.
22.
City Hall subway stano in New York. It was designed and built by Rafael Guastavino in 1904 using catalán
le vaults.
Fuente /
Source
: Detroit Publishing Company Photograph Collection. Library of Congress. Prints &
Photographs Division, LC-D4-17293.
ALBERTI (1486) On the Art of Building in Ten
Books Rykwert et al 1988 English edition.
ALLEN, G, ALLEN, J, ELTON, N, FAREY,
N, HOLMES, S, LIVESEY, P, RADONJIC, M
(2003) Hydraulic Lime Mortar for Stone, Brick
and Block Masonry, Donhead, Dorset.
BURNELL G R Rudimentary Treatise on Limes,
Cements, Mortars, Concretes, Mastics, Plaste-
ring, etc Scholar’s Choice (undated, late 19thC)
BS 7913, (1998) ‘The principles of the conserva-
tion of historic buildings’ BSi.
COPSEY, GOURLEY & ALLEN (2010) Mud
Mortars in Masonry Construction – Malton,
North Yorkshire. HMC2010 Prague. RILEM and
www.maltonbuildingsgroup.com.
COPSEY Malton Building Contracts transcri-
bed from ZPB III 8/7/2 Valuations of Fixtures,
1853-1862 NYCRO, www.maltonbuildings-
group.com.
DEL RIO, M (1830) Memoria Sobre los Cono-
cimientos actuales de las materias propias para
la formacion de los morteros y argamasas cal-
careas que se emplean en la construccion de las
Obras Civiles e Hidraulicas. Madrid. Real Aca-
demia de San Fernando.
DIBDIN WJ LIME, Mortar & Cement: Their
Characteristics and Analyses 1911 Nabu Public
Domain Reprint.
ESPINOSA, P (1859) Manual de construcciones de
albañilería. Ingeniero Jefe de primera clase de Ca-
minos, Canales y Puertos. Madrid. Severiano Bas.
FORSTER, A ( 20 04) Hot lime mortars: A current
perspective Journal of Architectural Conservation.
FREW, REVIE, MCELVEEN, MCAFEE ET
AL (2015) The Hot Lime Mortars Project
Phase I Report.
GARCÍA LÓPEZ DEL VALLADO, J L
(2009) La Cal en Asturias ,Museu del Pueblu
D’Asturies.
BIBLIOGRAFÍA / REFERENCES
GIBBONS, P (2003) ‘The preparation and use
of lime mortarsTechnical advice note 1, Histo-
ric Scotland.
GILLMORE Q A (1886, but written 1861) Prac-
tical Treatise on Limes, Hydraulic Cements and
Mortars.
GILLMORE Q A (1864) Practical Treatise on Li-
mes, Hydraulic Cements and Mortars, Containg Re-
ports of Numerous Experiments Conducted in New
York City during the years 1858 to 1861.
GORETI MARGALHA; ROSÁRIO VEIGA;
ANTÓNIO SANTOS SILVA; JORGE DE BRI-
TO Traditional Methods of Mortar Preparation:
the Hot Lime Mix Method. Journal of Cement
and Concrete Composites 2011.
HENRY & STEWART (Eds) (2011) Mortars,
Renders & Plasters, Practical Building Conser-
vation Series, Historic England. Ashgate.
HIGGINS B 1780 Experiments and Observa-
tions Made with the View of Improving the Art
of Composing and Applying Calcareous Ce-
ments and of Preparing Quicklime.
HISTORIC SCOTLAND CONSERVATION
TEAM/JESSICA SNOW (2015) Hot Lime Mor-
tars Inform Guide.
HITCHCOCK ET AL (1861) The Geology of
Ver m o n t.
HOLMES, S (1993) Hot Limes in a cold climate
Building Limes Forum Journal.
HOLMES & WINGATE (2002) Building With
Lime ITDG.
HUGHES J & VALEK J (2003) Mortars in his-
toric buildings: A review of the conservation,
technical and scientic literature’ Historic Scot-
land HMSO.
LY NC H , G (2007) The myth in the mix. The 1:3 ratio
of lime to sand Building Conservation Directory.
MOXON J, MECHANICK EXERCISES; or
the Doctrine of Handy-works applied to the
Arts of Smithing, Joinery, Carpentry, Turning,
Bricklayery 1703.
PA SL E Y C W (1826) Practical Construction.
PA SL E Y C W (1838) Observations on Limes,
Calcareous Cements, Mortars, Stuccos and Con-
crete, and on Puzzolanas, Natural and Articial.
TOTTEN (see Treussart below).
TREUSSART (1842) Essays on Hydraulic and
Common Mortars and on Lime-Burning, Trans-
lated from the French by M Petot and M Cour-
tois, With Brief Observations of Common Mor-
tars, Hydraulic Mortars and Concretes, and an
Account of Some Experiments Made Therewith
at Fort Adams, Newport Harbour, Rhode Island
from 1825 to 1838 by J G Totten.
NOTAS/ NOTES
1. http://www.oasisnyc.net/map.aspx.
2. Código Ediciatorio de Nueva York de 1901,
p. 111 / 1901 New York City Buiding Code, p.
111.
3. “Medium steel” se reere a un acero con una
capacidad última de tracción entre 266 a 302
KN, con una límite elástico de no menos que
la mitad de la capacidad última. Información
publicada en Engineering News, Vol. 39. 27 de
enero de 1898, p. 61. / Medium steel refers to
steel with a 60,000 to 68,000 lb ulmate ten-
sile strength, with an elasc limit of not less
than half of the ulmate strength. Informaon
published in Engineering News, Vol. 39. Janu-
ary 27, 1898, p. 61.
Las estructuras históricas representan la
historia del diseño estructural, la evolu-
ción de los materiales y ordenanzas, y el
logro desaante de los edicios moder-
nos. Estas estructuras son tan importan-
tes históricamente como la arquitectura
de los edicios que sustentan y por ello
deben de ser objeto de protección.
the preservaon engineer must make the
necessary judgements based on historical
data, experse, and modern engineering
to ensure preserving the building and
keeping it in service and at the same me
respecng its history.
Historic structures represent the history
of the structural design, the evoluon of
the materials, and the accomplishment of
the modern deant buildings. They are as
historically important as the buildings they
support and that is the reason why they
should be protected.
... Initially, concrete was a secondary material, used mainly for planters and small objects [1]. By the end of the 19th century, RC was used as structural construction material for not only for modest buildings but for the early skyscrapers [2,3]. By the turn of the century, RC became a primary construction system. ...
Conference Paper
Full-text available
The Tower Building, completed in 1889 in New York, was an 11-story (39m) early skyscraper with a hybrid frame. It was among the last tall buildings completed in the United States before the introduction of skeleton framing 1890, and attracted a great deal of attention for its extreme slenderness and its unique structural system, which is best described as a five-story bearing-wall building sitting on top of a six-story frame building. The building occupied a narrow mid-block site, that made the use of masonry bearing walls impractical, as the wall thicknesses required by code would occupy nearly half of the lot width. The constructed solution was to use a cast-and wrought-iron braced frame for the bottom seven stories of the building using the legal fiction that it was an extended basement. Traditional masonry bearing walls were carried on the top of the frame at the seventh floor and extended up to the roof over the 11th story. It was the first commercial building of such height and such an extreme height-to-width ratio, which helps explain the difficulties that Bradford Lee Gilbert, its architect, had with both the Board of Examiners of the New York City Building Department and with public perception of safety. In the 1890s, there was an extended discussion in the American engineering community on the appropriate wind loads and methods of bracing to be used in tall buildings. At the same time there was discussion in the public press of the effect of the new type of the building, the "skyscraper," on public safety. This paper examines the practicality of the hybrid structure: was it adequate using the codes and state of knowledge at the time of construction? Would it be considered adequate today? Using old methods for design and current formulas, the paper compares how close the structural design was to current standards and how methods of design have evolved for the last century.
Article
Cast iron columns were used extensively in building construction in the United States beginning in the early 1800s and continuing until about the year 1900, when cast iron was supplanted by structural steel. Many structures from this era still exist and are presently being restored or renovated. Little guidance, other than building codes from around the turn of the century, is available to the contemporary engineer charged with assessing the load capacity of cast iron columns. Published material on the historic material properties of cast iron are reviewed, including historic formulae for the ultimate strength and permissible loads for cast iron columns. Results of load tests on cast iron columns carried out during the 1880s and 1890s are summarized and reevaluated. The historic data indicate that the load-bearing capacity of full-scale cast iron columns is not strongly dependent on the column slenderness ratio, L/r. The literature reporting the test results indicates that failure in several columns occurred along planes located at 45° from the longitudinal axis, suggesting that failure was by a shearing mechanism. Or, as in the case of concrete, failure is by the principal tension exceeding the tensile capacity of the material. The quality of cast iron columns was found to be highly variable, indicating that conservative reliability factors (factors of safety) should be used. Capacity formulae for cast iron columns are presented for both allowable stress design and load and resistance factor design.
Cast-Iron Architecture in America. The Significance of James Bogardus
  • M Gayle
  • C Gayle
Guide to Design Criteria for Bolted and Riveted Joints. Second Edition
  • American Institute
  • Steel Construction
Additional gravity loads
  • International
  • Code
Laws relating to buildings in the city of New York''. The Record and Guide
  • W J Fryer