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V CONGRESO DE 1/10 Realizaciones: edificación PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DEL APARCAMIENTO SUBTERRÁNEO LAS ALMADRABILLAS EN EL PASEO MARÍTIMO DE ALMERÍA Thomas KRAUCH Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Urci Consultores, S.L. Responsable estructuras [email protected] Pedro JUÁREZ SOLANO Ingeniero Técnico Aeronáutico Urci Consultores, S.L. Técnico [email protected] RESUMEN El aparcamiento subterráneo de las Almadrabillas se encuentra situado en la Ciudad de Almería en el Parque de las Almadrabillas, al inicio del Paseo Marítimo. La capacidad del aparcamiento es de 493 plazas, repartidas entre tres plantas. La implantación en el espacio urbano no permite la ejecución de taludes naturales durante la fase de obra, lo que implica la construcción de pantallas perimetrales. Las pantallas se ejecutan con una profundidad mayor de la necesaria para garantizar su estabilidad, con el fin de reducir el caudal de achique durante la construcción y evitar el efecto sifonamiento, ya que el nivel freático se encuentra a una profundidad de 3,00 metros. Debido a la presencia de agua y la poca homogeneidad del subsuelo se realiza una losa de fondo anclada con pilotes de hormigón ejecutados in situ. La aceleración de cálculo utilizada en la hipótesis de sismo es de 0,17g. PALABRAS CLAVE: Aparcamiento, subterráneo, subpresión, pantallas, pilotes, anclaje, losa, sismo 1. Introducción Los condicionantes externos, como son el emplazamiento, servicios existentes, números de plazas a cubrir, etc. representan los puntos más representativos a la hora de diseñar y calcular la estructura del aparcamiento subterráneo. En este caso, la situación próxima al mar es la más condicionante por la presencia del nivel freático a una altura menor de tres metros en un aparcamiento de tres sótanos. Se ha tenido que comprobar la flotabilidad de la estructura y ha resultado necesario disponer pilotes traccionados en la losa de cimentación. Además el aparcamiento está situado en zona sísmica con una aceleración de cálculo de 0,17g, lo que afecta el cálculo de los empujes de tierra para el diseño de las pantallas perimetrales. El aparcamiento tiene una capacidad de 493 plazas, como se muestra en la Tabla 1 repartidas en tres plantas, con dos principales núcleos de ascensores y escaleras y un núcleo secundario de escaleras. La superficie útil total es de 13.124 m 2 . La altura de las plantas del aparcamiento proyectado es de 2,70 m. Planta Tipo -1 -2 -3 Total Porcentaje (%) Minusválidos 4 4 4 12 2,4 Estándar 159 159 163 481 97,6 Total 163 163 167 493 100 Tabla 1. Desglose de plazas de aparcamiento
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V CONGRESO DE 1/10
Realizaciones: edificación
PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DEL APARCAMIENTO SUBTERRÁNEOLAS ALMADRABILLAS EN EL PASEO MARÍTIMO DE ALMERÍA
Thomas KRAUCHIngeniero de Caminos, Canales y PuertosUrci Consultores, S.L.Responsable [email protected]
Pedro JUÁREZ SOLANOIngeniero Técnico AeronáuticoUrci Consultores, S.L.Té[email protected]
RESUMEN
El aparcamiento subterráneo de las Almadrabillas se encuentra situado en la Ciudad de Almeríaen el Parque de las Almadrabillas, al inicio del Paseo Marítimo. La capacidad del aparcamiento esde 493 plazas, repartidas entre tres plantas. La implantación en el espacio urbano no permite laejecución de taludes naturales durante la fase de obra, lo que implica la construcción de pantallasperimetrales. Las pantallas se ejecutan con una profundidad mayor de la necesaria paragarantizar su estabilidad, con el fin de reducir el caudal de achique durante la construcción y evitarel efecto sifonamiento, ya que el nivel freático se encuentra a una profundidad de 3,00 metros.Debido a la presencia de agua y la poca homogeneidad del subsuelo se realiza una losa de fondoanclada con pilotes de hormigón ejecutados in situ. La aceleración de cálculo utilizada en lahipótesis de sismo es de 0,17g.
PALABRAS CLAVE: Aparcamiento, subterráneo, subpresión, pantallas, pilotes, anclaje, losa,sismo
1. Introducción
Los condicionantes externos, como son el emplazamiento, servicios existentes, números deplazas a cubrir, etc. representan los puntos más representativos a la hora de diseñar y calcular laestructura del aparcamiento subterráneo. En este caso, la situación próxima al mar es la máscondicionante por la presencia del nivel freático a una altura menor de tres metros en unaparcamiento de tres sótanos. Se ha tenido que comprobar la flotabilidad de la estructura y haresultado necesario disponer pilotes traccionados en la losa de cimentación. Además elaparcamiento está situado en zona sísmica con una aceleración de cálculo de 0,17g, lo que afectael cálculo de los empujes de tierra para el diseño de las pantallas perimetrales.
El aparcamiento tiene una capacidad de 493 plazas, como se muestra en la Tabla 1 repartidas entres plantas, con dos principales núcleos de ascensores y escaleras y un núcleo secundario deescaleras. La superficie útil total es de 13.124 m2. La altura de las plantas del aparcamientoproyectado es de 2,70 m.
PlantaTipo -1 -2 -3 Total Porcentaje (%)
Minusválidos 4 4 4 12 2,4Estándar 159 159 163 481 97,6
Total 163 163 167 493 100Tabla 1. Desglose de plazas de aparcamiento
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1.1. Diseño funcional
La disposición de plantas que mejor encaja es la de plantas enteras, ya que lleva a unaprofundidad de excavación total menor que en las soluciones con medias plantas. Tampocointeresa inclinar las plantas, solución menos confortable y que se adopta en aparcamientos desuperficie reducida.
Las rampas se definen rectas y adosadas al lateral largo de la planta del aparcamiento, con el finde dejar un espacio compacto y uniforme para las plazas de aparcamiento. No interesan lasrampas en curva, ya que los parámetros de pendiente son más restrictivos y llevan a longitudes derampa superiores a las rampas rectas.
La distribución de las plazas de aparcamiento reduce al máximo los giros necesarios y facilita unacirculación continua de los coches, sin maniobras complicadas. Se disponen las calles principalesparalelas al lado largo de la planta, reduciendo de esta manera el número de calles, como semuestra en la Figura 1.
Figura 1. Solución funcional planta -1
2. Descripción
La estructura del aparcamiento está formada por los siguientes elementos principales:
-Pantalla continua perimetral de 0.60 m de espesor y aproximadamente 25,24 m de profundidad
-Cubierta de hormigón armado de 0,50 m de canto.
-Forjado de sótano -1: Losa maciza de 0,35 m de espesor.
-Forjado de sótano -2: Losa maciza de 0,35 m de espesor.
-Rampas: Losa maciza de 0,25 m de espesor.
-Losa de fondo: Losa de hormigón armado de 0,80 m de espesor y anclada mediante pilotes dediámetro 650 mm.
-Escaleras de hormigón armado.
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La distancia entre dos pilares es de 7,50 m, respetando los criterios de diseño de las plazas deaparcamiento.
Figura 2. Renderizado de la estructura sin losa de cimentación
Los diferentes materiales utilizados, siempre condicionados por el ambiente marino en el que seencuentra la estructura, para el diseño y cálculo de la estructura han sido los siguientes:
-Pantalla continua perimetral, HA-30/F/20/IIIb+Qb.
-Forjado de losa en cubierta, HA-25/B/20/IIa, igual que en rampas y escaleras.
-Forjados intermedios de losa maciza, HA-25/B/20/IIb.
-Pilares, HA-30/F/20/IIb.
-Losa de cimentación y pilotes, HA-30/B/20/IIIb+Qb.
-Acero en armaduras pasivas, B-500S.
-Anclajes provisionales, Y 1860 S7.
3. Esquema estructural
El sistema estructural principal se constituye a partir de las losas planas de los forjados y de lospilares continuos empotrados en ellas.
La cimentación se comprueba teniendo en cuenta a las reacciones de los pilares y aquellasacciones que actúan directamente sobre ella, como la sobrecarga del sotano -3 y la subpresión deagua.
Igualmente de manera separada se diseñan las pantallas perimetrales.
Las cargas empleadas en los diferentes forjados son:
-FORJADO DE CUBIERTA:
Peso propio: 1250kg/m2
Impermeabilización: 100kg/m2
Relleno de tierra: 950kg/m2
Pavimento: 250kg/m2
Sobrecargas de uso 2000kg/m2, carga puntual de 10t sobre círculo de 20cm de diámetro.
-FORJADOS INTERMEDIOS:
Peso propio: 875kg/m2
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Pavimento: 100kg/m2
Sobrecarga de uso: 400kg/m2
-LOSA DE CIMENTACIÓN:
Peso propio: 3000kg/m2
Pavimento: 100kg/m2
Sobrecarga de uso: 400kg/m2
-RAMPAS INTERIORES:
Peso propio: 625kg/m2
Pavimento: 100kg/m2
Sobrecarga de uso 400kg/m2
-ESCALERAS:
Peso propio: 375kg/m2
Formación de peldaños y pavimento: 120kg/m2
Sobrecarga de uso, según lo establecido en el Código Técnico de la Edificación CTE [2].
Las combinaciones de cargas se efectúan de acuerdo con la “Instrucción sobre las acciones aconsiderar en el proyecto de puentes de carretera (IAP-98) [3]”, “Instrucción de HormigónEstructural (EHE) [5]” y “Código Técnico de la Edificación CTE [2]”.
4. Elementos estructurales4.1. Pantalla continua perimetral de hormigón armado
El diseño de las pantallas se realiza teniendo en cuenta todas las fases de ejecución en cadasección tipo del perímetro.
Para la comprobación de cada una de ellas se emplea el programa informático “Elementos decontención” de la empresa CYPE Ingenieros S.A., especializado en el cálculo de pantallas.
Se proyecta una pantalla continua con tres niveles de anclaje y una profundidad total máxima de25,24 metros. El tesado inicial de los anclajes es de 45 toneladas en el primer nivel, de 75toneladas en el segundo nivel y de 115 toneladas en el tercer nivel. La separación de los anclajeses de 2,50 metros, lo que coincide con la longitud de los bataches. La excavación del intradós serealiza por fases, dejando en cada fase la cota de excavación 50 centímetros por debajo del nivelde anclaje.
La profundidad de la pantalla se calcula teniendo en cuenta el efecto de sifonamiento en el pie dela pantalla. Dado que el nivel freático se detecta a una profundidad muy reducida desde la rasantedel terreno, de 3,00 metros aproximadamente, resulta determinante la profundidad de la pantallaque garantiza evitar el sifonamiento. Eso quiere decir que la longitud de empotramiento necesariapor equilibrio es inferior a la necesaria por sifonamiento.
Se tiene en consideración los empujes que actúan sobre la pantalla perimetral debido a la acciónsísmica. La aceleración de cálculo utilizada es de 0,17 g y para su evaluación se ha seguido elmétodo pseudoestático, con los coeficientes de empuje dinámicos basados en las ecuaciones de
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Mononobe-Okabe. Para obtener los empujes de tierras en la hipótesis sísmica se emplea laaceleración horizontal de cálculo anteriormente indicada y la aceleración vertical de cálculo setomará igual a la mitad.
Figura 3. Gráfica de desplazamientos en situación persistente y accidental
Debido al emplazamiento de la obra y las clases de exposición del hormigón según EHE [5], seproyecta la pantalla con una apertura máxima de fisura de 0,10 milímetros en el trasdós y de 0,30milímetros en el intradós.
Figura 4. Ejecución pantalla continua Figura 5. Colocación armadura pantalla continua
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Figura 6. Detalle de murete guía y armado de viga de coronación
4.2. Losa armada en cimentación y pilotes.
El diseño de la losa de cimentación se realiza mediante el programa Tricalc 7.1 de la empresaARKTEC S.A.
En el caso de losas apoyadas en el terreno, se tiene en cuenta la interacción terreno-estructura,disponiendo muelles en el modelo de cálculo de la losa.
La losa de cimentación se proyecta para las acciones transmitidas por los pilares de la estructura,las cargas del sótano -3, así como la subpresión esperada según los niveles de agua detectadasen la investigación geotécnica realizada. El espesor de la losa es de 0,80 metros. La losa apoyaen la pantalla perimetral, realizando la unión mediante taladros y barras de armadura ancladascon resina epoxi.
Con el fin de compensar la diferencia entre las cargas verticales, transmitidas a la losa decimentación, y la subpresión, que actúa en toda la superficie de la losa, se proyectan pilotes dehormigón ejecutados “in situ” de 0,65 metros de diámetro y una profundidad de 16,50 metros, enuna retícula de aproximadamente 3,75x4,00 metros. Dichos pilotes trabajan a tracción siendo lacarga máxima de 84,30 Ton, por lo que únicamente se tiene en cuenta la capacidad porrozamiento del fuste. El armado de los pilotes se dimensiona para un límite de ancho de fisura de0,10 milímetros.
La estabilidad de flotación se alcanza una vez finalizada la cubierta del aparcamiento. Hasta estemomento es necesario continuar con el bombeo del agua filtrado.
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Figura 7. Detalle de anclajes provisionales, pilotes y armado de losa de cimentación
4.3. Pilares y forjados intermedios de losa armada
Los Pilares y Forjados se diseñan empleando el programa informático Tricalc 7.1 de la empresaARKTEC S.A.
En la zona central de los forjados se proyecta una retícula de pilares de 7,50x8,00 metrosaproximadamente entre ejes, estas luces son posibles debido a la presencia de una primera fila depilares a una distancia menor de la pantalla perimetral. La sección de los pilares es rectangular dedimensiones 0,95x0,40 metros para el sótano -3 y de 0,90x0,35 metros para el resto de plantas,con el paramento menor redondeado en forma circular.
Los forjados consisten en losas planas y macizas de hormigón armado con un espesor de 0,50metros en la cubierta y de 0,35 metros en los niveles -1 y -2. Los forjados intermedios se unen a lapantalla perimetral mediante barras de armadura ancladas con resina epoxi. La geometría yarmado de los mismos están condicionados por las dimensiones del solar, núcleos de escaleras yascensores y las instalaciones de ventilación.
Figura 8. Pilares y cimbra para forjado
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Figura 9. Armado de losa en forjado intermedio
5. Proceso constructivo
La implantación en el espacio urbano no permite la ejecución de taludes naturales durante la fasede obra. Los posibles elementos de contención para la excavación pueden ser temporales odefinitivos. Los sistemas temporales como tablestacas o Berliner Verbau se descartan en el primercaso por la elevada profundidad de la excavación y en el segundo caso por la abundantepresencia de agua. Entre las dos opciones definitivas: pantalla de pilotes secantes y pantallacontinua se elige la pantalla continua por su mejor acabado y mayor garantía de estanqueidad.
Después de terminar las pantallas perimetrales se inicia la excavación. Según el avance de laexcavación se disponen los anclajes temporales. La combinación de una pantalla de espesorreducido y anclajes temporales es la que más ventajas presenta. Los anclajes provisionales sepueden evitar aumentando el espesor de las pantallas. No obstante eso significa un importanteexceso de resistencia en la situación definitiva, cuando la pantalla está arriostrada por los forjadosdel aparcamiento y una pérdida de espacio útil con repercusión en el número de plazas deaparcamiento. Las pantallas se ejecutan con una profundidad mayor de la necesaria paragarantizar su estabilidad, con el fin de reducir el caudal de achique durante la construcción.
A continuación se procede a la ejecución de la losa de fondo. Se dispone un sistema de drenajeque admite la evacuación del agua durante y después del hormigonado de la losa. El objetivo escompensar en fase definitiva la subpresión del agua, por el peso propio de la estructura en unlado, y por el anclaje vertical que proporcionan los pilotes por el otro lado. A la hora de optimizarlas dos variables “espesor de losa de fondo” y “número de pilotes” se considera la repercusióneconómica de cada uno y se adapta la combinación más ventajosa.
Los pilares y forjados se construyen a partir de la losa de fondo de manera convencional, como sise tratara de un edificio en superficie. La única diferencia está en que los forjados apoyan en superímetro directamente en la pantalla perimetral y no en pilares. La conexión del forjado con lapantalla se realiza mediante barras de acero, ancladas en taladros con resina de alta resistencia.De los diferentes sistemas de forjado se elige la losa maciza y plana de hormigón armado. De estamanera se reduce el canto del forjado, lo que supone una profundidad de excavación total menor,muy a tener en cuenta en esta obra, por la presencia del nivel freático a poca profundidad.
La losa de cubierta se ejecuta, apoyada en las pantallas perimetrales y los pilares. Es importanteuna correcta impermeabilización, aparte de que conviene ejecutar la con una pendiente mínima,
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con el fin de evitar la formación de charcos. La impermeabilización a su vez se protege contra eldaño por posibles plantaciones en la superficie de influencia del aparcamiento.
Se prevé un relleno de tierra de 0,50 metros de espesor encima de la cubierta.
Los anclajes provisionales de las pantallas perimetrales se retiran y se sellan una vez terminada lacubierta.
En el momento que está garantizada la estabilidad a flotación, por el peso propio de la estructura ylos anclajes verticales de la losa de fondo, se suspende el achique del agua y se comprueba laestanqueidad de la estructura. Las conexiones al sistema de drenaje se mantienen accesiblespara el hipotético caso de que en el futuro se tuviera que volver a activar, para la realización deposibles trabajos de arreglo o mantenimiento.
6. Conclusiones
La presencia de agua en cotas próximas a la superficie y extendiéndose a lo largo de toda laexcavación, ha condicionado el diseño de la estructura. Frente a las numerosas configuracionespara la realización de la excavación y levantamiento de la estructura se ha elegido la opción deexcavación a cielo abierto con pantallas perimetrales de hormigón armado con un sistema dedrenaje mediante bombas para evitar las posibles filtraciones de agua, y así poder construirpilares y forjados con la mejor calidad tanto en la ejecución como en el acabado final de cadaelemento.
Figura 10. Estructura finalizada
Las pantallas continuas permiten con la profundidad que alcanzan, reducir considerablemente lapresencia de agua y garantizar la contención de tierras en la excavación, y percibir una calidad enel acabado interior mayor que en otras soluciones estructurales como podrían ser las pantallasde pilotes.
7. Agradecimientos
Se agradece a todos los Organismos, Empresas y todas aquellas personas que han hecho posibleel diseño, cálculo y posterior construcción de este aparcamiento subterráneo.
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8. Referencias
[1] EXCMO. AYUNTAMIENTO DE ALMERÍA. “Pliego de Prescripciones Técnicas que rigen elcontrato de concesión de obra pública para la contrucción y posterior explotación de unaparcamiento público subterraneo en las Almadrabillas”. 2007, 45 p.
[2] MINISTERIO DE LA VIVIENDA. “Código Técnico de la Edificación CTE” Parte I y II. 1ª ed.Madrid: Centro de publicaciones del Ministerio de la Vivienda, 2006. 1054 p.
[3] MINISTERIO DE FOMENTO, DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS. “IAP. Instrucciónsobre acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras”. 3ª red. Madrid: Centrode publicaciones Secretaría General Técnica Ministerio de Fomento, 2003. 79 p.
[4] MINISTERIO DE FOMENTO, DIRECCIÓN GENERAL DEL INSTITUTO GEOGRÁFICONACIONAL, COMISIÓN PERMANENTE DE NORMAS SISMORRESISTENTES. “Norma deConstrucción Sismorresistente NCSE-02 Parte General y Edificación”.1ª ed. Madrid: Centrode publicaciones Secretaría General Técnica Ministerio de Fomento, 2003. 96 p.
[5] MINISTERIO DE FOMENTO, COMISIÓN PERMANENTE DEL HORMIGÓN. “Instrucción deHormigón Estructural EHE-08”.1ª ed. Madrid: Centro de publicaciones Secretaría GeneralTécnica Ministerio de Fomento, 2008. 722 p.
9. Relación participantes
(Excmo. Ayuntamiento de Almería, Urci Consultores, S.L., UTE Tejera-Facto).
