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X CONGRESO INTERNACIONAL DE INGENIERIA DE PROYECTOS VALENCIA, 13-15 septiembre, 2006 EDIFICIO FOREDECK PARA LA AMERICA’S CUP EN VALENCIA 2007 A.Huguet González p , A. Obiol Sánchez Resumen El edificio FOREDECK presenta como singularidad extrema la conjunción de un entramado estructural necesariamente complejo, al tener que salvar luces de vano del orden de los 30m y voladizos de hasta 14m que soportan elevadas cargas inherentes al uso público, con un período de tiempo disponible inferior a un año, a contar desde el fallo del Jurado del concurso de anteproyectos convocado al efecto, hasta la entrega de la obra completamente acabada. Tanto el desarrollo de dicho proyecto, como la consultoría de la dirección de obras del mismo, han corrido a cargo de Brufau, Obiol, Moya & Ass.,S.L. (BOMA). El edificio consta de cuatro plantas, concebidas como grandes planos “flotantes” que se apoyan sobre sus cuatro núcleos de comunicaciones verticales, dos de los cuales, además, se inclinan doblemente hacia el exterior en sentido ascendente, tanto en la dirección longitudinal de la propia plana como en la transversal. Los forjados están constituidos por losas aligeradas interiormente mediante bloques de poliestireno extrusionado, definiendo unas chapas de compresión superior e inferior de 10cm de espesor, y una trama de nervios de 1,00m x 2,30m, a su vez de una anchura de 20cm. Además, en la propia losa se formalizan unos macizados entendibles como vigas planas, que nacen del rectángulo envolvente de cada par de núcleos adyacentes, y se prolongan hacia el exterior, hasta alcanzar los límites de la placa. Salvo en el caso de la planta primera, que por tener unas dimensiones más reducidas y carecer prácticamente de voladizos ha resultado posible resolverla íntegramente con hormigón armado, en las otras tres se ha hecho uso del postesado, mediante grandes tendones agrupados mayoritariamente en haces en las mencionadas zonas macizadas. La exposición de la estrategia de compromiso entre precisión del análisis, calidad de la ejecución y tiempo disponible constituye el objeto de esta ponencia. Figura 1. Edificio Foredeck 15

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Page 1: EDIFICIO FOREDECK PARA LA AMERICA’S CUP EN … · El aligeramiento de la losa de hormigón se consigue mediante la incorporación de casetones de poliestireno expandido en el interior

X CONGRESO INTERNACIONAL DE INGENIERIA DE PROYECTOS

VALENCIA, 13-15 septiembre, 2006

EDIFICIO FOREDECK PARA LA AMERICA’S CUP EN VALENCIA 2007

A.Huguet Gonzálezp, A. Obiol Sánchez

Resumen El edificio FOREDECK presenta como singularidad extrema la conjunción de un entramado estructural necesariamente complejo, al tener que salvar luces de vano del orden de los 30m y voladizos de hasta 14m que soportan elevadas cargas inherentes al uso público, con un período de tiempo disponible inferior a un año, a contar desde el fallo del Jurado del concurso de anteproyectos convocado al efecto, hasta la entrega de la obra completamente acabada. Tanto el desarrollo de dicho proyecto, como la consultoría de la dirección de obras del mismo, han corrido a cargo de Brufau, Obiol, Moya & Ass.,S.L. (BOMA). El edificio consta de cuatro plantas, concebidas como grandes planos “flotantes” que se apoyan sobre sus cuatro núcleos de comunicaciones verticales, dos de los cuales, además, se inclinan doblemente hacia el exterior en sentido ascendente, tanto en la dirección longitudinal de la propia plana como en la transversal. Los forjados están constituidos por losas aligeradas interiormente mediante bloques de poliestireno extrusionado, definiendo unas chapas de compresión superior e inferior de 10cm de espesor, y una trama de nervios de 1,00m x 2,30m, a su vez de una anchura de 20cm. Además, en la propia losa se formalizan unos macizados entendibles como vigas planas, que nacen del rectángulo envolvente de cada par de núcleos adyacentes, y se prolongan hacia el exterior, hasta alcanzar los límites de la placa. Salvo en el caso de la planta primera, que por tener unas dimensiones más reducidas y carecer prácticamente de voladizos ha resultado posible resolverla íntegramente con hormigón armado, en las otras tres se ha hecho uso del postesado, mediante grandes tendones agrupados mayoritariamente en haces en las mencionadas zonas macizadas. La exposición de la estrategia de compromiso entre precisión del análisis, calidad de la ejecución y tiempo disponible constituye el objeto de esta ponencia.

Figura 1. Edificio Foredeck

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Abstract The Foredeck building’s unique feature is the conjunction of a necessarily complex structure, needing to cover distances between supports in the order of 30 metres and projecting 14 metres which support elevated loads inherent due to the public use of the building, with the period of available time being less than a year, counting from the award of the tender of the preliminary project, to the completion and hand over of the work. The design of this structural project, as well as the management of the construction itself, was carried out by Brufau, Obiol. Moya & Ass. S.L. The building consists of four floors, conceived as large “floating” levels which are supported about four nucleus of vertical communications, two of which, in addition, bend and ascend towards the exterior, in the longitudinal direction of the said level as well as in the transverse direction. The floor structures are constructed out of flagstone of which the interior has been made lighter by means of blocks of polystyrene, defining superior and inferior compression plates of 10cm thickness, ribs of 1m by 2.3m and a width of 30cm. In addition, the said flagstones are formed by special flat beams, which are born from the rectangular borders of each pair of adjacent nucleus, and they extend towards the exterior, until they reach the end of the slab. Except in the case of the second floor, which has more reduced dimensions and virtually no projection and therefore was able to be resolved integrally with reinforced concrete, the other three floors were constructed using pre-stressed concrete, by means of large grouped tendons mainly found in the aforementioned flat beams. The object of this report is to present the strategy of uniting the precision of analysis, quality of the execution and the time available.

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO DE ARQUITECTURA La construcción, de 4 forjados de altura, está condicionada por la singularidad arquitectónica de la misma, por lo que las opciones estructurales planteadas son resultado de la voluntad de resolver de forma optimizada todos los requisitos que se formulan. La geometría básica se formaliza a partir de 4 forjados decalados en altura, y que presentan unas dimensiones que oscilan entre los 52mx32m, en el caso de planta segunda, y los 68mx43m de planta tercera. Cada una de éstas se sustenta en 4 núcleos de hormigón que albergan las comunicaciones verticales. La sencilla concepción formal del edificio desemboca en la aparición de unos voladizos perimetrales que varían de dimensión según la colocación relativa de la planta respecto de los núcleos. Éstos alcanzan un vuelo máximo de 12.80m en planta primera, quedando sensiblemente reducidos en planta segunda. Paralelamente, la zona central entre soportes salva luces de 23 a 28mts.

Forjados: Los dimensionados planteados por el proyecto arquitectónico condicionan en gran manera la tipología estructural a utilizar. Inicialmente se estudiaron 2 opciones diferenciadas tipológicamente:

- en estructura metálica, se plantearon unas vigas principales longitudinales cubriendo la mayor luz entre soportes, las cuales recibían una subestructura de

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correas metálicas sobre las que descansaba el entrevigado de forjado colaborante. De este modo se reducía notablemente el peso de la estructura pero, como contrapartida, los cantos de los forjados alcanzaban casi los 2.0m.

- en hormigón, sólo es concebible el planteo de una opción aligerada. La realización de losa maciza de hormigón no resulta rentable con estas luces, pues el incremento de carga debido al peso propio de la losa penaliza en exceso el dimensionado de la misma.

El aligeramiento de la losa de hormigón se consigue mediante la incorporación de casetones de poliestireno expandido en el interior de la misma. La tipología es la que se conoce como forjado “sandwich”, en el que una capa de hormigón de 10cm superior e inferior está ligada mediante unos nervios en ambas direcciones del plano, dejando unos macizados en las bandas colindantes a los puntos de soporte. El caso que nos ocupa se diseña ligando verticalmente las parejas de núcleos soporte mediante unas bandas macizas de hormigón. Al igual que el planteamiento de un forjado de viguetas, la luz entre bandas se cubre mediante nervios de 30cm de espesor, con un intereje de 1m, y que luego se prolongan hasta el perímetro de forjado. Para compatibilizar deformaciones de nervios longitudinales y repartir uniformemente las acciones, se ligan entre sí mediante nervios transversales cada 2.30m (dimensión expresa que permite compatibilizar el ritmo de la estructura con el de los apuntalamientos).

Figura 2. Planta primera: geometría.

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Estas bandas se repetirán también en sentido horizontal, siempre que el voladizo planteado lo requiera, prolongándose en todo lo largo del muro del núcleo. Excepcionalmente, y como consecuencia de los agujeros realizados en el forjado, estas bandas horizontales cubrirán también la luz entre soportes para canalizar las cargas que se derivan de la existencia de estos agujeros. Las limitaciones dimensionales del canto de forjado, de 1.0m de espesor, obligan a plantear el postesado de la estructura, pero concentrándolo únicamente en las bandas macizas, para menor complejidad de la ejecución. Básicamente, y debido al gran porcentaje de carga que representa el peso propio de la estructura, se dimensiona el postesado con la finalidad de compensar el 100% de la deformada generada por esta carga, disminuyendo notablemente la flecha activa en el perímetro de los voladizos.

Figura 3. Trazado en planta y sección del postesado en Planta Primera

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De los 4 forjados ejecutados 3 de ellos están postesados. El correspondiente al nivel de planta segunda carece de voladizos y se soluciona totalmente con armadura pasiva. Para facilitar la rapidez de ejecución y así poder proceder con el tesado de las vainas lo antes posible se opta por utilizar un hormigón de 40N/mm2, de manera que se obtenga altas resistencias a los pocos días de haber hormigonado. Realmente, las probetas ensayadas durante el proceso constructivo dan resistencias de 30-35N/mm2 a los 3 dias. La práctica totalidad de los trazados de vainas con armadura activa se destinan a amortiguar los efectos del peso propio en el perímetro del edificio y así poder asumir los voladizos diseñados. Paralelamente, y como consecuencia directa del empleo de esta tipologia, la armadura activa se comprueba en vacío (comprobación de las solicitaciones de compresión y tracción máxima de las secciones críticas únicamente con el peso propio) y en servicio (comprobación de las solicitaciones de compresión y tracción máxima de las secciones críticas únicamente con el la totalidad de las cargas), aumentando la obtenida para contraflechar el peso propio si las solicitaciones lo requieren. Durante el proceso de ejecución se lleva a cabo un control topográfico de los niveles de las plantas, cuyas lecturas se acercan bastante a las estimadas en el cálculo.

Figura 4. Deformación por flecha activa Descripción de los estados de carga considerados:

Zona / elemento: Forjado tipo Tipo de forjado: sandwich Peso propio: 2500-1280 kg/m2 Cargas permanentes: 200 kg/m2 Sobrecarga de uso: 500 kg/m2 Sobrecarga de nieve: 0 kg/m2

Total: 3200-1980 kg/m2

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Zona / elemento: Forjado cubierta Tipo de forjado: sandwich Peso propio: 2500-1280 kg/m2 Cargas permanentes: 200 kg/m2 Sobrecarga de uso: 100 kg/m2 Sobrecarga de nieve: 40 kg/m2

Total: 2840-1620 kg/m2 Proceso constructivo forjado El primer forjado sirve de ensayo y tanteo de posibles tácticas para la optimización del tiempo de montaje y ejecución. Se plantea el proceso siguiendo los pasos típicos:

1. realización del encofrado de la superficie a construir (cada planta completa) y colocación, cuanto antes, de los laterales de dicho encofrado

2. disposición del armado inferior de la losa con los separadores necesarios, la armadura completa de los nervios longitudinales y de las jácenas de macizados viene premontada de taller dejando para el ferrallado en obra el armado de los nervios transversales o secundarios y jácenas transversales. Paralelamente se replantean y posicionan las trompetas de anclaje de las vainas en los laterales del encofrado.

3. hormigonado de los 10cm inferiores de forjado, disponiéndose láminas de nervometal en todos los nervios y macizados por los que vayan a transcurrir las futuras juntas entre semiplantas.

4. colocación de los aligeramientos de poliestireno expandido. Previo al inicio de todos estos trabajos se habrán realizado unos ensayos de “flotabilidad” de tales aligeramientos. Al respecto, debe tenerse en cuenta que dichos aligeramientos sólo tienen tendencia a flotar si están completamente envueltos en hormigón fresco. Por lo tanto, si no penetra líquido alguno en el interfase “hormigón de base – aligeramiento”, tal tendencia no existirá. En la práctica habitual, cuando todo el proceso de hormigonado de una zona se completa en un solo día, la simple adherencia natural entre el hormigón fresco y el poliestireno ya garantiza está estanqueidad. En este caso, como los aligeramientos se asentarán sobre una capa de hormigón “seco”, y dado el mayor volumen del casetón (mayor superficie de contacto con el hormigón y, con ella, mayor riesgo de penetraciones; mayor empuje hidrostático en tal eventualidad), como alternativa a la solución clásica se puede ensayar cualquiera de las alternativas siguientes o una combinación de ellas:

- colocación de un cordón de poliuretano extrusionado no polimerizado en todo el perímetro de la cara inferior del aligeramiento, previo a la disposición de éste, que actúe como adhesivo respecto al hormigón de la base e impermeabilizante para el hormigón fresco.

- colocación de un cordón perimetral de silicona con el mismo fin. - anclaje con barras de acero dispuestas como esperas, que atraviesen el

casetón, fijadas a la chapa de base, o sujeciones laterales a las armadura de los nervios, de característica similares.

La disposición de los casetones se llevará a cabo preferiblemente desde el núcleo de comunicaciones correspondiente a cada cuarto de planta, hacia el exterior.

5. Asimismo se procede al trazado y fijación de las vainas de postesado. 6. colocación de la armadura pasiva superior que no queda completamente incluida en

los nervios, o de aquellos refuerzos de nervio que excedan al número razonable para garantizar la realización de un vibrado suficientemente satisfactorio.

9. Hormigonado del resto de la losa, vibrando la zona de los anclajes para prevenir la formación de nidos o coqueras. Se recomienda que se realice el vibrado con precaución por debajo de los anclajes y de los cables que se encuentren agrupados.

10. Ensartado del cable dentro de las vainas. Verificar que el extremo del cable a tensar sobresale una longitud libre.

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12. Una vez colocados todos los cables, pasar el extremo libre a través del anclaje activo.

13 Tesado de los cables, una vez el hormigón de 40N/mm2 haya alcanzado el 75% de su resistencia.

Figura 5. Detalle de los nervios de forjado

Programa de cimbrado, descimbrado y recimbrado. La programación de estos trabajos debe atender a la consecución de tres objetivos fundamentales:

- Limitar al máximo posible las solicitaciones sobre los puntales, para evitar un dimensionado excesivo de los mismos y, por otra parte, controlar los niveles de solicitación sobre la solera, especialmente en un caso como éste, en el que los pesos propios de los forjados son tan inhabitualmente elevados.

- Evitar sobrecargar los forjados más allá de lo pertinente, aunque sin perder de vista que los coeficientes de seguridad en fase de construcción son algo más bajos que los prescriptivos para las condiciones de servicio.

- Facilitar al máximo posible el avance de los trabajos de acabado.

En base a estos requerimientos, el proceso se desarrolló como sigue, contemplando pero que no se podrá proceder a hormigonar una planta cualquiera hasta que no se haya completado el tesado integral de la inferior:

- Cimbrado, ferrallado, hormigonado y tesado del forjado del techo de planta baja.

- Descimbrado y recimbrado del techo de la planta baja.

- Cimbrado, ferrallado, hormigonado y tesado del forjado del techo de planta primera (de hecho, el cimbrado y ferrallado de esta planta, así como de las restantes, puede compatibilizarse con el tesado, descimbrado y recimbrado de la anterior).

- Descimbrado del forjado del techo de la planta baja. Recimbrado, con puntales de 45T de capacidad de carga cada uno, de las zonas de esta planta correspondientes a los tramos de forjado de los techos de planta segunda y tercera que quedan fuera de la proyección vertical del forjado del techo de la planta primera.

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- Descimbrado y recimbrado del techo de la planta primera.

- Cimbrado, ferrallado, hormigonado y tesado del forjado del techo de la planta segunda. Hay que tener presente que los puntales que soportan el perímetro de este forjado tendrán doble altura (apoyarán sobre el techo de la planta baja).

- Descimbrado del techo de la planta primera. Descimbrado y recimbrado del techo de la planta segunda, así como de las zonas del techo de planta baja que recibirán directamente la carga de los puntales del forjado del techo de planta tercera, por quedar fuera del ámbito del techo de la segunda. El resto de puntales del techo de planta baja pueden eliminarse.

- Cimbrado, ferrallado, hormigonado y tesado del forjado del techo de la planta tercera.

Soportes: Como se ha indicado anteriormente, los soportes se reducen a 4 grandes núcleos de hormigón armado, de 40cm de espesor, donde en dos de ellos aparece una compartimentación con muros de hormigón armado de 30cm y 20cm de espesor. Se ha puesto especial atención en el correcto modelizado de los paramentos puesto que las aberturas en éstos condicionan notablemente su nivel de solicitaciones. Se procede al refuerzo intenso en las esquinas de los mismos, especialmente en aquellas coincidentes con vértices de voladizo. Como caso excepcional, y situada en la junta de separación estructural con el edificio del aparcamiento, aparece una línea de pilares que sustentan esa zona del perímetro de planta primera y llegan hasta la cimentación a cota de aparcamiento.

Figura 6. Diagrama de esfuerzos axiles en los muros

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Figura 7. Diagrama de esfuerzos flectores en los muros

Cimentación: Dadas las características del terreno, así como la magnitud de las cargas transmitidas al mismo, la única tipología factible es la cimentación profunda. El terreno, en sus primeros 10m es de escollera, lo cual dificulta las labores de ejecución. En un principio se optó por un pilotaje hincado, con pilotes prefabricados de 40x40cm tipo “TERRA”, lo cual obliga a retirar previamente toda la capa de escollera que deben atravesar estos elementos. De las comprobaciones realizadas en obra se ha hecho evidente que esta solución solo es posible para el caso de dos de los cuatro encepados a construir. En el caso de los dos restantes, la cimentación se ha resuelto mediante pilotes excavados con lodos bentoníticos, de gran diámetro (2m). En el caso de los pilotes prefabricados, el proceso hincado se realizará con el control de un analizador de hinca que permita determinar para cada uno de ellos en qué momento se llega a su tope estructural. Provisionalmente, y a falta de más datos concretos, como longitud orientativa de los pilotes se da 35.2m, que implica el clavado de los mismos 350cm dentro del estrato de gravas. Evidentemente, los excavados “in situ” se asentarán sobre este mismo estrato. La cota de planta baja se forja con una solera de 25cm de espesor, ejecutada solidariamente con los encepados, para trabarlos horizontalmente. Los pilares de planta baja a planta primera situados coincidentes con el aparcamiento, con cargas muchísimo menores que los anteriores, se cimentarán mediante pilotaje con una capacidad de carga de entre 45T a 65T, ligados todos ellos por una viga-riostra de 45x90cm (bxh) de dimensión.

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La cercanía al mar condiciona la no ejecución de sótanos, así como la elección del tipo de hormigón a utilizar en encepados, puesto que van a quedar parcialmente sumergidos en agua marina.

Figura 8. planta de cimentación

Contacto: Alicia Huguet González Coordinadora del proyecto y ejecución de la estructura del edificio Foredeck de Valencia. Arquitecto socia de Brufau, Obiol, Moya & Ass., S.L. C/Herzegovina 23, bajos tel. 93.4144762 Mail: [email protected] ; www.bomasl.com

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