Este semana, reproducimos íntegramente el artículo “Refuerzo de forjado de techo de sótano para instalación de piscina de olas” escrito por D. Héctor Faúndez Velasco, Ingeniero técnico de Obras Públicas y Grado en Ingeniería Civil y publicado en la Revista “Quaderns d´Estructures” Nº 57 de la Associació de Consultors d´Estructures (http://aceweb.cat/), por su interés pedagógico en técnicas de fijación.

Queremos agradecer a ambos su colaboración en la publicación de este artículo en nuestro Blog Construye Hilti. Esperamos que disfrutéis de su lectura tanto o más que nosotros.

Una mañana suena el teléfono

Hay ocasiones en la vida profesional de un técnico freelance en las que uno no sabe si cuando le suena el teléfono es para darle a uno una alegría o un disgusto. Un encargo profesional puede convertirse, con toda facilidad, en una satisfacción o en auténtico dolor de cabeza. Y solo la serenidad y el aplomo que a uno le da el peinar ya algunas canas, le permite aceptar un encargo como el que a continuación paso a describirles sin que se le produzca un nudo en la boca del estómago.

El caso es que cuando un cliente te propone que intervengas en una obra en marcha para determinar si es necesario o no reforzar una estructura ya ejecutada, con una fecha de entrega suficientemente próxima como para ser capaz de prever un par de semanas con noches de muchos cafés y pocas horas de sueño, le sirve a uno para comprobar si se dedica a este tema de las estructuras por deboción o por oblicación.

En mi caso, debe ser por deboción, porque en el caso que paso a describirles en menos de 5 minutos estaba escribiéndole a mi cliente un listado de documentación inicial de análisis para comenzar con los trabajos.

La situación de partida

La actuación objeto del presente artículo se inscribe dentro de las obras que Carrefour Property España S.L.U. ha venido realizando a lo largo de los años 2015 y 2016 para la remodelación del centro comercial Carrefour de la ciudad de Mallorca, que tras la misma pasará a denominarse FAN MALLORCA SHOPPING.

El encargo profesional nos llega a través de Boreal Arquitectura e Ingeniería S.L. como empresa responsable de la asistencia técnica ECOP (equipo de coordinación de obras privativas) de las obras, responsable de la gestión y el control de la instalación de los distintos inquilinos en los locales comerciales en el nuevo centro de ocio.

El análisis general de esta documentación inicial nos situa sobre el forjado ya ejecutado de techo de la planta de aparcamiento soterrado del centro. A raiz de la solicitud planteada por OUTDOORXTRM S.L. como inquilino del local L0-20B (DOCK39) de instalar una piscina de olas con una profundidad máxima de lámina de agua de 1,5 m, sobre la citada estructura ejecutada con una losa maciza de hormigón armado de 40 cm de canto.

Esta solicitud supone un cambio de proyecto al plantear instalar sobre un forjado inicialmente diseñado para soportar cargas de tráfico ligero se pretenda instalar una serie de instalaciones de ocio entre las cuales se incluye la citada piscina de olas.

Figura 1: Esquema en planta de instalación completa de elementos para el local L0-20B – DOCK39, perteneciente al proyecto de actividad del local realizado por AC Arquitectos.

El alcance del trabajo encargado es:

  1. Verificar el valor de las cargas de la nueva instalación para el local DOCK39.
  2. Evaluar la capacidad de la cimentación existente realizada con pilotes prefabricados hincados de hormigón armado.
  3. Evaluar la capacidad estructural del forjado de techo del aparcamiento para resistir las nuevas cargas previstas en la instalación.
  4. Proponer las medidas de refuerzo necesarias para garantizar la seguridad de la citada estructura y su cimentación.

Para ello se propone una actuación en 2 fases:

  1. Una primera fase de evaluación de la capacidad de la estructura realizada con respecto a las nuevas cargas que sobre esta van a actuar.
  2. Una segunda fase de diseño de la solución de refuerzo de la estructura, en cas de que esta fuese necesaria.

Cada una de estas fases deberá contar con el visto bueno de supervisión que deberán otorgar la dirección facultativa de las obras, realizada por los arquitectos Broadway Maylan y la ingeniería encargada de la supervisión de la estructura del nuevo edificio, realizada por Valladares Ingeniería.

El análisis previo realizado

Para el análisis previo sobre la evaluación de la capacidad de la estructura ejecutada se redactó un informe basado en las siguientes actuaciones:

  1. Verificación del valor de las cargas de la nueva instalación: Para ello se realizó un modelo estructural completo de la estructura del vaso de la piscina mediante láminas con CYPE3D. En el que se introdujo la estructura de losas y muros de hormigón armado del vaso de la piscina, junto con las vigas de hormigón que permitían el apoyo de la misma únicamente sobre 6 puntos en el forjado existente, replanteados sobre la vertical de los pilares subyacentes al forjado.
Figura 2: Representación esquemática del vaso de la piscina de olas y del modelo 3d realizado para la verificación de cargas que esta estructura transmitirá al forjado de hormigón del techo del aparcamiento.

Debemos reseñar que el objeto de este modelo de comprobación únicamente era el verificar el valor de las cargas transmitidas por esta estructura en sus puntos de apoyo. Como ya hemos indicado, en el proyecto de esta estructura redactado por Ingenieros Asesores de Construcción S.L., estaba previsto que pese a su ubicación esviada con respecto a la geometría del forjado de techo del aparcamiento existente, esta se apoyara únicamente sobre la vertical de los pilares y de la pantalla de pilotes que conformaba el muro perimetral del sótano.

El sistema previsto para su apoyo además era mediante unos tacos de hormigón de 40×40 cm de hormigón colocados en la vertical de los pilares del forjado inferior, y sobre estos un apoyo de neopreno zunchado de la misma dimensión. Para mitigar el efecto de las vibraciones que sobre la estructura del vaso de la piscina se produjeran por efecto del funcionamiento de la maquinaria de generación de olas.

El resultado de este análisis vino a determinar que existía una clara coherencia entre los valores obtenidos en el proyecto del vaso de la piscina y os obtenidos en nuestro modelo de comparación, con unas diferencias que no superaban en el peor de los casos el 10% con respecto a las cargas previstas por Ingenieros Asociados.

Además este modelo nos permitió, desglosar la carga por hipótesis y confirmar que la situación más desfavorable para la comprobación de la estructura existente se producía en el pilar 302. Ya que el apoyo sobre este pilar, ubicado bajo el propio vaso de la piscina, absorvía más del 55% del total de la carga de la piscina.

Figura 3: Planta de ubicación de la piscina de olas sobre la retícula de pilares y pantalla de pilotes del forjado de sótano.
  1. Evaluación de la capacidad de la cimentación existente: Para la evaluación de la capacidad de la cimentación existente, junto con la del propio forjado de hormigón del techo de aparcamiento, se realizó un modelo parcial del citado forjado con CYPECAD.
Figura 4: Representación tridimensional del modelo parcial del forjado de techo del aparcamiento soterrado.

Sobre el citado modelo se aplicaron los valores de reacciones obtenidos del modelo anterior, junto con el resto de sobrecargas de uso, según normativa, para las distintas zonas previstas para la instalación de DOCK39.

Figura 5: Esquema de disposición de cargas sobre el forjado de techo del aparcamiento.

El modelo desarrollado se completó aplicando la geometría y armados reales colocados en obra al estar toda esta información disponible en el proyecto “as built” que se estaba realizando de la estructura.

Del mismo modo se contrastó la capacidad de la cimentación ejecutada mediante pilotes prefabricados de hormigón armado, que según la información aportada por la supervisión de las obras había sido en todos los casos hincados hasta rechazo a su tope estructural de 2.472 kN por pilote.

  1. Los resultados de este análisis previo fueron los siguientes:
  • Que la cimentación de pilotes aislados tenía capacidad suficiente para soportar el incremento de cargas que para esta suponía la instalación prevista para el local de DOCK39. En el caso concreto del pilar 302, sobre el que descansaba algo más del 55% de la carga total del vaso de la piscina, la suma total de cargas mayoradas nos daba un axil de 2.334 kN, un 5% por debajo del tope estructural del pilote. Siendo el margen en el resto de elementos de la estructura muy superior al anteriormente descrito.
Figura 6: Modelo tridimensional del encepado de pilote ejecutado en el que se verifican todas las comprobaciones.
  • Que los pilares ejecutados con hormigón de 30 MPa, con una dimensión en planta de 50×50 cm, armados con 4 Ø20mm + 4 Ø16 mm tenían una reserva de capacidad más que suficiente para soportar del mismo modo este incremento de cargas. En el citado caso del pilar 302 este apenas alcanzaba un porcentaje del 62% de aprovechamiento de su capacidad total.
Figura 7: Graficas de comprobación de capacidad del pilar 302.
  • Finalmente en lo referente al forjado, la comprobación resultaba igualmente favorable en lo referente a cuantías de armadura de refuerzo y deformaciones. Pero mostraba una sensibilidad importante a problemas de punzonamiento y cortante en el entorno del pilar 302, sobre el que si se producía una excentricidad mínima de la carga del apoyo sobre su cabeza existía la posibilidad de fallo de la placa de forjado.
Figura 8: Verificación de cuantías y armadura de refuerzo en ambas dirección del forjado bajo estudio.

Las deformaciones observadas no resultaban completamente fieles a la realidad de la obra, puesto que el modelo no representaba la continuidad de la placa de forjado, pero si servían para comprobar si los valores obtenidos en los vanos afectados por el cambio de cargas resultaban o no admisibles desde el punto de vista de los límites de deformación.

Figura 9: Verificación de deformaciones en el del forjado bajo estudio.

El único defecto que se pudo contrastar en la comprobación del forjado es la indicada sensibilidad al fallo por punzonamiento en el entorno del pilar 302.

Figura 10: Error en la comprobación del perimetro de punzonamiento en el entorno del pilar 302.
  1. En base a esta problemática se propuso la realización de un refuerzo de la placa de forjado en el entorno de este pilar para el que se planteó a la propiedad 2 alternativas:
  • Actuar por debajo del forjado reforzando la placa con un capitel metálico anclado al pilar 302 con capacidad suficiente para resistir una posible excentricidad de la carga sobre el mismo.
  • Actuar por encima del forjado mediante un recrecido del canto de la losa realizado con hormigón armado, conectado a la estructura existente, para incrementar la capacidad de la misma a cortante y punzonamiento.

Por motivos de operatividad y rapidez en la ejecución del refuerzo el cliente finalmente se decantó por la primera opción cuyo diseño pasamos a detallar a continuación.

Artículo realizado por: Héctor Faúndez Velasco

La segunda parte del artículo podrás leerla el próximo miércoles 30 de agosto.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *