Download Ver más - ConcretOnline

V CONGRESO DE
1/10
ESTUDIO DE ALTERNATIVAS, PROYECTO, EJECUCIÓN Y CONTROL
DE MURO PANTALLA SINGULAR EN ZONA URBANA
Jesús GÓMEZ HERMOSO
Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
FCC Construcción, S.A.
Jefe de Departamento
[email protected]
RESUMEN
El Centro de Arte de Alcobendas (Madrid) cuenta con entre tres y cinco plantas sótano. La parcela
se encuentra rodeada por diversas vías urbanas y edificios cuya cimentación y estructura podría
verse afectada por la construcción y servicio del propio Centro. La fuerte pendiente del terreno
condicionaba también soluciones de arriostramiento metálico entre muros pantalla enfrentados. Se
analizaron diversas alternativas teniendo en cuenta condicionantes arquitectónicos, geométricos y
estructurales propios y de los edificios próximos. La solución adoptada finalmente ha supuesto
una combinación de tipologías de muros encofrados a una cara o muros pantalla en las diversas
zonas del perímetro del edificio. Durante la ejecución se ha realizado un estudio pormenorizado de
los movimientos de los muros y de los edificios colindantes.
PALABRAS CLAVE: muro pantalla, control geométrico, anclaje, control anclaje, edificios
colindantes, afección entre sótanos.
1. Descripción del edificio
El edificio ocupa una parcela cuya planta es un pentágono irregular, de forma alargada (figura 1).
La planta del edificio bajo rasante es mayor que la parcela, situándose parte del sótano bajo la
calle existente en la parte Sur previamente a la construcción. El resto del sótano limita en su cara
Oeste con una calle estrecha (calle Salamanca), poca distancia a los edificios que se encuentran
en el otro lado de la misma, y con una serie de edificaciones existentes en los lados Norte y Este.
La parcela tiene una pendiente importante, de manera que en la parte más alta hay cinco sótanos,
mientras que en la más baja sólo hay tres. Las tres plantas inferiores están destinadas a
aparcamiento. Los dos semisótanos tienen diversos usos (aparcamiento privado, entrada a garaje,
cuartos de instalaciones, salas de exposiciones, zonas peatonales, etc.).
El edificio en la planta baja se limita a un núcleo central de comunicación, siendo prácticamente
diáfana el resto de la planta. Las salas principales, tanto la biblioteca y ludoteca como el auditorio,
ocupan ambos extremos del edificio y se encuentran en un espacio sobreelevado, en zonas
voladas y apoyadas en pilares aisladas sobre la planta baja. En la sección transversal del edificio
(figura 2) se aprecian las tres plantas sótano, los dos semisótanos, la planta baja, las tres plantas
intermedias y la cubierta, a distinta cota en cada uno de los extremos del edificio.
Como muro perimetral a las cinco plantas sótano o semisótano se proyecta un muro pantalla con
anclajes provisionales al terreno. Los forjados están constituidos por losas macizas apoyadas en
Realizaciones: edificación
V CONGRESO DE
2/10
soportes, ambos de hormigón armado. Existen algunas pantallas de hormigón que se prolongan
en vertical a través de la zona central.
Figura 1. Planta sótano 2
La cimentación, planteada inicialmente mediante una losa de hormigón de 90 cm de canto, tras
realizar una ampliación del estudio geotécnico, se cambió por una solución a base de zapatas
aisladas y combinadas.
La estructura que soporta el auditorio se apoya en dos pantallas de hormigón con forma de P. El
forjado está constituido por perfiles metálicos sobre los que se apoya el forjado bajo el patio de
butacas. El forjado de la zona de biblioteca, situada en el Sur del edificio, está constituido por una
losa de hormigón sobre chapa ondulada, que se apoya en perfiles metálicos a modo de correas,
que descansan en grandes cerchas de canto variable que constituyen unos importantes voladizos.
Los forjados de la zona central están formados por losas de hormigón armado.
2. Análisis del solar y la situación de perímetro
En las primeras inspecciones del solar se apreció la existencia de restos sin demoler de los
antiguos edificios que los ocupaban.
En el lado Este (figura 3), en su parte Norte, medianero con otro edificio existente había un muro
que parecía recoger las acciones horizontales derivadas de la cimentación de dicho edificio, cuyo
proyecto se desconocía, así como la cota de apoyo de su cimentación. Si se procedía a la
demolición del mencionado muro era posible que se descalzara aquélla.
Realizaciones: edificación
V CONGRESO DE
3/10
En el resto del lado Este del solar, también medianero con el mismo edificio anterior y alguno más
en el extremo Sur, se encontraba una masa de hormigón de la que se desconocía a qué
cimentación pertenecía, a las del antiguo edificio demolido o al medianero existente. En una cata y
excavaciones posteriores se pudo comprobar que formaban parte de la cimentación del edificio
demolido previamente.
Figura 2. Sección transversal longitudinal central
En el lado Norte del solar (figura 3) se encontraba un muro de la antigua Casa de la Cultura que
recogía también acciones horizontales de la cimentación de un edificio medianero. Su cimentación
también se vería afectada por la ejecución del muro pantalla.
En el lado Oste del solar, en su parte Norte (izquierda de la figura 3), existía un muro también
perteneciente a la antigua Casa de la Cultura que no se había demolido y que soportaba las
tierras en las que se encontraban los servicios urbanos bajo la acera de la calle Salamanca.
Tampoco era posible demoler, inicialmente, este muro sin correr un grave riesgo de
desprendimiento de estas tierras con los posibles daños personales y materiales.
Finalmente, en el lado Oeste, en su parte Sur, existía un muro de uno de los antiguos edificios
sitos en el solar y ya demolidos, del que únicamente se apreciaba una sección horizontal de su
alzado, sin conocer su altura real ni su cimentación.
Uno de los principales problemas de la existencia de todos estos muros procedentes de antiguas
construcciones era que estaban conteniendo unas tierras o cimentaciones colindantes y que era
preciso construir unos muros para cinco plantas sótano sin perder superficie en planta. Es decir,
Realizaciones: edificación
V CONGRESO DE
4/10
no era posible ignorar los citados muros y construir los nuevos hacia el interior del solar, ya que la
superficie que hacía perder esta solución suponía la pérdida de numerosas plazas de garaje y de
espacios de exposición y almacenaje.
Figura 3. Límites Este (derecha) y Sur (fondo) de la parcela
3. Análisis del estudio geotécnico
En los meses de Diciembre de 2004 y Enero de 2005 se llevó a cabo un primer estudio geotécnico
basado en un sondeo y los ensayos de laboratorio realizado a las muestras obtenidas en el
mismo, así como el correspondiente control del nivel freático.
En los meses de Julio y Agosto de 2005 se realizó una ampliación del anterior estudio geotécnico,
añadiéndose tres nuevos sondeos. Los niveles de terreno indicados, deducidos de los cuatro
sondeos, son, fundamentalmente, tres: rellenos superiores, arenas de miga intermedio y tosco
inferior, siendo estas dos últimas capas las que recogen la mayor parte del espesor de suelos
analizados.
El nivel piezométrico (no llegando a hablarse de nivel freático) se encuentra a una profundidad
entre 7,00 y 8,40 m bajo la cota cero del edificio (extremo sur de la parcela), y entre 13,30 y 13,50
m en los dos sondeos de la parte norte del solar. Esta agua se encuentra dentro de la capa de
arena de miga, indicándose que puede formar parte de unas bolsas colgadas sobre una capa
impermeable, más que tratarse de un nivel freático propiamente dicho.
Esta situación puede hacer pensar que esta agua puede evacuarse durante la ejecución de los
muros pantalla y, posteriormente, teniendo en cuenta que todo el entorno del edificio se encuentra
urbanizado y que las pendientes próximas al edificio en su extremo sur no son muy elevadas, se
prevé una menor acumulación de agua. Por otra parte, teniendo en cuenta que la pendiente sí es
muy pronunciada en la zona ocupada por el edificio, esto ayudará a una más fácil y rápida
evacuación. Estas circunstancias hacen pensar en la posibilidad de analizar la solución de muro
Realizaciones: edificación
V CONGRESO DE
5/10
pantalla discontinuo condicionado a otras circunstancias de ejecución de la obra y de afección a
edificios colindantes.
4. Estudio de soluciones alternativas de muros pantalla
Teniendo en cuenta los elementos presentados sobre la geometría del propio edificio y de los
colindantes, de las capas de agua existentes, el desconocimiento en gran medida de la tipología y
cotas de apoyo de la cimentación de los edificios próximos e, incluso, adyacentes, y la necesidad
de ejecutar los muros sin efectuar un golpeo importante sobre el terreno, se plantearon una serie
de alternativas.
Con respecto a la situación en planta del muro pantalla, el lado Este, finalmente, no plantea
dudas, ya que el muro existente en su parte Norte contiene la cimentación del edificio colindante.
Es preciso mantener dicho muro mientras se ejecuta el muro pantalla. Por tanto, será preciso
desplazar su ubicación hacia el interior del edificio en un valor igual al espesor del muro existente
más el necesario para la ejecución del muro pantalla (espesor del murete-guía, dimensiones del
aro perimetral de la máquina de excavación de pilotes, etc.).
En el lado Oeste, para salvar la situación presentada por la existencia de un muro de sótano del
antiguo edificio, se plantean las siguientes alternativas:
1. Ejecutar el muro pantalla hacia el interior del edificio, con la consiguiente pérdida de
espacio en plantas sótano y la necesidad de proyectar una estructura que permita situar la
fachada en la alineación prevista de la calle, “volando” sobre el citado muro pantalla.
2. Ejecutar el muro pantalla hacia el exterior del edificio, con el consiguiente aumento de
superficie del mismo. Sin embargo, necesitaría modificar la alineación de la calle,
realizando la correspondiente modificación urbanística.
3. Ejecutar el muro pantalla en la misma situación del actual, obligando a demoler éste
previamente a la ejecución de aquél. Para ello es preciso desplazar los servicios urbanos,
excavar el trasdós del muro, demoler éste, proteger el talud de la excavación para evitar
posteriores desprendimientos durante la ejecución del muro pantalla y, finalmente, ejecutar
éste. Esta tercera alternativa fue la finalmente elegida.
Sobre la tipología de los muros pantalla se han presentado seis alternativas, siendo adoptada,
finalmente, la quinta. Los criterios que más influyen en el planteamiento de las soluciones, y la
elección de la alternativa finalmente aceptada, han sido los problemas que pueda generar el agua
existente en el trasdós del futuro muro pantalla (en todas las soluciones se parte de la ejecución
de una cámara bufa) y la afección a los edificios medianeros durante su excavación. La
descripción de las citadas soluciones, sus ventajas e inconvenientes, son las siguientes:
1. Muro-pantalla continuo. Tendría un espesor constante de 50 cm. La principal ventaja que
ofrece es la mayor impermeabilidad frente al agua. El principal inconveniente se encuentra
en la afección a los edificios medianeros y a los taludes próximos durante la excavación de
los bataches. Por las características del golpeo del método de excavación con la cuchara
bivalva, teniendo en cuenta, además, que ha de atravesar capas de material resistente
como el tosco, afectaría a las edificaciones próximas en su estructura y en su tabiquería.
También podría afectar a la estabilidad del talud de la calle Salamanca. En ningún caso se
plantea el uso de una excavadora hidrofresa. En primer lugar por razones económicas que
Realizaciones: edificación
V CONGRESO DE
6/10
la hacían prohibitiva para una parcela tan pequeña para su uso. En segundo lugar por no
disponibilidad de máquinas en el mercado. En 2005 se estaban realizando en Madrid el
soterramiento de la M-30 y un elevado número de kilómetros y estaciones de Metro.
2. Muro pantalla discontinuo de pilotes con murete interior. Estaría constituido por pilotes
de 65 cm de diámetro con una separación entre ejes de 1,00 a 1,20 m. En el intradós del
muro pantalla se ejecuta un murete de hormigón de 10 cm de espesor. La principal ventaja
de esta solución es la menor afección a los edificios medianeros y a los taludes próximos
durante su ejecución. También representa una mayor permeabilidad frente al agua que, si
existe en el trasdós, pasaría a través del suelo presente entre pilotes hacia el interior,
aunque sería retenida inicialmente por el murete de hormigón. Podría crear una cierta
servidumbre de bombeo durante la vida en servicio del edificio. Otro inconveniente es el
mayor espesor con respecto al muro pantalla continuo.
3. Muro pantalla continuo y muro pantalla discontinuo con murete interior. A partir de
ésta todas las soluciones son mixtas, combinando las dos anteriores u otras nuevas, con
las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. En esta solución se dispone un muro
pantalla continuo en los lados sur y sureste del solar y en el lado oeste (calle Salamanca)
en la longitud indicada. El objetivo de este planteamiento es disponer un muro pantalla
continuo en los lados en los que las pendientes del terreno pueden facilitar el acceso del
agua hasta el solar, ejecutando el muro pantalla discontinuo en las zonas donde se puede
afectar en mayor medida a los edificios medianeros y taludes del terreno. Se está
suponiendo que las capas impermeables del terreno siguen las pendientes de la superficie
del mismo, de tal forma que las zonas en que éstas son más pronunciadas (lados Sur, a
partir del extremo sureste, y Oeste) favorecen la evacuación de las aguas de forma
paralela e, incluso, divergente a los muros pantalla discontinuos.
4. Muro pantalla continuo y muro pantalla discontinuo con murete interior y con
ejecución mixta de bataches. En esta solución, que pretende proteger más frente al
agua, el muro pantalla continuo se extiende a los lados sureste, sur y todo el oeste. El
muro pantalla discontinuo, que ocuparía los lados este y norte, las medianeras con
edificios existentes, se ejecuta con una excavación mixta de los bataches. Cada uno de
ellos comienza su excavación con dos pilotes de diámetro 5 cm superior al ancho del muro
pantalla, uno en cada extremo. Posteriormente, la excavadora bivalva de muro pantalla
continúa la excavación penetrando con las “uñas” en las zonas extremas. Además de las
ventajas e inconvenientes de cada tipología ya indicados anteriormente, este sistema
presenta entre las primeras el conseguir en todo el perímetro del edificio un muro pantalla
continuo, prácticamente como en la solución 1, mientras que, entre los segundos, se
encuentra un cierto golpeo en la excavación de los bataches, así como la prolongación del
plazo de ejecución que conlleva todo sistema mixto que, en este caso, obliga a combinar
en cada batache ambos métodos de excavación.
5. Muro pantalla continuo, muro pantalla discontinuo de pilotes con murete interior y
muro pantalla discontinuo de pilotes con murete y con ejecución mixta (figura 4). La
solución es una combinación de todos los sistemas anteriores, con el objetivo de adaptarse
lo mejor posible a cada una de las circunstancias del solar. El muro pantalla continuo de 50
cm de espesor se encuentra en los lados Sur, Sureste y el extremo Sur del Oeste. En el
Realizaciones: edificación
V CONGRESO DE
7/10
resto del lado Oeste y en los lados Norte y Este se ejecutará un muro pantalla discontinuo
de pilotes de 65 cm de diámetro con murete interior de hormigón. Finalmente, en el
extremo Sur del lado Este. Partiendo desde el extremo Este del lado Sureste se ejecutará
un tramo con excavación mixta (cada batache se comienza con la de dos pilotes en sus
extremos y continúa con la cuchara bivalva en el centro del mismo). El muro pantalla
discontinuo de pilotes, en el lado Oeste, se ejecutará de tal forma que la generatriz interior
de los pilotes coincida en planta con la alineación de la cara interior del muro pantalla. En
los lados Este y Norte se mantendrán los muros existentes, con los consiguientes ajustes
necesarios en la geometría de la arquitectura.
Figura 4. Solución 5 de muro pantalla perimetral
6. Muro pantalla continuo y muro pantalla de pilotes secantes. Con esta solución en los
lados Sur, Sureste y parte Sur del lado Oeste se ejecutará un muro-pantalla continuo de 50
cm de espesor. En el resto del perímetro se realizará un muro pantalla de pilotes secantes
de 65 cm de diámetro con una separación entre ejes de 1,00 h, produciéndose un solape
de 15 cm entre pilotes adyacentes.
Entre todas estas alternativas, finalmente se optó por la 5.
5. Ejecución del muro pantalla
La ejecución del muro pantalla, con una longitud máxima de 20,00 m desde la parte inferior de la
viga de coronación, se llevó a cabo con los medios habitualmente empleados, utilizando cucharas
bivalvas de cables e hidráulicas, siguiendo siempre los criterios de la solución finalmente
adoptada. Una dificultad adicional se encontraba en el espacio disponible para el movimiento de
Realizaciones: edificación
V CONGRESO DE
8/10
máquinas (figura 5), teniendo en cuenta la tipología mixta adoptada y la necesidad de emplear
lodos tixotrópicos para contener el terreno entre la excavación y el hormigonado de cada batache.
Figura 5. Espacio reducido para el movimiento de maquinaria
Los anclajes provisionales al terreno, con carácter general, se dispusieron en tres alineaciones,
con longitudes totales (libre más bulbo) que alcanzaban hasta los 22,50 m, con 30º de inclinación
con la horizontal y un diámetro de perforación de 120 mm.
6. Control geométrico del muro pantalla y de los edificios próximos
Durante la ejecución del muro pantalla, los anclajes, la excavación (figura 6) y posterior
construcción de los forjados hasta planta baja, se realizaron diversos controles tanto sobre
materiales y procedimientos constructivos, como de tipo geométrico.
Figura 6. Excavación. Vista hacia el Norte
Realizaciones: edificación
V CONGRESO DE
9/10
Teniendo en cuenta que el contenido de agua del terreno no se conocía exactamente, ni si eran
“aguas colgadas” o un nivel freático a una cota determinada, y para asegurar el buen
comportamiento de los anclajes provisionales, se llevaron a cabo una serie de ensayos de carga y
la disposición de células de carga que permitieron prever su comportamiento con mayor precisión
y seguir su evolución durante el tiempo que estaban sometidos al empuje de las tierras.
Especial atención se prestó a dos aspectos relacionados con la geometría: la del propio muro
pantalla para conocer la evolución de su deformación horizontal y la de los edificios próximos para
disponer en todo momento de datos sobre sus movimientos horizontales o verticales si éstos
llegaban a producirse.
El movimiento horizontal de los muros pantalla se realizaba mediante un control topográfico de
una serie de puntos marcados en los mismos y cuyo resultado permitía conocer dicho movimiento
en distintos puntos de su altura. En la figura 7 se puede apreciar una planta y un gráfico del citado
movimiento en una de las secciones.
Figura 7. Gráfico de control de movimiento de muro pantalla
Para controlar los movimientos de los edificios próximos, se dispusieron una serie de puntos en
sus cubiertas y fachadas en las que se fijaban los prismas correspondientes. El control de los
mismos permitió conocer los movimientos verticales y horizontales, acotados en milímetros, y
evitar avanzar cuando estos alcanzaban valores previamente establecidos. Ello permitió una
Realizaciones: edificación
V CONGRESO DE
10/10
incidencia mínima y, generalmente, nula en sus estructuras y tabiquerías. En la figura 8 se puede
apreciar una planta de la disposición de los elementos de referencia y unos gráficos que eran el
resultado de las mediciones de asientos en uno de los edificios medianeros.
Figura 8. Gráfico de control de asientos de edificios próximos
7. Ficha técnica
Propiedad:
Ayuntamiento de Alcobendas
Arquitecto:
Fernando Parrilla
Proyecto de estructura:
Arquing (Luis Casas)
Empresa constructora:
FCC Construcción, S.A.
Jefatura de obra:
Francisco Garrido
Jesús Guijarro
Óscar Fontanet
Dpto. C. y Estructuras:
Jesús Gómez Hermoso
José Manuel Tellado
Estructura metálica:
IDE Steel
Encofrados:
PERI
Control de obra:
Arce
Realizaciones: edificación