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Madero Office: Fundaciones con barretas y
contenciones premoldeadas
Alfredo. A. LOPEZ1, Gastón QUAGLIA and Alejo O. SFRISO
SRK Consulting, Rivadavia 926 Suite 901, C1002AAU, Buenos Aires, Argentina.
Abstract. La torre Madero Office, de 33 pisos, tiene una estructura principal que
consiste de dos núcleos que soportan aproximadamente 270MN. Estos núcleos
fueron fundados sobre grupos de barretas de alta capacidad, atravesando los suelos
de la Formación Pampeano y penetrando en la Formación Puelche. El sector
central de la estructura está fundado sobre pilotes y cabezales. El diseño y
construcción de las barretas empleadas en Madero Office constituye la primer
experiencia con esta técnica de fundaciones especiales en Argentina. La
submuración perimetral fue ejecutada íntegramente con un sistema de pantallas
delgadas premoldeadas de hormigón armado. Al igual que las barretas, fue la
primera vez en emplearse esta técnica en Argentina. En este artículo se presentan
algunos detalles técnicos del proyecto de fundaciones y contenciones.
Keywords. Barretas, pantallas premoldeadas, fundaciones profundas, muros
anclados
Introducción
En este artículo se presentan los elementos salientes del diseño de fundaciones y
contenciones de la Torre Madero Office. La torre es un edificio de 33 pisos, tres
subsuelos y 133 metros de altura ubicado en Puerto Madero, Buenos Aires, Argentina.
Tiene dos núcleos extremos conformados por tabiques de 10 x 14 metros y un sector
central formado por losas, vigas y columnas de hormigón armado (Figura 1).
Figura 1. Vista de la Torre Madero Office terminada.
1
Corresponding author.: [email protected]
La cimentación de la torre estaba diseñada como una gran platea de hasta 6.0m de
espesor, necesarios para soportar hasta 270MN de carga de diseño en cada núcleo de
tabiques y hasta 670MN de carga total. También se consideró el empleo de una
fundación convencional con pilotes excavados de más de 40m de longitud.
Debido a que una de las caras de los núcleos estaba ubicada en el perímetro de la
excavación, los elementos estructurales de esa cara debían cumplir una doble función:
i) fundación de los tabiques de los pisos superiores; y ii) sostenimiento lateral de la
excavación. Para reducir costos y plazos de construcción y para mejorar la seguridad de
la obra se decidió modificar el diseño de las fundaciones, reemplazando los pilotes por
barretas – tramos aislados de muro colado – cuya alta capacidad de carga permitió
eliminar la platea-cabezal original y reducir el consumo de hormigón de fundaciones en
un 18%. Las fundaciones de Madero Office fueron la primer experiencia con esta
técnica de fundaciones especiales en Argentina. La cimentación del sector central de la
estructura se mantuvo sobre pilotes y cabezales.
Para diseñar esta innovación tecnológica se requirió un detallado programa de
investigación de campo, incluyendo ensayos presiómetricos (PMT) y un estudio de las
deformaciones esperadas en cada tipo de fundación (barretas y cabezales con pilotes)
con diferente niveles de cargas. Se emplearon curvas carga-desplazamiento para
demostrar la compatibilidad del funcionamiento conjunto y para diseñar las juntas de
conexión entre sectores de fundación.
Otro aspecto innovador del proyecto es el diseño de la contención perimetral de su
caja de subsuelos. Ubicada a pocos metros de los espejos de agua de los diques de
Puerto Madero, fue ejecutada íntegramente con un sistema de pantallas delgadas
premoldeadas de hormigón armado de 12.70m de longitud y 32.5cm de espesor. Al
igual que las barretas, fue la primera vez en emplearse esta técnica en Argentina.
1. Condiciones geotécnicas del sitio
Las condiciones geotécnicas del sitio se resumen en la Figura 2. Las características de
los suelos pueden consultarse en numerosas referencias [1-7]. Sucintamente, el perfil
está conformado por: i) rellenos antrópicos y rellenos fluviales recientes de unos 9.0m
de espesor en el sitio de obra; ii) loess modificado, preconsolidado por desecación y
cementado de la Formación Pampeano, de unos 19.0m de espesor; y iii) arenas densas
a muy densas de la Formación Puelchense, que tienen un espesor aproximado de 25m
en el sitio de obra y que constituyen el horizonte de fundación más profundo que se
emplea en las construcciones de la Ciudad de Buenos Aires.
Figura 2. Perfil geotécnico del sitio.
Con el objeto de corroborar capacidades y asentamientos se especificó una campaña
geotécnica incluyendo ensayos de penetración standard (SPT) y presiómetros de
Menard (PMT). En la Figura 3 se muestran los resultado de uno de los sondeos. Se
indica la presión límite !! , el módulo presiométrico !! y la fricción última para pilotes
!! obtenidos de los ensayos PMT. En la Tabla 1 se presentan los parámetros adoptados
para el diseño de fundaciones. Estos estudios complementarios permitieron aumentar la
carga admisible por la punta a 3.4 MPa, la fricción admisible de las arenas a 60kPa y
del Pampeano a 40kPa y ajustar la cota de fundación de -38m a -35m.
EM
[MPa]
pL
[MPa]
fs
[kg/cm2 ]
Figura 3. Resultado de un sondeo PMT.
Tabla 1. Parámetros geotécnicos adoptados para el diseño de fundaciones.
!
!
!
!
!!
!
!!
Un.
kN/m3
kPa
°
°
MPa
-
Artificial
18/19
0
26/28
0
60
0.2/0.3
1.00
Fluvial
16/18
0
25/27
0
20/30
0.2
0.55
Pampeano
18/20
10/35
29/33
0/5
180/250
0.25
0.80
Puelchense
20/21
0
32/38
2/8
220/300
0.18
0.50
Descripción
Peso unitario
Cohesión efectiva
Fricción efectiva
Dilatancia
Rigidez inicial
Módulo de Poisson efectivo
Coef. empuje en reposo
2. Fundaciones de núcleos
2.1. Descripción
Cada uno de los dos núcleos de tabiques se fundaron sobre 21 barretas de 2.70m x
0.80m x 35m de profundidad con una ficha del orden de 7/8m en el estrato Puelchense.
Las barretas se unieron mediante una viga de coronamiento de gran rigidez sobre la
cual se fundaron los núcleos de tabiques de gran altura del edificio. En la Figura 4 se
muestra un esquema de la fundación y una foto de la construcción terminada. En la foto
se puede ver el tramo de muro colado (barreta) que también sirve también como
contención lateral y los paños de panel premoldeado adyacentes (panasoles).
2.70m
2.70m
Figura 4. Planta de la fundación de los núcleos con barretas y foto de la construcción terminada.
2.2. Aspectos del diseño
El diseño de las fundaciones con barretas está controlado principalmente por
asentamientos. Se analizaron condiciones de largo plazo con la sobrecarga de uso y un
25% del viento de diseño, y de corto plazo con el 100% del viento de diseño.
Para calcular la respuesta de las fundaciones se implementó el método de curvas de
carga-desplazamiento de Kraft, Ray y Kagawa presentado en [8] (Figura 4). Tanto para
el corto como largo plazo se asumió un comportamiento elastoplástico en la interacción
suelo-fundaciones. Para el largo plazo se incluyó además el efecto de deformación
diferida en arcillas mediante la reducción de la rigidez del fuste en el tramo embebido
en el Pampeano. Se adoptó el asentamiento máximo entre el de la barreta aislada, el de
una línea de barretas y del cajón de 13m x 22m. Las condiciones de carga y los
asentamientos calculados se indican en la Tabla 2. Todo el análisis tiene una
incertidumbre estimada en +/- 30%.
El procedimiento de cálculo de asentamientos fue repetido para los pilotes del
sector central, para los que se determinaron valores en el rango 6mm a 15mm a largo
plazo. Por lo tanto, el asentamiento diferencial probable entre barretas y pilotes es del
orden de 20 mm +/-30%.
Tabla 2. Cargas de diseño.
Un.
Barreta aislada
0.82 de barretas
Línea
MN
MN
MN
MN
Lado menor [m]
Grupo
24.0 de barretas
Longitud [m]
Peso
propio
10.0
48.0
30.0
180.0
Sobre
carga
2.2
9.4
6.0
36.0
Lado menor [m] 0.82
Suelos
Longitud [m]
24.0
Pamp. medio
Suelos
Pamp. inf.
Esp.
Epipuelche
m
Puelche
10.0
4.0
2
12.0
12.0
"
m
kN/m
10.0
4.0
4.0
6.0
9
9
80
50
3
9
9
10
11
150
100
0
0
Punta
plazo
4.0 a corto
10
60
6.0 Pult
11 cp 80Ki cp
Minor
pult cp
MN/m
Esp.
Punta
70%
70%
Fricción
18
MN
18
751
0.12
Minor
Minor
Fuste
Pamp. medio
60%
Pamp. inf. 60%
Epipuelche 70%
70%
Puelche
Totales
MN/m
751
Fuste
12.0
corto plazo
#cp
Gi cp
ccp
2
°
MN/m
kPa
80
50
60
80
0
0
34
!38
f cp
m
0.12
70%
150
100
0
0
60
20
30
5
50
0
70 pult lp 0
MN/m
2
12.0
18
MN/m
MN
60%MN 1 831
1 831 6.30
60%
458
458 1.68
70% - 641
641
1.94
1 282
4.60
70% - 1 282
4 212 7.98 6.55
4 212
MN
0
0
34
38
0.14
Fuste
MN
7.98
0.040
0.060
MN
18
0.002
Minor
-MN
0.98
-0.10
1.94
4.60
1.08
6.55
6.30
70% 1 602
1.68
70% 320
- 534
70%
70%
- 1 122
3 579
50
70
Punta
70%
MN
Fuste MN/m
60
0.006
0.008
30
10.6
11.8
14.5
14.5
20 3.8
5 4.8
0
0
Punta
a largo
34
0.080 plazo
14.5
38
14.5
Pult0.100
Ki lp
Minor
lp
657
Fricción corto plazo
Ki cp
Ccp
Fcp
MN/m
32
29
largo plazo
#lp
Gi lp
clp
2
°
MN/m
kPa
32
14.3
16.6
29
34
38
13.1 27.6
15.3 29.8
16.7 31.2
17.7 !f lp
32.2
MN/m
657
4.6
m
0.14
1.2
5.8
Fricción largo plazo
0.004
6.7
2.4
9.1
Clp 3.4 Flp11.4
Ki0.006
lp
8.0
MN/m
0.010
70% 1 602
0.020
320
0.040
534
0.060
0.080
1 122
0.100
3 579
1.39
70%
1.18
70%
1.94
4.60
70%
9.11
MN
9.4
0.98
14.5
1.39
18.6
1.18
22.5
1.94
24.8
26.2
4.60
27.3
9.11
Carga - Desplazamiento pilote aislado
P40[MN]
Fricción corto plazo
Fricción largo plazo
35
Punta corto plazo
Punta largo plazo
Asentamiento [mm]
Corto plazo Largo plazo
4.1
6.0
7.0
Lado menor
2.4 [m] 13.00 5.0
6.0
25.6
6.0
8.0
+/-25.6
20.0
30.0
Longitud
[m]
24.0
Lado menor0.006
[m] 13.00 10.6
Suelos 0.008 11.8
Esp.
0.010 12.7
Longitud [m]
24.0
m
0.020 14.5
kN/m
9.1
Pamp. medio
0.040
Suelos inf.
Pamp.
0.060
Esp.
Epipuelche
0.080
m
Puelche0.100
13.1 9
15.3 9
16.7 10
17.7 11
10.0
4.0
9
9
Pult11cp
Minor6.0 MN
m
2
MN/m 0.000
Punta
12.0 0.002
80%
0.004
12.0
80% 2 246
Fricción 0.006
0.008
3
80
50
14.3
16.6 corto plazo
#cp
Gi cp
ccp
18.4
2
°
MN/m
kPa
23.6
27.6 80
29.8 50
31.2 60
32.2 80
150
0
100
0
0PT lp 34
!
80
0
38
Ki cp MNf cp
MN
MN/m
MN
5.1
14.5
20
250
15
200
350
300
0
0
34
38
60
0.006
0.008
30
50
70
32
29
30.020 34.1
37.7 5 45.3
32
64.2
83.0
29
0
0
34
38
0.040 97.3
0.060 112.0
Punta
a largo
34
0.080plazo
121.2
38
127.5
Pult0.100
Ki lp
Minor
lp
212.9 310.2
307.7 419.7
395.8 517.1
478.0!f 605.5
lp
2
MN
Fuste
Fuste MN/m MN
55.80
18.6
70% 2 340 8.68
14.88
22.5
70% 468 0.87
24.8
70%
78017.21
70%
- 1 63840.77
26.2
9.55
70.68 5 22757.98
27.3
MN/m
MN
0.010
70% 2 340
0.020
468
0.040
780
0.060
0.080
1 638
12.28
70%
10.46
70%
17.21
40.77
70%
80.72
0.100
5 227
MN
35.7
8.68
MN
49.5
85.2
12.28
54.3 97.3 151.6
0.87 10.46
73.3 188.1 261.4
- 273.017.21
83.0
356.0
88.9
441.4
- 352.640.77
90.3 427.3 517.6
9.55
80.72
Carga - Desplazamiento pilote aislado
Fricción corto plazo
Fricción largo plazo
450
400
60
20
30
5
50
0
70pult lp 0
largo plazo
#lp
Gi lp
clp
2
°
MN/m
kPa
MN/m
Punta
MN
MN/m
m
-MN
-m
24.6
246 51.2
760 5.8
1.95
12.0
80% 2 246 5 040
2.23
6.7
2.4
9.1
5 760 1.95 12.0
80% 2 246 5 040 2.23
0.002
9.6 10.0 19.6
Fricción largo plazo
8.0 Fricción
3.4 corto
11.4plazo
0.004 17.6 20.0 37.7
Ki cp 13.1
Ccp
Fcp
Clp 29.9 Flp54.5
Ki lp0.006 24.5
Minor
Minor
8.8
4.3
Minor Fuste
0.010
9.4
B[m]:0.82
30 Perímetro [m]: 7.0
25 Longitud [m]: 24.0
Coef Empuje [-]: 1.0
150
100
0
0
MN/m
Fuste MN/m MN
MN
60% 28.4
675
Pamp. medio
0.020
10.2
60% 2 675 55.80
60% 12.3
669
Pamp. inf.
0.04060% 10.2
669 14.88
Epipuelche
70% -14.6
936
0.06070% 10.2
936
17.21
1 872
40.77
70% -16.0
1 872
Puelche0.08070% 10.2
6 152 70.68 57.98
Totales 0.100 10.2
6 152
17.1
P500
[MN]
Total corto plazo
Total largo plazo
10.0
14.5
14.54.0
14.54.0
14.56.0
3.8
4.8
"
5.7
! Punta
P
plazo
p lp
4.0 Paf lpcorto
10
60
pult cp
MN
5.1
10.2
8.4
0.10
10.2 12.3
10.214.6
10.216.0
10.2 17.1
1.08
Viento
Punta corto plazo
Punta largo plazo
Total corto plazo
Total largo plazo
B[m]:13.0
Perimetro [m]: 62.0
Longitud [m]: 24.0
Coef Empuje [-]: 1.0
150
10
100
5
50
-
-
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
!0.10
[m]
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
!0.10
[m]
Figura 5. Planilla de cálculo y con parámetros adoptados y curvas carga-desplazamiento
para una barreta aislada y para el cajón de 21 barretas.
2.3. Aspectos constructivos
A partir de los asentamientos estimados en el diseño de las fundaciones, se decidió
realizar un corte en la losa de subpresión de la caja de fundaciones lo que implicó
incluir un conjunto de juntas constructivas diseñadas para un asentamiento diferencial
de 30 mm y una subpresión de 12m de columna de agua. Se especificó una junta Sika
water-stop M-27 que no transfiere corte y que garantiza estanqueidad en ese rango de
deformación (Figura 5).
El procedimiento de instalación de la junta fue objeto de un estudio particular de la
evolución de los asentamientos, ya que el sistema de juntas tradicionales disponibles no
pueden garantizar estanqueidad para el rango de deformación calculado.
0.006
0.008
0.010
30.0
37.7
44.5
34.1
45.3
56.4
64.2
83.0
100.9
0.020
69.7
110.7
180.4
0.040 97.3
0.060 112.0
0.080 121.2
0.100 127.5
212.9
307.7
395.8
478.0
310.2
419.7
517.1
605.5
!
Pf lp
Pp lp
PT lp
m
MN
MN
MN
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
9.6
17.6
24.5
30.5
10.0
20.0
29.9
39.7
19.6
37.7
54.5
70.3
0.010
35.7
49.5
85.2
0.020
0.040
0.060
0.080
0.100
54.3
73.3
83.0
88.9
90.3
97.3
188.1
273.0
352.6
427.3
151.6
261.4
356.0
441.4
517.6
-10.70
27.8cm
14.5cm
-10.98
-11.08
-13.20
Figura 6. Detalle constructivo de la junta entre fundación de barretas y losa de subpresión.
Luego de un análisis de opciones, y para minimizar los asentamientos que la junta
debía soportar, se especificó que la conexión final entre la losa de subpresión y la
fundación de barretas se efectuara, luego que estuviera hormigonada la planta 18 de la
torre, punto en el que se alcanzaría aproximadamente el 70% de los asentamientos
totales. Durante este periodo la cajas seca de fundaciones permaneció completamente
abatida con bombas perimetrales. La Figura 6 muestra la especificación adoptada. La
presión sobre la losa de subpresión (aproximadamente 120kPa) en el sector central es
soportada mediante micropilotes de tracción ejecutados en un arreglo de 2.1m x 2.1m
a
b
c
(a) Junta water stop
(b) Reservacion de goma para apoyo de junta
(c) Espacio previsto bajo la losa para descensos
de barretas.
Figura 7. Detalle del sistema de junta wáter stop y pieza de apoyo para garantizar que el asentamiento
diferencia pueda ser absorbido por la junta sin dañarse.
3. Contenciones perimetrales
Las barretas que formaron parte del núcleo de fundaciones y que se encontraban sobre
el perímetro exterior de la obra, se extendieron hasta el nivel de calle (cota 0.0m). Para
soportar los empujes laterales se incluyeron anclajes activos postesados, por lo que las
barretas como elemento estructural fueron sometidas a flexo-compresión debido a las
cargas verticales de los tabiques y los empujes de suelos y agua sobre los 12m de altura
de la excavación.
La submuración perimetral se completo con un sistema de pantallas delgadas
premoldeadas de hormigón armado y anclajes activos. Haciendo uso de la técnica de
excavación de trincheras para muros colados, los paneles prefabricados fueron izados y
colocados en las excavaciones sostenidas por bentonita. Esta solución permitió un
ahorro en el volumen de hormigón, una reducción en el tiempo de construcción, y una
mejor terminación superficial de los paneles que quedarían expuestos en los subsuelos.
4. Conclusiones
En este trabajo se presentó una descripción de las soluciones geotécnicas empleadas
para las fundaciones de la torre Madero Office. La estructura del edificio de 33 pisos de
altura presentó como mayor desafío un fuerte desbalance entre las cargas transmitidas
por los núcleos externos y las columnas centrales.
Para hacer frente a las elevadas cargas, los núcleos fueron fundados sobre grupos
de barretas de alta capacidad, atravesando los suelos de la Formación Pampeano y
penetrando en las arenas de la Formación Puelche. El sector central de la estructura fue
fundado sobre pilotes y cabezales tradicionales.
El diseño de estas fundaciones fue optimizado mediante una detallada campaña
geotécnica que incluyo la ejecución de ensayos de penetración standard (SPT) y
presiómetros de Menard (PMT). Particularmente estos ensayos permitieron una mejor
determinación de los parámetros de rigidez asociados a las formaciones Pampeano y
Puelche bajo la obra. El análisis de asentamientos indico valores de hasta 30mm para
las barretas y entre 6 y 15mm para los cabezales de pilotes. Debido a la gran diferencia
de asentamientos se decidió ejecutar una junta en la losa de supresión entre los núcleos
y el sector central, y se estableció como condición de diseño un asentamiento
diferencial de 20mm.
El diseño y construcción de la junta de subpresión requirió un análisis particular ya
que los requerimientos de deformación y presión excedieron los valores soportados
para juntas tradicionales que proporcionan estanqueidad. Se especificó una junta Sika
water-stop M-27 que fue colocada luego de que se alcanzara aproximadamente un 70%
de las deformaciones finales de los núcleos. La losa bajo el sector central incluye
micropilotes de tracción instalados en una grilla de 2.10m de lado
La caja seca de fundaciones se completo con muros perimetrales y anclajes activos.
En la zona de los núcleos de fundación las barretas se extendieron hasta la superficie,
mientras que en el resto se empleo la excavación en trincheras con bentonita y posterior
colocación de pantallas delgadas premoldeadas.
El diseño y construcción de las barretas empleados para las fundaciones y
contenciones de Madero Office constituyen la primer experiencia de esta técnica de
fundaciones especiales en Argentina.
5. Agradecimientos
Los autores agradecen a Soletanche Bachy por su apoyo y liderazgo para innovar y
aplicar nuevas soluciones en el campo de la ingeniería de fundaciones de Argentina, al
ing.Vardé por apoyo durante el desarrollo de la obra, al Ing Fainstein por su apoyo
para aplicar las soluciones presentadas y para adaptar la ingeniería de la obra de la
superestructura al nuevo sistema de fundaciones.
Referencias
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255-302.
[2] M. Codevilla A. Sfriso, Actualización de la información geotécnica de los suelos de la Ciudad de Buenos
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[3] F. Fidalgo, F. De Francesco y R. Pascual, Geología superficial de la llanura Bonaerense VI Congreso
Geológico Argentino (1975), 110 - 147.
[4] E. Nuñez, Empujes sobre apuntalamientos en el Centro de la Ciudad de Buenos Aires, Publicación
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[5] E. Núñez E, Panel Report: Geotechnical conditions in Buenos Aires City, V Conf. IAEG (1986), 26232630.
[6] E. Núñez y C. Micucci, Cemented preconsolidated soils as very weak rocks, V Conf. IAEG (1986), 403410.
[7] A. Sfriso, P. Sagüés, G. Quaglia, M. Quintela y O. Ledesma, Small-strain stiffness of the Pampeano
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[8] USACE. Theoretical Manual for Pile Foundation EM -1110-2-2906.