Download (1999) – Estadio Monumental del Club

ESTADIO MONUMENTAL DEL CLUB UNIVERSITARIO DE DEPORTES
Alejandro Muñoz Peláez (*) Daniel Quiun Wong (*) Marcos Tinman Behar (*) César Huapaya (**)
Socio Fundador de Prisma Ingenieros, Profesor del Departamento de Ingeniería de la Pontificia
Universidad Católica del Perú
(**)
Ingeniero Estructural de Prisma Ingenieros, Profesor del Departamento de Ingeniería de la
Pontificia Universidad Católica del Perú
(*)
RESUMEN
En este trabajo se describen los aspectos más importantes involucrados en el diseño y construcción
del Estadio Monumental del Club Universitario de Deportes. Se comentan las dificultades que
planteaba el proyecto y se describen las soluciones adoptadas.
El diseño estructural a cargo de PRISMA INGENIEROS empezó en Agosto de 1996; contempló
losas aligeradas con viguetas prefabricadas en los edificios, muros pantalla en la rampa en espiral
de acceso a la cancha, puentes peatonales y vehiculares, cimentaciones con características
particulares, entre otros detalles.
1
Generalidades
El Estadio Monumental es parte del Gran Complejo Recreacional del Club Universitario de
Deportes, ubicado en el distrito de Ate, en la provincia de Lima. El estadio está proyectado para
albergar 60000 espectadores en sus tribunas y casi 10000 en los 22 edificios perimetrales de suites
con palco-terraza, que son hasta de 7 pisos. Los 22 edificios conforman 60000 m2 de área
construida y contendrán a los 1176 suites con palco y terraza familiares. Las graderías se encuentran
bajo superficie en un ángulo de talud de 24º aproximadamente. La cancha de fútbol oficial tiene
70m de ancho por 105m de largo, que cumplen con los requerimientos de la FIFA. (Ref. 1)
El proyecto contempla, frente al edificio principal de la zona de occidente, la construcción de una
rampa en espiral que desemboca en un túnel vehicular que, por debajo del edificio, conduce
directamente a los camarines, cancha y otras instalaciones, que se ubican debajo de la tribuna
occidente.
Los accesos a las tribunas son independientes, como también han sido independizados los accesos a
ciertos ambientes del estadio y a los palco-suites, mediante puentes peatonales y vehiculares. La
circulación de personas y vehículos a los diferentes ambientes del estadio hizo necesario resolver
problemas de desniveles utilizando muros de gravedad de hasta 5 m de altura hecho con piedras
grandes asentadas con mortero de cemento.
Asimismo, ha sido destinada un área de 100000 m2 para estacionamientos con capacidad para 2500
vehículos. Existen también áreas destinadas al cuerpo general de bomberos, defensa civil y local
comunal, un área de concentración de jugadores y área de escuela de fútbol. La fig. 1 muestra una
planta general del proyecto, donde se aprecia la cancha, las graderías, los edificios de palcos, la
rampa en espiral de acceso a camarines, el área de estacionamientos, etc.
2
Datos del Proyecto Estructural
El estudio de suelos determinó que el suelo donde está ubicado el estadio es una grava densa,
especificando un esfuerzo admisible de qt = 4 kg/cm2, a 2 m de profundidad como mínimo (Ref.2).
El diseño estructural se basó en una resistencia a compresión del concreto a los 28 días de 210
kg/cm2. La sobrecarga utilizada fue en general de 250 kg/m2, para corredores y escaleras se utilizó
400 kg/m2 y para techos 100 kg/m2.
Figura 1. Vista en Planta del Estadio Monumental Universitario de Deportes
Dada la magnitud, importancia y ubicación del proyecto, fue necesario realizar un estudio de riesgo
sísmico, el mismo que determinó un espectro de diseño (Ref. 2). Los parámetros para la
construcción del espectro de diseño propuesto, junto a los correspondientes a la Norma Sismo
Resistente de 1977 (NSR-77), vigente a la fecha en que se realizó el diseño, y la vigente de 1997
(NTE E-030) se muestran en la Tabla 1.
Z
1
U
1.3
S
1.0
NTE E-030
0.4
1.3
1.0
Estadio
0.4
1.3
1.0
NSR-77
C
0.8
T
1
Ts
1.25
 TP 
C  2.5 
T 
C
T 
C  2.5 P 
T 
1.5
Cmáx
0.4
Tp
0.3
2.5
0.4
2.5
0.5
Tabla 1. Parámetros para la construcción de los espectros de diseño.
La figura 2 muestra los espectros de pseudoaceleración para el diseño, construidos con los
parámetros descritos anteriormente. Se puede apreciar que el espectro obtenido para el estadio es
similar al de la Norma de 1997, sin embargo, fue obtenido antes de que dicha norma entrara en
vigencia. Los edificios del proyecto fueron básicamente analizados con el programa de la Ref. 3.
Pseudoaceleración de Diseño
Pseudoaceleración
ZUSC/R
0.15
RNC-77
NTE E-030
Estadio
0.1
0.05
0
0
0.5
1
1.5
Período (segundos)
2
2.5
3
Figura 2. Espectro de Pseudoaceleración utilizado para el diseño del estadio.
3
Edificio Típico
Cada uno de los 22 edificios perimetrales tiene características propias que lo diferencian de los
demás. Por ejemplo, los edificios son desde 5 hasta 7 pisos, algunos con reducciones en planta (ver
fig. 9 y Ref. 4). Sin embargo, todos excepto el edificio principal de occidente tienen algunas
similitudes estructurales. En la fig. 3 se muestra la planta de uno de estos edificios y en la fig. 4 se
muestra parte de la elevación de una viga típica en la dirección corta del edificio, y en la fig. 10 se
puede observar las terrazas desde el último piso.
En general, los edificios contienen 2 suites por paño con palco y terraza. Las suites tienen un área
total de 22m2, y la terraza tiene una inclinación que varía de 33° a 40° aproximadamente, desde el
nivel más bajo de suites al más alto, para una mejor visibilidad del campo de juego en la altura.
El sistema estructural utilizado consiste en pórticos de concreto armado formados por columnas y
placas unidas por vigas de peralte h=0.55m. En la parte exterior del edificio se tiene, cada dos ejes,
una serie de columnas inclinadas en elevación, en forma de U (columna C-2) o dos en forma de L
(columna C-3) entre dos edificios vecinos (ver fig. 15). Estas columnas parten fuera del edificio y
están fuera de contacto con la losa en los pisos inferiores y recién en el último nivel ya se
encuentran con la losa. Por este motivo, el análisis sísmico se efectuó con dos modelos distintos,
considerando y no considerando la columna como parte del pórtico en la dirección perpendicular al
campo de juego. Para el diseño se tomó las acciones sísmicas mayores de estos dos análisis. Como
comentario de los resultados de estos análisis, para el diseño de las vigas, el modelo con la columna
domina; mientras que el otro modelo domina para las placas perimétricas.
Para la estructura de las losas de techo, se optó por un sistema de viguetas prefabricadas, sobre las
cuales se vació una losa superior de h=5 cm (ver fig. 5). Las viguetas se preconstruyeron con la
armadura inferior correspondiente al análisis, y se añadió refuerzo superior en los apoyos, dentro de
la losa previo al vaciado in situ. Este sistema, además de utilizar ladrillos livianos fabricados con
agregado ligero, utiliza una distancia entre viguetas de 62.5 cm, lo que reduce el peso propio de la
losa con respecto a un aligerado convencional. Si se hubiera utilizado un aligerado de h=0.25m el
peso propio seria de 350 kg/m2, pero con las viguetas prefabricadas se redujo a 280 kg/m2.
El diseño de una vigueta típica tiene 2 varillas de 3/8” inferiores corridas, con 1 bastón de 3/8” en
paños intermedios y 1 bastón de ½” en paños extremos. El acero negativo consistió en 2 o 3 varillas
de ½”. En cuanto a la construcción, la ventaja de usar estas viguetas radica en que para el
encofrado, ya no se requiere de tablones para los ladrillos, y hay un mayor espaciamiento permitido
entre soleras, lo que significó ahorro de tiempo, materiales y mano de obra.
En la zona de las terrazas donde se ubican los 9 asientos del palco, se empleó una losa maciza de
h=0.20m, diseñada aprovechando los pasos para alojar vigas; además el parapeto de borde se utilizó
como apoyo de la losa. Estas vigas se apoyan en las vigas de los ejes transversales, las que son de
forma quebrada siguiendo la forma de la terraza, y de sección invertida en la parte inclinada con
peralte h=0.70 m (ver corte X-X de la fig. 4).
En cada edificio, el bloque de escaleras representó un problema estructural, dada la alta rigidez de
las placas que las conforman. Si la ubicación de las escaleras en planta era asimétrica con el
edificio, se independizó de la estructura del edificio de palcos a fin de no introducir efectos de
torsión (este es el caso mostrado la fig. 3). En los casos que el bloque de escaleras es centrado con
la planta, se conectó con el edificio de palcos formándose una sola estructura.
Figura 3. Edificio Típico
Figura 4. Elevación de una viga típica
Figura 5. Detalle de aligerado con viguetas prefabricadas
4
Edificio Principal de la Zona Occidente y Acceso vehicular a los camarines
El edificio principal de la zona occidente, se diferencia de los demás no sólo por su configuración,
sino por los accesos diferenciados que posee y las características especiales de su cimentación. En
la fig. 6 se presenta el corte frontal y en la fig. 7 se presenta el corte transversal, donde se puede
observar el puente vehicular de acceso al museo y a las suites de occidente (tercer nivel), el puente
de acceso para periodistas (segundo nivel), el acceso a las graderías (primer nivel), la rampa de
acceso en espiral, que da a un sótano para invitados especiales y el túnel de acceso a los camarines y
cancha. Las fig. 11, 12, 14 y 17 muestran el edificio en etapa de construcción, donde se aprecian
algunas de las estructuras mencionadas. Por su complejidad esta estructura fue la que demandó más
tiempo en diseño y construcción.
El acceso a los camarines y otras instalaciones interiores que se encuentran debajo de la tribuna
occidente, además de la cancha, permite el paso de un ómnibus a esta zona. Está formado por una
rampa en espiral que desciende hasta la boca del túnel, el cual sigue descendiendo con una
pendiente de 10% debajo del edificio, y desemboca al nivel de la cancha.
La rampa en espiral que se encuentra frente al edificio principal de la zona occidente, permite salvar
un gran desnivel en corto espacio, aproximadamente 12 m. (ver fig. 11 y 17). Las caras laterales de
la rampa están constituidos por muros pantalla de 25 cm de espesor, con un ensanche en la vecindad
del anclaje de 40 cm. La rampa propiamente dicha es un pavimento de concreto armado. Para el
análisis y posterior diseño, se empleó un modelo de elementos finitos.
Por debajo del edificio principal se encuentra el túnel de acceso a los camarines y cancha (fig. 8). El
túnel tiene forma de arco de circunferencia, con 6.60m de diámetro y casi 40m de largo, las paredes
tienen un espesor de 30 cm mínimo y tienen doble malla de armadura. La distancia entre las
columnas (en la dirección longitudinal), menor al diámetro del túnel, impedía que uno de los ejes de
columnas de la estructura de 7 pisos, se apoyara directamente sobre el terreno, y obligaba a apoyarla
directamente sobre el túnel (fig. 16). La necesidad de reducir los esfuerzos transmitidos al túnel
obligó a utilizar una losa de cimentación (solado) de 170 m2 de área por 0.60 m de espesor, para las
columnas de esa zona. Bajo el solado y cubriendo el túnel, se especificó un material denominado
“relleno estructural rígido” consistente en cemento más hormigón extraído de la misma excavación.
Figura 6. Corte frontal del edificio principal de occidente
Figura 7. Corte Transversal del edificio principal de Occidente, rampa en espiral y túnel
Figura 8. Corte longitudinal y transversal del Túnel
5
Puentes de acceso
Para el acceso a los edificios de palcos, en forma separada del público de graderías, el proyecto
contempló la existencia de 9 puentes de uso peatonal (incluyendo el puente de acceso de
periodistas), y uno de uso vehicular de 100 m de largo. En todos los puentes peatonales a excepción
del puente de acceso de periodistas, el proyecto arquitectónico exigió que las columnas, que reciben
a las vigas transversales, estén fuera de contacto con la losa del puente. Así las vigas longitudinales
se apoyan en las transversales, las cuales llegan a las columnas que son de sección circular.
Para el análisis sísmico en la dirección longitudinal, el modelo consistió en una gran viga apoyada
en resortes, los que simulaban la rigidez de las columnas en voladizo. Por el contrario, en la
dirección transversal, la unión de estas columnas con las vigas transversales forman pórticos
resistentes a cargas de sismos.
El puente vehicular tiene las mismas características arquitectónicas de los puentes antes descritos,
pero por su longitud fue dividido en tres tramos con la inclusión de dos juntas. El tramo central
tiene además la particularidad de recibir en 4 de sus columnas, la estructura del puente de acceso de
periodistas (ver figura 14) cuya forma es curva en planta y que pasa por debajo del puente
vehicular. En dichas columnas se genera un aumento de su rigidez lateral en comparación con las
otras columnas de este puente.
6
Vestuarios
Bajo este nombre se trabajó los ambientes de camarines, tópicos, control antidopaje, bomberos,
ambulancia, capilla y en el techo, una plataforma para transmisiones por televisión.
El área de esta zona es todo el largo de la tribuna occidente con parte de la tribuna norte y sur, tiene
un ancho de 6.6 m y se extiende por debajo de las filas más bajas de las graderías. El nivel de piso
está a 1.50 m por debajo del nivel del campo de juego, siendo el techo una losa inclinada maciza de
0.15 m. El muro de contención extremo tiene 6 m de altura y la presión del terreno se reparte entre
los pórticos transversales que reciben fuerza horizontal por este efecto.
7
Graderías
Se examinaron una serie de alternativas para la construcción de las graderías, las que se ubican
sobre el terreno natural. Las dos alternativas finales fueron una serie de losas prefabricadas
apoyadas en vigas vaciadas sobre el terreno y una losa de concreto simple, en forma de grada y
vaciada sobre el terreno, utilizando un encofrado deslizante; se optó por esta última por ser más
económica, empleándose una máquina especial (ver fig. 18).
Se especificó juntas de contracción cada 5 m hechas con sierra de una profundidad de ¼ del espesor
de la losa y las de dilatación cada 30 m o separando los paños según la arquitectura.
Previo a la construcción, se tuvo que efectuar una prueba de campo para evaluar el coeficiente de
fricción suelo-concreto, ya que las graderías están apoyadas sobre un talud inclinado de suelo
natural (Ref. 5). Uno de los problemas encontrados fue que hubo una sobreexcavación la cual se
completó con un relleno. En este caso se redujo el coeficiente de fricción y fue necesario colocar
muros de contención, apoyados en el terreno natural, para proveer trabazón a las graderías y evitar
su deslizamiento. Otro problema fue que en un sector se encontró roca que impedía lograr la
inclinación requerida del talud; en este caso se hicieron perforaciones en la roca para colocar
armadura y rellenar con epóxico.
8
Conclusiones
La importancia de la obra en cuestión hizo necesario la elaboración de diversos estudios que
conllevaron la participación multidisciplinaria de muchas empresas y profesionales, en perfecta
coordinación con la empresa constructora, a fin de materializar la obra con el menor costo y
manteniendo siempre la seguridad que esta obra amerita.
Las estructuras no convencionales que se presentaron en el proyecto plantearon dificultades que
pudieron ser resueltas gracias al trabajo dedicado de ingenieros peruanos, demostrando su alto
grado de competencia.
Referencias
1. Club Universitario de Deportes, Estadio Monumental del Club Universitario de Deportes.
Página Web oficial del Club Universitario de Deportes. (www.universitario.com.) Lima, 1998.
2. GEOCONSULT S.A. Estadio Monumental del Club Universitario de Deportes, Estudio de
Mecánica de Suelos y de Riesgo sísmico. Lima, 1996.
3. Muñoz Peláez, Alejandro. Programas AMETRI AMISIS para el análisis automático de
estructuras. Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, 1998.
4. PRISMA INGENIEROS C.A. Estadio Monumental del Club Universitario de Deportes.
Archivo 1996-1998.
5. GEOTECNIA & PAVIMENTOS E.I.R.L. Evaluación del Coeficiente de Fricción Suelo
Natural-Concreto de las Graderías- Estadio Monumental Universitario de Deportes. Lima,
1998.
Fig. 9. Variantes de edificios típicos.
Fig. 10. Terrazas con vigas en volado.
Fig. 11. Rampa en espiral para ingreso directo
a camarines.
Fig. 12. Edificio principal de occidente en
construcción.
Fig. 13. Puente de acceso a palcos.
Fig. 14. Puente para periodistas.
Fig. 15. Columna inclinada de edificio típico
de 7 pisos, muros de piedra y puente
de ingreso.
Fig. 16. Columnas de primer piso sobre túnel
Fig. 17. Boca de túnel de acceso a camarines
Fig. 18. Máquina para construcción de las
graderías