SUPRESIÓN DE JUNTAS DE DILATACION EN EDIFICIO LINEAL.
David CARAVANTES MORENO
Juan Carlos ARROYO PORTERO
Ar Arquite itecto téc técnico ico
Ingeniero de caminos
CALTER ingeniería Ingeniero proyectista
CALTER ingeniería Director
[email protected]
jca jcarro rroyo@calte lter.e r.es
Resumen: En esta comunicación se muestran las conclusiones del estudio realizado para la eliminación de juntas de dilatación en un Hotel situado en Murcia.
Palabras Clave: Edificio alto, lineal, zona sísmica, balasto reducido, sin juntas.
1. 1.1
Introducción Descripción de la estructura
El edificio, está formado por 3 plantas bajo rasante con una dimensión en planta de 95,00 x 35,00 m, con pantallas de contención en todo su perímetro, y 21 plantas sobre rasante con dimensión en planta de 26,00 x 20,00 m., siendo la altura sobre rasante del edificio de 75,70 m. La tipología estructural del edificio es (véase figura 1): Sótano 3:
Losa de cimentación de 1.50 m de espesor, de dimensiones 95x35 m.
Sótano 2:
Losa de 0.28 m de espesor, de dimensiones 95x35 m.
Sótano 1:
Losa de 0.28 m de espesor, de dimensiones 95x35 m.
Baja:
Losa de 0.28 m. / 0.32 m. de espesor, de dimensiones 95x35 m.
Primera:
Losa de 0.24 m. de espesor, de dimensiones 25x20 m.
2ª a 21ª:
Losa de 0.24 m. de espesor, de dimensiones 25x20 m.
Fig. 1.- Sección del edificio / Modelo espacial del edificio.
Entre sus particularidades cabe destacar que se trata de un edificio en altura, situado en zona de sismicidad alta. El terreno de cimentación presenta una rigidez baja con un módulo de balasto de 400 t/m3. y con una carga de supresión de 6,00 m de columna de agua. Los materiales empleados son Hormigón HA-35 y Acero B-500 SD. El edificio se encuentra en fase de ejecución por la empresa FCC construcciones S.A., a la que aprovechamos para agradecer la colaboración de D. Jesús Nofuentes y D. Jaime Salafranca En las figuras 2 y 3 se observan fotos de la ejecución de las losas de sótano-2 y sótano-1.
Fig. 2.- Estructura en ejecución Sótano 2.
Fig. 3.- Estructura en ejecución Sótano 1.
Las plantas bajo rasante tienen coartado el movimiento en su plano en la dirección de las propias pantallas de contención. La coacción va disminuyendo en plantas superiores por la existencia de huecos tal y como se muestra en las figuras 4, 5 y 6. A continuación se indican esquemáticamente las coacciones de los diferentes forjados con las pantallas de contención.
Z A - 1
1 ZA -
Z
02 03
1 5
PANTALLA TIPO 1
04
Z
4 1 3 1
05
2 1
1 1 1 0 0 9
0 6
- 3 Z A 0 8
0 7
3 A Z
3 A
01
3 A
6 1
RECRECIDO HORMIGON POBREZA-1
ZA-1
ZA-1 ZA-3
7 1
P60
P47
P41
P15
P16
P17 ZA-3
V-150x50
P42 P2
P3
P4
-5.95
P19
P18
V-250x50 P20
P5
P21
Z A - 1
PREVERARRANQUEDE RAMPA (VERDETALLES)
PANTALLA TIPO 4 PORTICO 3 2 - 2 A A Z Z
PANTALLA TIPO 2 P48
P43
P44
P6
LOSA MACIZA e=0.28m ARMADURA BASE: (P.SUP.DIR.X) Ø12/0.20 (P.SUP.DIR.Y) Ø10/0.20 (P.INF.DIR.X) Ø12/0.20 (P.INF.DIR.Y) Ø12/0.20
3 A
P23
P22
3 ZA-2 1 O - ZA-2 P I O T P I T A L L L E T ZA-2 A T N I N D A ZA-2 P
N.F.T.- 6.11
Z
P27
Z
N3
P7
Y X
2 A
P24
P25
P26
P30
P31
P32
ZA-2 2 A Z
Y
N4
ZA-2
X
ZA-2N5 ZA-2
N6 P45
P46
PANTALLA TIPO 2
Z A - 1
P8
2 A Z
P9
P29
P28
PANTALLA TIPO 4
PORTICO 3
1 A Z
P33
N.F.T.- 6.11
P40 P11
PANTALLA TIPO 1
P12
P14
P13
P34
P35
P36
P37
P38
P53
P54
P55
P56
P57
P39
Z A- 1
P52
P49
ZA-1
Fig. 4.- Planta Sótano 2. Coacción de Pantallas laterales
ZA-1
1 ZA -
Z A - 1
ZA-3
01 02
7 1 1 6
03 1 5
04
4 1 1 3
05 2 1 1 1
0 1 0 9
0 8
0 7
ZA-1 3 A
3 A Z
0 6
- 3 Z A
25x65
V-460x65
P47
P42
P47B
50x65
P2
50x65
P3
P15
50x65
P1 6
P17
x50 V-150
PORTICO 1 P4
1 P Z
1 P Z
Z
RECRECIDORAMPA HORMIGONPOBRE
PANTALLA TIPO 1
P41 P60
P18
P19
P20
ZA-3
V-250x50
P5
Z A - 1
Z
PANTALLA TIPO 4
2 2 - A A Z Z
PANTALLA TIPO 2
V-560x65
P48B
P43
P6
P44
P7
P45
PANTALLA TIPO 2
P46
Z A - 1
PI T
A L L L ET A N T I N D A P
P8
ZA-2
P26 P22
P23
P24
2 A Z
P25
ZA-2
N3 ZA-2
N4
ZA-2
2 A Z
ZA-2
N6
0 6 x 0 4
6 V
2 A Z
ZA-2 3 1 O P O I T
N.F.T.-3.12
3 Z
ZA-3
FOSO DEASCENSOR DESCOLGADO
PORTICO 3
P48
P21
ZA-2
3 A
PREVERARRANQUEDE RAMPA (VERDETALLES)
P27
ZA-2
ZA-2
PREVERARRANQ UE ESCALERAE-4
N5
2 A Z
ZA-2
ZA-2
P33
ZA-3
2 A Z
P9
P28
P29
P30
P31
P32 3
A Z
PORTICO 3 PANTALLA TIPO 4
N.F.T.-3.12
ZA-3
FOSO DEASCENSOR DESCOLGADO
2 A Z
P40 50x65
25x65 P11
P13
P12 50x65 PORTICO 1
50x65
P14 ZA-3
PANTALLA TIPO 1
P34
P35
P36
P37
P38
P53
P54
P55
P56
P57
P39
Z A- 1
1 A Z
P52
P62
P49
P67
ZA-4
P63
P64
P65
P66
Fig. 5- Planta Sótano 1. Coacción de Pantallas laterales ZB-4
9 1
3 B Z
01
1 8
1 6
03 1 5 4 1
1 P Z
3 B Z
02
7 1
PANTALLA TIPO 1
04 3 1
05 2 1
1 1 1 0 0 9
0 8
0 7
0 6
1 P Z
1 P Z
50x65
P42
50x65 PORTICO 1
P3
P2
P15
50x65
P4
P16 ZA-3
V-150x50
PANTALLA TIPO 4
PANTALLA TIPO 2
ZA-2
P6
P44
Z
PANTALLA TIPO 2
ZA-2
N6
Z
PANTALLA TIPO 1 25x65 ZB-2 2 B Z
50x65
P11
Z-4
P23
P12
P24
P13
P26 2 A Z
ZA-2
2 A
ZA-2
Z
ZA-2
2 A
PANTALLA TIPO 4
P27 ZP-1 2 A
2 A Z
Z
N5
ZA-2
P33 ZP-1
P28 P29
50x65 PORTICO 1
ZA-2
P25
N4
ZA-2
PORT ICO3
P21 ZA-2 2 A
ZA-2 3 x 0 3
N.F.T.+0.40 Z B - 4
Z
P9
P8 LIMITECAMBIO ESPE SORDELOSA
ZP-1
2 A
P22
N3
ZA-2 0 ZA-2
Z
P46
P20
V-650x80
P22A
2 A
ZA-2 3 2 O P O I T P I T A L L E L T A N T I N D A P
3 A
ZA-2
P45
1 P Z
P19A
Z
2 2 A A Z Z
P7
3 B Z M1
1 P Z
P19 ZA-3
5 6 x 0 6 4 V
PORTICO3
P43
ZA-3
ZA-2
X
P48B
1 P Z
P18
P17 ZA-3
P5
Y 3 B Z
1 P Z
SOBREANCHO 25x65
ZB-2
P41
P47B
P28A
P30
P31
P32
ZA-2 2 A Z
5 6 x 0 6 5 V
LIMITECAMBIO ESPE SORDELOSA
N.F.T.+0.40
ZA-2 2 A Z
P40
50x65
P14
P34
P36
P35
P37
P38
P39
SOBREANCHO 2 B Z
2 B Z
P49
P52
ZB-2
P62
P63
P64
P65
P66
2 B ZP50
P67
2 B Z
ZB-1
P61 1 B Z
ZB-1
Fig. 6- Planta Baja. Coacción de Pantallas laterales
P51
ZB-3
1 B Z
1.2
Identificacion del problema
Dadas las dimensiones de las plantas inferiores (100 m), se plantea la posibilidad de realizar juntas de dilatación para disminuir los efectos de las acciones termohigrométricas sobre la estructura. Debido a las particularidades del edificio, con una zona de cargas concentradas en cimentación precisamente donde se eleva la torre y otras dos zonas adyacentes de escasa carga y con una fuerte supresión, el hecho de colocar juntas de dilatación habilita la posibilidad de que se produzcan importantes desplazamientos diferenciales que afecten a las plantas bajo rasante (véase figura 7). Con la opción de no disponer juntas, además de las ventajas ya conocidas de no duplicación de pilares y de evitar zonas de difícil mantenimiento, se asegura la compensación de los empujes en muros y pantallas en las plantas bajo rasante. En el caso que nos ocupa, el realizar placas continuas permite absorber con flexión de la losa estos desplazamientos relativos, (véase figura 8).
Fig. 7.- Descensos diferenciales en edificio con juntas de dilatación.
Fig. 8.- Descensos diferenciales en edificio sin juntas de dilatación.
2.
Descripción de las actividades realizadas
Para no disponer juntas, en estas plantas se ha efectuado un análisis de la estructura simplificando el comportamiento no lineal de la misma a través de diversos modelos lineales. Dadas las coacciones laterales de las pantallas de contención en diferentes plantas, se parte de un estudio previo de desplazamientos en el plano, para posteriormente, realizar mediante un modelo tipo pórtico de las zonas que sufren desplazamientos. En este segundo modelo se analizan los efectos de estas deformaciones sobre los pilares y losas.
2.1
Deformaciones Impuestas aplicadas a la estructu ra
La deformación impuesta total calculada en el proyecto es de 500 mm/m, que se descompone en 150 mm/m debida a la variación de temperatura, y de 350 mm/m debida a la retracción. Ambas deformaciones son de naturaleza distinta, la temperatura es una deformación impuesta más o menos instantánea, que afecta al hormigón y a la armadura, mientras que la retracción es una deformación exclusiva del hormigón que se introduce en la estructura de forma progresiva con el transcurso del tiempo, y que por tanto, sus efectos estarán afectados por la fluencia del hormigón. En el modelo estudiado, se introduce una deformación impuesta total instantánea. Para tener en cuenta el efecto de la fluencia en el tiempo, se ha disminuido el valor de la deformación por retracción. La deformación total instantánea equivalente introducida en los modelos estudiados ha sido de 300mm/m, correspondientes a 150 mm/m debidos a temperatura y 150mm/m debidos a retracción. La humedad relativa media del ambiente, según la Agencia Estatal de meteorología, empleada en el cálculo es del 71%. (figura 9) El tiempo considerado para el cálculo de la retracción es de 10.000 días, que equivale a 28 años, tiempo que se considera suficiente como criterio de proyecto.
Fig. 9.- Valores Climatológicos de Murcia según Agencia Estatal de Meteorología.
2.2
Estudio de zonas de deformación nula
Dadas las diferentes coacciones de cada una de las plantas se realiza un modelo lámina de cada una de ellas. En estos modelos, se introduce cada una de las placa del forjado, materializando los apoyos de los pilares con sus rigideces a flexión en X e Y. Se colocan las pantallas de la dirección larga como apoyos lineales con rigidez infinita en su dirección y libres en la dirección transversal. Las pantallas transversales se modelizan como apoyos lineales con rigidez infinita en su dirección Y, y con una rigidez “EI” de los conectores del forjado a la pantalla en dirección X. De estos modelos obtenemos dos zonas claramente diferenciadas Zona de desplazamiento nulo: Zonas centrales en las que por su situación centrada se acumulan las coacciones de las pantallas longitudinales, por lo que se producen tensiones máximas pero desplazamientos nulos. Zona con desplazamientos: Estas zonas, que son mayores a medida que subimos en altura por la variación de las coacciones, y que se sitúan en los extremos de los pórticos, sufren desplazamientos por lo que disminuyen las tensiones en el plano. Para las zonas de desplazamiento nulo, puesto que no existen esfuerzos en los pilares producidos por deformaciones impuestas, la única medida será la de incluir una cuantía suficiente para controlar la fisuración de la losa, determinando para este caso una cuantía del 40/00 En las zonas en las que se produce un acortamiento, se realiza un modelo tipo pórtico para analizar los esfuerzos derivados en pilares y losa por deformaciones impuestas. Este pórtico irá aumentando su longitud a medida que subimos de nivel por el aumento de la extensión en planta de zonas que sufren desplazamiento. (Véase fig. 10)
Fig. 10- Planta Baja. Desplazamientos en dirección X producidos por deformaciones impuestas.
2.3
Estudio del pórtico plano.
Para el estudio de los efectos producidos por la retracción y temperatura sobre pilares y losas se realizan varios modelos tipo pórtico, que se irán corrigiendo en función de los resultados obtenidos para intentar reproducir mediante modelos lineales el comportamiento no lineal de los materiales (fig. 11). Todos los cálculos han sido realizados en Sofistik, iterando de forma manual para tener en cuenta el cambio de rigidez de los pilares en función del nivel de momentos existente: Primer Modelo: Modelo de barras para los pilares que suben desde cimentación hasta planta baja, con sus rigideces brutas.
Fig. 11.- Modelo pórtico de cálculo con desplazamientos impuestos.
En todos los cálculos se ha introducido una deformación impuesta de 350 microdeformaciones en los forjados. Con este modelo inicial, obtenemos unos esfuerzos iniciales (N ; M). En función de la sección armada para las solicitaciones iniciales en ELU, calculamos para las cargas características, su diagrama Momento-Rigidez secante. Con el Momento obtenido del primer modelo con rigideces brutas, entramos en el diagrama Momento-Rigidez obteniendo la rigidez reducida de cada uno de los pilares. A partir de estas rigideces, se genera un segundo modelo con las rigideces reducidas (figura 12).
Fig. 12.- Diagrama Momento-Rigidez Secante de pilar tipo.
Segundo Modelo: La misma geometría anterior pero con las rigideces reducidas obtenidas del diagrama MomentoRigidez del primer modelo. La rigidez a flexión de la losa se reduce a la cuarta parte. De igual forma que en el primer modelo, aplicando la deformación impuesta de 350 microdeformaciones, obtenemos el par de esfuerzos (N ; M) Entrando con este par en el diagrama Momento-Rigidez, comparamos la rigidez real con la corrección introducida en este modelo. Se realiza la corrección de rigideces y se genera un Tercer modelo con éstas. Este proceso se realizó hasta su convergencia, que ocurre cuando la rigidez que se obtiene a partir del momento del modelo es sensiblemente parecida a la rigidez introducida en el modelo, que en este caso fue a la tercera corrección. (figura 13) Una vez obtenidos los esfuerzos flectores producidos por las deformaciones impuesta, estos se adicionaron a los esfuerzos pésimos en ELU obteniendo el coeficiente de seguridad de la pieza frente a cargas mayoradas.
