SUPRESIÓN DE JUNTAS DE DILATACION EN EDIFICIO LINEAL.

SUPRESIÓN DE JUNTAS DE DILATACION EN EDIFICIO LINEAL.
David CARAVANTES MORENO
Juan Carlos ARROYO PORTERO
Arquitecto técnico
Ingeniero de caminos
CALTER ingeniería
Ingeniero proyectista
CALTER ingeniería
Director
[email protected]
[email protected]
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.
ZA-1
RECRECIDO
HORMIGON POBREZA-1
ZA-1
ZA-3
-1
01
02
03
16
15
PANTALLA
TIPO 1
04
14
05
13
12
11
06
-3
ZA
P15
07
10
ZA-3
ZA
ZA-3
ZA-3
ZA-1
17
08
09
P60
P47
P41
P16
P17
ZA-3
V-1 50x50
P42
P2
P3
P4
P19
P18
-5.95
V-2 50x50
P20
P5
P21
-1
ZA
PREVER ARRANQUE DE
RAMPA (VER DETALLES)
PANTALLA TIPO 4
P6
N.F.T. -6.11
P23
ZA-2
P22
ZA-2
ZA-2
DINTEL TIPO-1
ZA-3
X
P27
N3
P7
Y
P24
P25
P26
P30
P31
P32
P37
P38
P56
P57
ZA-2
ZA-2
Y
N4
ZA-2
ZA-2
P44
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
PANTALLA TIPO 3
P43
ZA-2
PANTALLA
TIPO 2
P48
ZA-2
PORTICO 3
X
ZA-2N5
ZA-2
ZA-2
P46
PANTALLA
TIPO 2
ZA
-1
P8
P29
P28
P9
PANTALLA TIPO 4
PORTICO 3
ZA-1
P45
ZA-2
N6
P33
N.F.T. -6.11
P40
P11
PANTALLA
TIPO 1
P12
P14
P13
P34
P35
P36
P53
P54
P55
P39
ZA-1
P52
P49
ZA-1
Fig. 4.- Planta Sótano 2. Coacción de Pantallas laterales
ZA-1
09
25x65
V-4 60x65
P47
P42
P47B
50x65
P2
50x65
P3
PORTICO 1
50x65
P15
P16
P17
V-1 50x50
P4
P19
P18
ZA-3
P20
V-2 50x50
P5
-1
ZA
PREVER ARRANQUE DE
RAMPA (VER DETALLES)
DINTEL TIPO-1
P8
N3
ZA-2
ZA-2
ZA-2
ZA-2
N6
PORTICO 3
P13
P12
50x65
50x65
PORTICO 1
P24
P25
ZA-2
P27
ZA-2
ZA-2
PREVER ARRANQUE
ESCALERA E-4
N5
ZA-2
ZA-2
P9
25x65 P11
P26
P23
P22
N4
P33
ZA-3
ZA-2
PANTALLA
TIPO 2
P46
ZA-2
N.F.T. -3.12
Z-3
P45
ZA
-1
ZA-2
P7
ZA-2
P6
P44
PANTALLA TIPO 3
P43
P48B
ZA-2
ZA-2
PANTALLA
TIPO 2
V-5 60x65
P48
ZA-3
FOSO DE ASCENSOR
DESCOLGADO
PANTALLA TIPO 4
PORTICO 3
P21
ZA-2
ZA-3
08
P60
ZA-2
-3
ZA
07
10
V-6 40x60
P41
06
11
ZA-2
12
P29
P28
P30
PANTALLA TIPO 4
P31
N.F.T. -3.12
P32
ZA-3
05
13
RECRECIDO RAMPA
HORMIGON POBRE
PANTALLA
TIPO 1
04
14
ZA-3
FOSO DE ASCENSOR
DESCOLGADO
ZA-2
03
15
ZP-1
02
16
ZP-1
ZA-1
01
ZA-3
-1
ZA
ZA-3
ZA-3
ZA-1
17
P40
50x65
P14
PANTALLA
TIPO 1
P34
P35
P36
P53
P54
P55
P37
P38
P56
P57
ZA-3
P39
ZA-1
ZA-1
P52
P62
P49
P67
ZA-4
P63
P64
P65
P66
Fig. 5- Planta Sótano 1. Coacción de Pantallas laterales
PANTALLA
TIPO 1
08
09
P3
50x65
PORTICO 1
P15
50x65
P4
V-1 50x50
P16
ZA-3
DINTEL TIPO-2
ZA-3
ZA-2
P46
PANTALLA
TIPO 2
ZA-2
ZA-2
ZA-2
ZA-2
N6
ZA-2
ZA-2
PORTICO 3
PANTALLA TIPO 4
N.F.T. +0.40
50x65
Z-4
ZP-1
ZP-1
P25
P26
P27 ZP-1
ZA-2
ZA-2
ZA-2
P33 ZP-1
P28
P30
P28A
N.F.T. +0.40
P31
P32
ZA-2
LIMITE CAMBIO
ESPESOR DE LOSA
ZA-2
P40
50x65
50x65
PORTICO 1
P12
P24
P13
P34
P14
P36
P35
P37
P38
P39
SOBREANCHO
ZB-2
ZB-2
P11
ZP-1
P21
ZA-2
ZB-2
PANTALLA
TIPO 1 25x65
ZB-2
P20
V-6 50x80
N5
ZA-2
P29
LIMITE CAMBIO
ESPESOR DE LOSA
ZB
-4
P23
P9
P8
P19A
N4
V-5 60x65
P45
P19
ZA-3
P22A
P22
N3
ZA-2
ZA-2
PANTALLA TIPO 3
ZA-2
-3
ZB
M1
P18
ZA-2
P7
30x30
ZA-2
P6
ZA-2
ZA-2
PORTICO 3
PANTALLA
TIPO 2
ZA-3
V-4 60x65
ZB-3
PANTALLA TIPO 4
P44
P17
ZA-2
X
P43
ZA-3
P5
ZA-2
07
50x65
P2
Y
P48B
ZP-1
SOBREANCHO
25x65
ZB-2
P42
P41
P47B
ZA-2
06
10
ZA-2
11
ZA-2
12
ZA-2
13
ZA-2
05
ZA-2
04
14
ZP-1
03
15
ZP-1
02
16
ZP-1
01
18
17
ZP-1
ZB-3
ZB-3
ZB-4
19
P49
P52
P63
P64
P65
P66
P67
ZB-2
P62
ZB-2
ZB-2
P50
ZB-1
ZB-1
Fig. 6- Planta Baja. Coacción de Pantallas laterales
P51
ZB-3
ZB-1
ZB-1
P61
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 estructura
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.