DISEÑO DE UN PARQUEADERO SUBTERRÁNEO EN LAS INSTALACIONES DE LA PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI

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1 PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA Departamento de Ingeniería Civil e Industrial DISEÑO DE UN PARQUEADERO SUBTERRÁNEO EN LAS INSTALACIONES DE LA PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI Daniela Grisales Soto 1, Jhon Jairo Henao Gutiérrez 1, Juan David Carvajal Orejuela 1, Cristian David Cruz Bermúdez 1, Paulo Andrés Aldana Otálora 1. 1Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería, Pontificia Universidad Javeriana, Calle 18 No , Cali (V) Colombia 1. Introducción La Pontificia Universidad Javeriana Cali (PUJ), en la actualidad presenta un déficit de parqueaderos que es ocasionado por el crecimiento natural de la ciudad, como también debido al aumento constante de estudiantes. Este déficit ha motivado medidas como el cobro por estacionamiento y la reasignación de áreas de parqueo, llegando inclusive a la ocupación de andenes. A lo anterior se suman la necesidad de espacios apropiados para estudiar, descansar y desarrollar otro tipo de actividades propias de la formación integral del Proyecto Educativo de la PUJ. La PUJ ha tomado acciones respecto a la problemática de los estacionamientos. Se ha restringido el ingreso a los parqueaderos, a vehículos que se encuentren con restricción de movilidad en la ciudad el mismo día. Esto aplica en todo el campus, menos en un parqueadero, donde los vehículos con restricción pueden estacionar a cambio de pagar un valor por hora de estacionamiento. Aunque a grosso modo parece sencillo, la PUJ ha dispuesto de un completo sistema de registro mediante el cual un estudiante puede registrar únicamente un vehículo, asegurando teóricamente que un estudiante no pueda ingresar vehículos distintos. Pero técnicamente no es así. No todos los estudiantes cuentan con vehículo, y siempre podrá existir la posibilidad de que un estudiante registre un vehículo que no es de su propiedad, <<favoreciendo>> al verdadero propietario. Este caso ya es común y lo que ha generado es que el parqueadero destinado para cobro permanezca vacío, generando una pérdida considerable de estacionamientos, como también el aumento de la demanda en los otros parqueaderos de la PUJ. Respecto al espacio público, es constante ver como los espacios que hace cuatro años se podían encontrar libres, hoy están saturados de estudiantes. Esto sumado al hecho de que la universidad cuenta con pocas centralidades rodeadas de naturaleza, motivan el hecho de generar nuevos espacios con esta finalidad. Este proyecto presenta el diseño de un parqueadero subterráneo en las instalaciones de la PUJ Cali, abordando el diseño desde el punto de vista estructural, geotécnico e hidráulico. También, presenta una alternativa arquitectónica y el presupuesto preliminar de la obra, destacando en este último aspecto, la valorización generada por la recuperación del espacio en superficie, en el cual se propone la realización de un parque a modo de cubierta verde. Este espacio en específico, sirve para generar una conexión natural entre la zona posterior a la cancha de futbol, el actual parqueadero a intervenir, y el Centro Deportivo Loyola. 1

2 2. Ubicación y Diseño Arquitectónico El actual parqueadero de Cataya es paso obligado para las personas que transitan desde el Centro Deportivo Loyola (CDL) a la universidad, y se encuentra contiguo al edificio Almendros, en la zona sur de la universidad. Limita al norte con el edifico Samán y el edificio Almendros, al Este con el CDL y Casa Loyola, al Oriente con la cancha de futbol y al Sur con el laboratorio de mezclas (Figura 1). Figura 1. Ubicación geográfica del parqueadero Cataya (TomTom, 2017). Esta propuesta contempla la realización de un parque en la superficie (Figura 2), que sirva como centralidad y espacio de dispersión para las personas del campus, que prefieran estar en contacto con la naturaleza. También, se propone la disposición de la zona de descargue y los estacionamientos para discapacitados y bicicletas en la cubierta (Figura 3), debido a la facilidad de acceso. Figura 2. Propuesta de cubierta del parqueadero subterráneo. 2

3 Figura 3. Estacionamientos para discapacitados y bicicletas. Para el primer nivel de parqueadero se propone la ubicación de 74 estacionamientos para motocicletas y 92 para vehículos convencionales (Figura 4). En cuanto al segundo nivel de parqueadero, se propone la ubicación de 147 espacios para vehículos convencionales (Figura 4). El acceso seria mediante escaleras estratégicamente dispuestas para acceder fácilmente a los diferentes sectores internos. Figura 4. Distribución de parqueaderos propuesta: A la izquiera el primer nivel y a la derecha el segundo nivel. La Tabla 1 muestra la relación actual de espacios disponibles, con relación a los requeridos por el Plan de Ordenamiento Territorial de Cali y los espacios de parqueo propuestos en este proyecto. Tabla 1. Compilado de parqueaderos totales antes y después de la intervención, de acuerdo a los parqueaderos requeridos según el P.O.T. Tipo de transporte Estacionamientos Totales Actual POT Propuesta Vehículo Regular Discapacitados Motocicletas Bicicletas

4 3. Diseño Geotécnico La universidad tiene una geología que está marcada por la interacción entre la cordillera Occidental colombiana y los depósitos aluviales del río Cauca. Al occidente afloran rocas de diferentes periodos geológicos desde el cretáceo hasta el cuaternario (INGEOMINAS, 2005). La información del suelo se extrajo del Informe Geotécnico Definitivo del Laboratorio de Central de Mezclas de la Universidad realizado por la ingeniera Alejandra María Gómez (2016). La estratigrafía del terreno es muy semejante entre sus capas. La primera capa consta de un matriz limo arcilloso ubicado en los primeros 4 m seguido de un deposito grande de arcilla limosa saturada de 20m de profundidad, por lo que se optó por realizar el modelo en Phase2 con un solo tipo de suelo como se ilustra en la Figura 5. Adicional a esto se trabajó con un nivel freático promedio de 4m de profundidad. Figura 5. Perfil transversal de 45m. Para las estructuras de contención, se trabajó con un muro Milán que está fabricado en concreto reforzado y funciona como un muro colado fundido in situ. Este muro es uno de los más usados en la ciudad de Cali por lo que la maquinaria y operarios capacitados son mucho más fáciles de obtener. Permite la remoción de grandes fragmentos de roca, sin provocar planos de falla fácilmente y controla de forma efectiva la filtración de agua subterránea. La modelación hidráulica permitió conocer el estado del nivel freático en cada una de las etapas de la construcción para posteriormente ser ingresado por medio de líneas piezométricas al modelo definitivo, esto con el fin de saber si el agua presente en el suelo afecta de forma negativa a las estructuras dispuestas para la contención, que son las destinadas para resistir los esfuerzos totales. Por medio de la modelación final se logró encontrar valores máximos para desplazamientos horizontales (Figura 6) y verticales (Figura 7), de 2,5 cm y 5,4 cm, respectivamente. De acuerdo a la norma sismo resistente vigente en Colombia (NSR10), los desplazamientos verticales cumplen ampliamente con las condiciones dadas. Figura 6. Desplazamiento horizontal máximo, presentado en el perfil de 45 m. 4

5 Figura 7. Desplazamiento vertical máximo, presentado en el perfil de 80 m. 4. Diseño Estructural El diseño estructural se realizó conforme a los lineamientos que establece la norma colombiana de sismo resistencia, NSR-10. El método utilizado para el diseño fue el de reducción de resistencias, que consiste en aplicar ciertos factores que amplifican las cargas aplicadas, de tal manera que esta no exceda las resistencias de diseño de los materiales. El sistema constructivo usado para el parqueadero subterráneo es de pórticos en concreto reforzadas resistentes a momentos. Posteriormente se realizó un avaluó de las cargas aplicadas en cada nivel de la edificación para poder hacer un pre-dimensionamiento de los elementos estructurales, como lo muestran las Tabla 2 y la Tabla 3. Tabla 2. Evalúo de cargas Muertas sobre las losas de entrepiso. Superficie Cargas Muertas Sótano Primer y Segundo nivel Cargas Muertas Carga Kgf/m2 Carga Kgf/m2 Ductos Metálicos 20 Ductos Metálicos 20 Mortero de nivelación 5 cm 110 Mortero de nivelación 5 cm 110 Baldosa cerámica de 20mm 80 Lámparas 10 Cubierta verde Extensiva 4" con el suelo saturado 175,767 Sistema contra incendios 15 TOTAL 385,767 TOTAL 155 5

6 Tabla 3. Evalúo de cargas muertas de las losas de entrepiso. Superficie Cargas Muertas Sótano Primer y Segundo nivel Cargas Muertas Carga Kgf/m2 Carga Kgf/m2 Carga viva sobre cubierta 180 Garajes para vehículos de pasajeros TOTAL 180 TOTAL El modelamiento de la estructura se hizo por medio del software ETABS (Figura 8), mientras que los muros de contención se diseñaron por medio de SAP2000, dado que este último tiene una mayor capacidad de análisis. Figura 8. Modelación estructura subterránea realizada con el software ETABS. Después de realizar la modelación estructural, se extrajeron los datos presentes en la Tabla 4, que fueron relevantes para el análisis e interpretación de los resultados. Como se esperaba, el diseño estructural cumplió con los lineamientos de la NSR-10. Tabla 4. Valores máximos obtenidos en la modelación. Parámetro Valor Deriva Máxima 0,157 cm Deflexión Máxima 2,025 cm Momento máximo en los nudos 371 KN-m Cortante máxima en los nudos 156 KN Reacción en los apoyos máxima 47,14 Ton # Modos para un 90% de participación de la masa 50 Coeficiente de disipación de energía 7 Cortante Basal 2606,4 Ton 6

7 5. Diseño Hidráulico y Cubierta Verde Por medio una sección de control en la modelación hidráulica se determinó que el caudal que pasará a través de la excavación fueron de 152,5 cm 3 /día y 720 cm 3 /día, para los modelos de 45 m y 80 m respectivamente. De acuerdo a esto se hace innecesaria la utilización de un sistema de extracción de agua. En cuanto a la cubierta verde, esta tiene dos fines esenciales: la recuperación del espacio y la reducción de la escorrentía superficial. Se utilizó una cubierta verde extensiva tipo Urbanscape, que según Knauf (2016) está dada por las indicaciones de diseño dispuestas en la Figura 9, con 6 capas conformadas por una capa vegetal tipo sedum de 40 mm de espesor, una capa de sustrato Urbanscape Green Roll de 40 mm de espesor, sistema de drenaje Urbanscape de 25 mm de espesor, manto anti raíces de 0,5 mm de espesor, capa de caucho reciclado de 12 mm de espesor, capa impermeabilizante de Igol Denso 1,2 mm de espesor. Capa vegetal tipo sedum Sustrato Urbanscape Green Roll Sistema de drenaje Urbanscape Membrana antiraíces Urbanscape Capa de caucho reciclado Capa impermeabilizante de Igol Denso Losa del edificio Figura 9. Capas que componen la cubierta verde. De acuerdo a Getter y Rowe la utilización de estas cubiertas verdes puede reducir el volumen promedio de la escorrentía en eventos de lluvia de 30% a 60%. Además de esto, Restrepo Bonilla, Zambrano, & Maury Ramírez (2015) indican que la utilización del caucho reciclado reduce el coeficiente de permeabilidad. En sus resultados encontraron que, para espesores de 9 y 12 cm, la permeabilidad más alta de todos los materiales fue de 0,0013 y 0,0012 cm/s, respectivamente. De acuerdo a los resultados y a la bibliografía encontrada en la Tabla 5 esta es una permeabilidad baja por lo cual el tiempo de concentración del agua en la cubierta es alto lo que reduciría entonces los efectos de la escorrentía superficial. Tabla 5. Rangos del coeficiente de permeabilidad de suelos k. Tomado de Ibáñez Gutiérrez (2009). Grado de permeabilidad Valor de k (cm/s) Elevada Superior a 10-1 Media 10-1 a 10-3 Baja 10-3 a 10-5 Muy baja 10-5 a 10-7 Práctic. Impermeable Menor de

8 6. Avalúo y Presupuesto Para poder determinar económicamente el beneficio que podría generar la recuperación del espacio en superficie, se determinó el valor económico del parque que se realizaría en la cubierta del parqueadero subterráneo. Para esto se hizo un estudio sobre otras propiedades de características similares que estuvieran en venta. Se encontraron 12 propiedades en un radio de dos kilómetros y se discriminaron en 4 grupos de acuerdo a su cercanía a la universidad, como lo muestra la Tabla 6. Con esto se buscó darle un valor de ponderación y así otorgarle más importancia a esta característica. Tabla 6. Valores de ponderación otorgados de acuerdo al grado de proximidad al campus. Rango distancia (m) Valor Se determinó el valor por m 2 promedio, de acuerdo a los valores de m 2 ponderados. Finalmente, se obtuvo que el valor por m 2 sería de pesos. Luego de conocer el valor bruto de la tierra, se consideró un valor de Pesos por m 2 para urbanismo del parque y luego de esto, teniendo en cuenta que el área de superficie es de 3600 m 2, se determinó que el valor económico del parque seria de Pesos. Para determinar el presupuesto preliminar, se realizó un análisis de precios unitarios de las diferentes actividades que componen la estructura subterránea. Al sumar todos los costos de las actividades se obtiene los costos directos del presupuesto. Para los costos indirectos se le aplicó unos porcentajes de administración, imprevistos, utilidad e IVA sobre la utilidad, y al sumar los costos directos y los indirectos, se obtuvo el costo total del presupuesto (Tabla 7). Tabla 7. Presupuesto preliminar para la construcción del parqueadero subterráneo. ANÁLISIS DE COSTOS GLOBALES ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANTIDAD VALOR UNITARIO SUBTOTAL MURO COLADO 1.01 EXCAVACIÓN DEL MURO DE CONTENCIÓN M3 825 $ $ MURO DE CONCRETO DE 4000 PSI M3 825 $ $ ANCLAJE HIERRO 7/8" PERFORACIÓN 1" c M 1660 $ $ MOVIMIENTO DE TIERRA SUBTOTAL $ LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO M $684 $ DESCAPOTE A MAQUINA MAS RETIRO M $1.406 $ EXCAVACIÓN A MAQUINA SIN RETIRO M $2.700 $ RETIRO DE MATERIAL EXC A MAQUINA M $3.377 $

9 2.05 TRANSPORTE DE MATERIAL EXCAVADO M $ $ MOTOBOMBA 3" ALQUILER DÍA 45 $ $ ESTRUCTURAS EN CONCRETO SUBTOTAL $ COLUMNA DE CONCRETO 4000 PSI DE M3 134,4 $ $ LOSA EN CONCRETO 3000 PSI M $ $ EXCAVACIÓN DE ZAPATAS DE Z1, Z2 Y Z PSI M3 232,12 $ $ EXCAVACIÓN DE VIGAS DE AMARRE 30X30 M3 94,5 $ $ FUNDICIÓN DE VIGAS DE AMARRE M3 94,5 $ $ FUNDICIÓN DE ZAPATA Z1 M3 232,12 $ $ ESCALERA DE CONCRETO DE 3000 PSI TRAMOS 2 $ $ ACERO DE LA ESTRUCTURA KG $2.559 $ SUBTOTAL $1' CUBIERTA VERDE CON UTILIZACIÓN DE CAUCHO RECICLADO CUBIERTA VERDE CON UTILIZACIÓN DE 4.01 CAUCHO RECICLADO M $ $ SUBTOTAL $ TOTAL COSTOS DIRECTOS $4'053'949'131 ADMINISTRACIÓN 15% $ ,59 IMPREVISTOS 5% $ ,53 UTILIDAD 5% $ ,53 TOTAL A.I.U. 25% $1' ,65 IVA SOBRE UTILIDAD 19% $ VALOR TOTAL PRESUPUESTO $5' Referencias Gómez, A. M. (2016). Estudio geotécnico definitivo para la construcción de la ampliación del laboratorio de central de mezclas Pontificia Universidad Javeriana Cali. Ibañez Gutiérrez, R. A. (2009). Techos vivos extensivos: Una practica sostenible por descubrir e investigar en Colombia. Alarife: Revista de Arquitectura. INGEOMINAS. (2005). Estudio de Microzonificación Sísmica de Santiago de Cali. Bogotá. Knauf. (2016). Urbanscape Sistema de Cubierta Verde. Restrepo Bonilla, L. P., Zambrano, C. S., & Maury Ramírez, A. C. (2015). Evaluación del caucho reciclado como potencial agregado de la capa de drenaje de las cubiertas verdes extensivas. Pontificia Universidad Javeriana Cali. 9