PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DEL APARCAMIENTO SUBTERRÁNEO LAS ALMADRABILLAS EN EL PASEO MARÍTIMO DE ALMERÍA

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1 V CONGRESO DE 1/10 PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DEL APARCAMIENTO SUBTERRÁNEO LAS ALMADRABILLAS EN EL PASEO MARÍTIMO DE ALMERÍA Thomas KRAUCH Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Urci Consultores, S.L. Responsable estructuras tkrauch@urciconsultores.es Pedro JUÁREZ SOLANO Ingeniero Técnico Aeronáutico Urci Consultores, S.L. Técnico pjuarez@urciconsultores.es RESUMEN El aparcamiento subterráneo de las Almadrabillas se encuentra situado en la Ciudad de Almería en el Parque de las Almadrabillas, al inicio del Paseo Marítimo. La capacidad del aparcamiento es de 493 plazas, repartidas entre tres plantas. La implantación en el espacio urbano no permite la ejecución de taludes naturales durante la fase de obra, lo que implica la construcción de pantallas perimetrales. Las pantallas se ejecutan con una profundidad mayor de la necesaria para garantizar su estabilidad, con el fin de reducir el caudal de achique durante la construcción y evitar el efecto sifonamiento, ya que el nivel freático se encuentra a una profundidad de 3,00 metros. Debido a la presencia de agua y la poca homogeneidad del subsuelo se realiza una losa de fondo anclada con pilotes de hormigón ejecutados in situ. La aceleración de cálculo utilizada en la hipótesis de sismo es de 0,17g. PALABRAS CLAVE: Aparcamiento, subterráneo, subpresión, pantallas, pilotes, anclaje, losa, 1. Introducción sismo Los condicionantes externos, como son el emplazamiento, servicios existentes, números de plazas a cubrir, etc. representan los puntos más representativos a la hora de diseñar y calcular la estructura del aparcamiento subterráneo. En este caso, la situación próxima al mar es la más condicionante por la presencia del nivel freático a una altura menor de tres metros en un aparcamiento de tres sótanos. Se ha tenido que comprobar la flotabilidad de la estructura y ha resultado necesario disponer pilotes traccionados en la losa de cimentación. Además el aparcamiento está situado en zona sísmica con una aceleración de cálculo de 0,17g, lo que afecta el cálculo de los empujes de tierra para el diseño de las pantallas perimetrales. El aparcamiento tiene una capacidad de 493 plazas, como se muestra en la Tabla 1 repartidas en tres plantas, con dos principales núcleos de ascensores y escaleras y un núcleo secundario de escaleras. La superficie útil total es de m 2. La altura de las plantas del aparcamiento proyectado es de 2,70 m. Planta Tipo Total Porcentaje (%) Minusválidos ,4 Estándar ,6 Total Tabla 1. Desglose de plazas de aparcamiento

2 V CONGRESO DE 2/ Diseño funcional La disposición de plantas que mejor encaja es la de plantas enteras, ya que lleva a una profundidad de excavación total menor que en las soluciones con medias plantas. Tampoco interesa inclinar las plantas, solución menos confortable y que se adopta en aparcamientos de superficie reducida. Las rampas se definen rectas y adosadas al lateral largo de la planta del aparcamiento, con el fin de dejar un espacio compacto y uniforme para las plazas de aparcamiento. No interesan las rampas en curva, ya que los parámetros de pendiente son más restrictivos y llevan a longitudes de rampa superiores a las rampas rectas. La distribución de las plazas de aparcamiento reduce al máximo los giros necesarios y facilita una circulación continua de los coches, sin maniobras complicadas. Se disponen las calles principales paralelas al lado largo de la planta, reduciendo de esta manera el número de calles, como se muestra en la Figura 1. Figura 1. Solución funcional planta Descripción La estructura del aparcamiento está formada por los siguientes elementos principales: -Pantalla continua perimetral de 0.60 m de espesor y aproximadamente 25,24 m de profundidad -Cubierta de hormigón armado de 0,50 m de canto. -Forjado de sótano -1: Losa maciza de 0,35 m de espesor. -Forjado de sótano -2: Losa maciza de 0,35 m de espesor. -Rampas: Losa maciza de 0,25 m de espesor. -Losa de fondo: Losa de hormigón armado de 0,80 m de espesor y anclada mediante pilotes de diámetro 650 mm. -Escaleras de hormigón armado.

3 V CONGRESO DE 3/10 La distancia entre dos pilares es de 7,50 m, respetando los criterios de diseño de las plazas de aparcamiento. Figura 2. Renderizado de la estructura sin losa de cimentación Los diferentes materiales utilizados, siempre condicionados por el ambiente marino en el que se encuentra la estructura, para el diseño y cálculo de la estructura han sido los siguientes: -Pantalla continua perimetral, HA-30/F/20/IIIb+Qb. -Forjado de losa en cubierta, HA-25/B/20/IIa, igual que en rampas y escaleras. -Forjados intermedios de losa maciza, HA-25/B/20/IIb. -Pilares, HA-30/F/20/IIb. -Losa de cimentación y pilotes, HA-30/B/20/IIIb+Qb. -Acero en armaduras pasivas, B-500S. -Anclajes provisionales, Y 1860 S7. 3. Esquema estructural El sistema estructural principal se constituye a partir de las losas planas de los forjados y de los pilares continuos empotrados en ellas. La cimentación se comprueba teniendo en cuenta a las reacciones de los pilares y aquellas acciones que actúan directamente sobre ella, como la sobrecarga del sotano -3 y la subpresión de agua. Igualmente de manera separada se diseñan las pantallas perimetrales. Las cargas empleadas en los diferentes forjados son: -FORJADO DE CUBIERTA: Peso propio: 1250kg/m 2 Impermeabilización: 100kg/m 2 Relleno de tierra: 950kg/m 2 Pavimento: 250kg/m 2 Sobrecargas de uso 2000kg/m 2, carga puntual de 10t sobre círculo de 20cm de diámetro. -FORJADOS INTERMEDIOS: Peso propio: 875kg/m 2

4 V CONGRESO DE 4/10 Pavimento: 100kg/m 2 Sobrecarga de uso: 400kg/m 2 -LOSA DE CIMENTACIÓN: Peso propio: 3000kg/m 2 Pavimento: 100kg/m 2 Sobrecarga de uso: 400kg/m 2 -RAMPAS INTERIORES: Peso propio: 625kg/m 2 Pavimento: 100kg/m 2 Sobrecarga de uso 400kg/m 2 -ESCALERAS: Peso propio: 375kg/m 2 Formación de peldaños y pavimento: 120kg/m 2 Sobrecarga de uso, según lo establecido en el Código Técnico de la Edificación CTE [2]. Las combinaciones de cargas se efectúan de acuerdo con la Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera (IAP-98) [3], Instrucción de Hormigón Estructural (EHE) [5] y Código Técnico de la Edificación CTE [2]. 4. Elementos estructurales 4.1. Pantalla continua perimetral de hormigón armado El diseño de las pantallas se realiza teniendo en cuenta todas las fases de ejecución en cada sección tipo del perímetro. Para la comprobación de cada una de ellas se emplea el programa informático Elementos de contención de la empresa CYPE Ingenieros S.A., especializado en el cálculo de pantallas. Se proyecta una pantalla continua con tres niveles de anclaje y una profundidad total máxima de 25,24 metros. El tesado inicial de los anclajes es de 45 toneladas en el primer nivel, de 75 toneladas en el segundo nivel y de 115 toneladas en el tercer nivel. La separación de los anclajes es de 2,50 metros, lo que coincide con la longitud de los bataches. La excavación del intradós se realiza por fases, dejando en cada fase la cota de excavación 50 centímetros por debajo del nivel de anclaje. La profundidad de la pantalla se calcula teniendo en cuenta el efecto de sifonamiento en el pie de la pantalla. Dado que el nivel freático se detecta a una profundidad muy reducida desde la rasante del terreno, de 3,00 metros aproximadamente, resulta determinante la profundidad de la pantalla que garantiza evitar el sifonamiento. Eso quiere decir que la longitud de empotramiento necesaria por equilibrio es inferior a la necesaria por sifonamiento. Se tiene en consideración los empujes que actúan sobre la pantalla perimetral debido a la acción sísmica. La aceleración de cálculo utilizada es de 0,17 g y para su evaluación se ha seguido el método pseudoestático, con los coeficientes de empuje dinámicos basados en las ecuaciones de

5 V CONGRESO DE 5/10 Mononobe-Okabe. Para obtener los empujes de tierras en la hipótesis sísmica se emplea la aceleración horizontal de cálculo anteriormente indicada y la aceleración vertical de cálculo se tomará igual a la mitad. Figura 3. Gráfica de desplazamientos en situación persistente y accidental Debido al emplazamiento de la obra y las clases de exposición del hormigón según EHE [5], se proyecta la pantalla con una apertura máxima de fisura de 0,10 milímetros en el trasdós y de 0,30 milímetros en el intradós. Figura 4. Ejecución pantalla continua Figura 5. Colocación armadura pantalla continua

6 V CONGRESO DE 6/10 Figura 6. Detalle de murete guía y armado de viga de coronación 4.2. Losa armada en cimentación y pilotes. El diseño de la losa de cimentación se realiza mediante el programa Tricalc 7.1 de la empresa ARKTEC S.A. En el caso de losas apoyadas en el terreno, se tiene en cuenta la interacción terreno-estructura, disponiendo muelles en el modelo de cálculo de la losa. La losa de cimentación se proyecta para las acciones transmitidas por los pilares de la estructura, las cargas del sótano -3, así como la subpresión esperada según los niveles de agua detectadas en la investigación geotécnica realizada. El espesor de la losa es de 0,80 metros. La losa apoya en la pantalla perimetral, realizando la unión mediante taladros y barras de armadura ancladas con resina epoxi. Con el fin de compensar la diferencia entre las cargas verticales, transmitidas a la losa de cimentación, y la subpresión, que actúa en toda la superficie de la losa, se proyectan pilotes de hormigón ejecutados in situ de 0,65 metros de diámetro y una profundidad de 16,50 metros, en una retícula de aproximadamente 3,75x4,00 metros. Dichos pilotes trabajan a tracción siendo la carga máxima de 84,30 Ton, por lo que únicamente se tiene en cuenta la capacidad por rozamiento del fuste. El armado de los pilotes se dimensiona para un límite de ancho de fisura de 0,10 milímetros. La estabilidad de flotación se alcanza una vez finalizada la cubierta del aparcamiento. Hasta este momento es necesario continuar con el bombeo del agua filtrado.

7 V CONGRESO DE 7/10 Figura 7. Detalle de anclajes provisionales, pilotes y armado de losa de cimentación 4.3. Pilares y forjados intermedios de losa armada Los Pilares y Forjados se diseñan empleando el programa informático Tricalc 7.1 de la empresa ARKTEC S.A. En la zona central de los forjados se proyecta una retícula de pilares de 7,50x8,00 metros aproximadamente entre ejes, estas luces son posibles debido a la presencia de una primera fila de pilares a una distancia menor de la pantalla perimetral. La sección de los pilares es rectangular de dimensiones 0,95x0,40 metros para el sótano -3 y de 0,90x0,35 metros para el resto de plantas, con el paramento menor redondeado en forma circular. Los forjados consisten en losas planas y macizas de hormigón armado con un espesor de 0,50 metros en la cubierta y de 0,35 metros en los niveles -1 y -2. Los forjados intermedios se unen a la pantalla perimetral mediante barras de armadura ancladas con resina epoxi. La geometría y armado de los mismos están condicionados por las dimensiones del solar, núcleos de escaleras y ascensores y las instalaciones de ventilación. Figura 8. Pilares y cimbra para forjado

8 V CONGRESO DE 8/10 Figura 9. Armado de losa en forjado intermedio 5. Proceso constructivo La implantación en el espacio urbano no permite la ejecución de taludes naturales durante la fase de obra. Los posibles elementos de contención para la excavación pueden ser temporales o definitivos. Los sistemas temporales como tablestacas o Berliner Verbau se descartan en el primer caso por la elevada profundidad de la excavación y en el segundo caso por la abundante presencia de agua. Entre las dos opciones definitivas: pantalla de pilotes secantes y pantalla continua se elige la pantalla continua por su mejor acabado y mayor garantía de estanqueidad. Después de terminar las pantallas perimetrales se inicia la excavación. Según el avance de la excavación se disponen los anclajes temporales. La combinación de una pantalla de espesor reducido y anclajes temporales es la que más ventajas presenta. Los anclajes provisionales se pueden evitar aumentando el espesor de las pantallas. No obstante eso significa un importante exceso de resistencia en la situación definitiva, cuando la pantalla está arriostrada por los forjados del aparcamiento y una pérdida de espacio útil con repercusión en el número de plazas de aparcamiento. Las pantallas se ejecutan con una profundidad mayor de la necesaria para garantizar su estabilidad, con el fin de reducir el caudal de achique durante la construcción. A continuación se procede a la ejecución de la losa de fondo. Se dispone un sistema de drenaje que admite la evacuación del agua durante y después del hormigonado de la losa. El objetivo es compensar en fase definitiva la subpresión del agua, por el peso propio de la estructura en un lado, y por el anclaje vertical que proporcionan los pilotes por el otro lado. A la hora de optimizar las dos variables espesor de losa de fondo y número de pilotes se considera la repercusión económica de cada uno y se adapta la combinación más ventajosa. Los pilares y forjados se construyen a partir de la losa de fondo de manera convencional, como si se tratara de un edificio en superficie. La única diferencia está en que los forjados apoyan en su perímetro directamente en la pantalla perimetral y no en pilares. La conexión del forjado con la pantalla se realiza mediante barras de acero, ancladas en taladros con resina de alta resistencia. De los diferentes sistemas de forjado se elige la losa maciza y plana de hormigón armado. De esta manera se reduce el canto del forjado, lo que supone una profundidad de excavación total menor, muy a tener en cuenta en esta obra, por la presencia del nivel freático a poca profundidad. La losa de cubierta se ejecuta, apoyada en las pantallas perimetrales y los pilares. Es importante una correcta impermeabilización, aparte de que conviene ejecutar la con una pendiente mínima,

9 V CONGRESO DE 9/10 con el fin de evitar la formación de charcos. La impermeabilización a su vez se protege contra el daño por posibles plantaciones en la superficie de influencia del aparcamiento. Se prevé un relleno de tierra de 0,50 metros de espesor encima de la cubierta. Los anclajes provisionales de las pantallas perimetrales se retiran y se sellan una vez terminada la cubierta. En el momento que está garantizada la estabilidad a flotación, por el peso propio de la estructura y los anclajes verticales de la losa de fondo, se suspende el achique del agua y se comprueba la estanqueidad de la estructura. Las conexiones al sistema de drenaje se mantienen accesibles para el hipotético caso de que en el futuro se tuviera que volver a activar, para la realización de posibles trabajos de arreglo o mantenimiento. 6. Conclusiones La presencia de agua en cotas próximas a la superficie y extendiéndose a lo largo de toda la excavación, ha condicionado el diseño de la estructura. Frente a las numerosas configuraciones para la realización de la excavación y levantamiento de la estructura se ha elegido la opción de excavación a cielo abierto con pantallas perimetrales de hormigón armado con un sistema de drenaje mediante bombas para evitar las posibles filtraciones de agua, y así poder construir pilares y forjados con la mejor calidad tanto en la ejecución como en el acabado final de cada elemento. Figura 10. Estructura finalizada Las pantallas continuas permiten con la profundidad que alcanzan, reducir considerablemente la presencia de agua y garantizar la contención de tierras en la excavación, y percibir una calidad en el acabado interior mayor que en otras soluciones estructurales como podrían ser las pantallas de pilotes. 7. Agradecimientos Se agradece a todos los Organismos, Empresas y todas aquellas personas que han hecho posible el diseño, cálculo y posterior construcción de este aparcamiento subterráneo.

10 V CONGRESO DE 10/10 8. Referencias [1] EXCMO. AYUNTAMIENTO DE ALMERÍA. Pliego de Prescripciones Técnicas que rigen el contrato de concesión de obra pública para la contrucción y posterior explotación de un aparcamiento público subterraneo en las Almadrabillas. 2007, 45 p. [2] MINISTERIO DE LA VIVIENDA. Código Técnico de la Edificación CTE Parte I y II. 1ª ed. Madrid: Centro de publicaciones del Ministerio de la Vivienda, p. [3] MINISTERIO DE FOMENTO, DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS. IAP. Instrucción sobre acciones a considerar en el proyecto de puentes de carreteras. 3ª red. Madrid: Centro de publicaciones Secretaría General Técnica Ministerio de Fomento, p. [4] MINISTERIO DE FOMENTO, DIRECCIÓN GENERAL DEL INSTITUTO GEOGRÁFICO NACIONAL, COMISIÓN PERMANENTE DE NORMAS SISMORRESISTENTES. Norma de Construcción Sismorresistente NCSE-02 Parte General y Edificación.1ª ed. Madrid: Centro de publicaciones Secretaría General Técnica Ministerio de Fomento, p. [5] MINISTERIO DE FOMENTO, COMISIÓN PERMANENTE DEL HORMIGÓN. Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08.1ª ed. Madrid: Centro de publicaciones Secretaría General Técnica Ministerio de Fomento, p. 9. Relación participantes (Excmo. Ayuntamiento de Almería, Urci Consultores, S.L., UTE Tejera-Facto).