SUPRESIN DE JUNTAS DE DILATACION EN EDIFICIO LINEAL.

David CARAVANTES MORENO Arquitecto tcnico CALTER ingeniera Ingeniero proyectista dcaravantes@calter.es

Juan Carlos ARROYO PORTERO Ingeniero de caminos CALTER ingeniera Director jcarroyo@calter.es

Resumen: En esta comunicacin se muestran las conclusiones del estudio realizado para la eliminacin de juntas de dilatacin en un Hotel situado en Murcia. Palabras Clave: Edificio alto, lineal, zona ssmica, balasto reducido, sin juntas.

1. Introduccin 1.1 Descripcin de la estructura El edificio, est formado por 3 plantas bajo rasante con una dimensin en planta de 95,00 x 35,00 m, con pantallas de contencin en todo su permetro, y 21 plantas sobre rasante con dimensin en planta de 26,00 x 20,00 m., siendo la altura sobre rasante del edificio de 75,70 m. La tipologa estructural del edificio es (vase figura 1): Stano 3: Losa de cimentacin de 1.50 m de espesor, de dimensiones 95x35 m. Stano 2: Losa de 0.28 m de espesor, de dimensiones 95x35 m. Stano 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. 2 a 21: Losa de 0.24 m. de espesor, de dimensiones 25x20 m.

Fig. 1.- Seccin 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 cimentacin presenta una rigidez baja con un mdulo de balasto de 400 t/m3. y con una carga de supresin de 6,00 m de columna de agua. Los materiales empleados son Hormign HA-35 y Acero B-500 SD. El edificio se encuentra en fase de ejecucin por la empresa FCC construcciones S.A., a la que aprovechamos para agradecer la colaboracin de D. Jess Nofuentes y D. Jaime Salafranca En las figuras 2 y 3 se observan fotos de la ejecucin de las losas de stano-2 y stano-1.

Fig. 2.- Estructura en ejecucin Stano 2.

Fig. 3.- Estructura en ejecucin Stano 1.

Las plantas bajo rasante tienen coartado el movimiento en su plano en la direccin de las propias pantallas de contencin. La coaccin va disminuyendo en plantas superiores por la existencia de huecos tal y como se muestra en las figuras 4, 5 y 6. A continuacin se indican esquemticamente las coacciones de los diferentes forjados con las pantallas de contencin.

P2 P3 P4

P11 P12 P13

P6 P7

P8 P9

N3

N4

N5

N6

P5

P14

PAN

TALL

A TI

PO 3

PANTALLA TIPO 4

TIPO 2PANTALLA

TIPO 2PANTALLA

TIPO 1PANTALLA

TIPO 1PANTALLA

P42

P44

P46

P15 P16

P22

P28

P34 P35

P52

P47 P41P60

P48

P45

P43

P17 P18 P19

P20

P21

P23 P24 P25 P26P27

P29 P30 P31 P32 P33

P36 P37 P38 P39

P40

P53 P54 P55 P56 P57 P49

PREVER ARRANQUE DERAMPA (VER DETALLES)

ZA-3

ZA-3

ZA-3

ZA-3

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

PORTICO 3

ZA-2

PORTICO 3

ZA-2

ZA-2

ZA-2

X

YLOSA MACIZA e=0.28mARMADURA BASE:(P.SUP. DIR. X) 12/0.20(P.SUP. DIR. Y) 10/0.20(P.INF. DIR. X) 12/0.20(P.INF. DIR. Y) 12/0.20

N.F.T. -6.11

N.F.T. -6.11

ZA-1

ZA-1ZA-1

ZA-1

ZA-1

ZA-1

ZA-1

ZA-1

V-2 50x50

PANTALLA TIPO 4

V-1 50x50

RECRECIDOHORMIGON POBRE

-5.95

X

Y

ZA-2

ZA-2

DIN

TEL

TIPO

-1

ZA-1

ZA-1

14

13

12

11

10

0807

06

04

03

02

01

05

09

1516

17

ZA-3

ZA-3

ZA-3

Fig. 4.- Planta Stano 2. Coaccin de Pantallas laterales

P2 P3 P4

P11P12 P13

P6 P7

P8 P9

N3N4

N5N6

P42

P44

P46

P15 P16

P22

P28

P34 P35

P52

P62 P63

P5

P14

P47

P41

P60

P48

P45

P43

P17 P18 P19 P20

P21

P23 P24 P25

P26 P27

P29 P30 P31 P32

P33

P36 P37 P38 P39

P40

P53 P54 P55 P56 P57 P49

P64 P65 P66

P67

P47B

P48B

PAN

TALL

A TI

PO 3

PANTALLA TIPO 4

PANTALLA TIPO 4

TIPO 2PANTALLA

TIPO 2PANTALLA

TIPO 1PANTALLA

TIPO 1PANTALLA

PREVER ARRANQUEESCALERA E-4

ZA-3

ZP-1

ZA-3

Z-3

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

PORTICO 3

ZA-2

PORTICO 3

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZP-1

V-2 50x50

ZA-3

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-3

ZA-3

ZA-3

V-6

40x6

0

ZA-3

ZA-2

ZA-3

ZA-2

ZA-2

V-4 60x65

V-5 60x65

N.F.T. -3.12

N.F.T. -3.12

PREVER ARRANQUE DERAMPA (VER DETALLES)

RECRECIDO RAMPAHORMIGON POBRE

V-1 50x50PORTICO 1

25x65

PORTICO 125x65

ZA-2

ZA-2

50x65 50x65 50x65

50x65 50x65 50x65

ZA-4

ZA-1

ZA-1

ZA-1

ZA-1

ZA-1

ZA-1

DIN

TEL

TIPO

-1

FOSO DE ASCENSORDESCOLGADO

FOSO DE ASCENSORDESCOLGADO

ZA-1

ZA-1

14

13

12

11

10

0807

06

04

03

02

01

05

09

1516

17

ZA-3

ZA-3

ZA-3

Fig. 5- Planta Stano 1. Coaccin de Pantallas laterales

P2 P3 P4

P11 P12 P13

P6 P7

P8 P9

N3N4

N5N6

P42

P44

P46

P15 P16

P22

P28

P34 P35

P52

P62 P63

P5

P14

P41

P45

P43

P17 P18 P19 P20

P21

P23 P24 P25 P26P27

P29 P30 P31 P32

P33

P36 P37 P38 P39

P40

P49

P64 P65 P66 P67

P47B

P48B

P22A

P28A

P19A

PAN

TALL

A TI

PO 3

PANTALLA TIPO 4

PANTALLA TIPO 4

TIPO 2PANTALLA

TIPO 2PANTALLA

TIPO 1PANTALLA

TIPO 1PANTALLA

M1

ZA-3

ZP-1

ZP-1

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

PORTICO 3

ZA-2

PORTICO 3

30x3

0ZA

-2ZA

-2

PORTICO 1

ZP-1

ZB-3

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZP-1

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

ZA-3

ZB-3

ZB-3

ZB-3

ZA-2

ZA-2

Z-4

ZB-2

ZB-2

ZB-2

ZB-2

ZB-2

ZB-3

ZP-1

ZP-1

ZP-1

ZP-1

ZA-3 ZA-3 ZA-3 V-6 50x80

V-4

60x6

5V-

5 60

x65 N.F.T. +0.40

N.F.T. +0.40

X

Y

LIMITE CAMBIOESPESOR DE LOSA LIMITE CAMBIO

ESPESOR DE LOSA

V-1 50x50

ZB-2

ZA-2

ZA-2

ZA-2

SOBREANCHO

SOBREANCHO

PORTICO 1

P50

P51

P61

ZP-1

ZP-1

ZB-4

ZB-4

ZB-1

ZB-1

ZB-1

ZB-1

ZB-2

ZB-2

ZA-2

ZA-2

25x65

25x65

50x65 50x65 50x65

50x65 50x65 50x65

DIN

TEL

TIPO

-2

14

13

12

11

10

0807

06

04

03

02

01

05

09

1516

1718

19

Fig. 6- Planta Baja. Coaccin de Pantallas laterales

1.2 Identificacion del problema Dadas las dimensiones de las plantas inferiores (100 m), se plantea la posibilidad de realizar juntas de dilatacin para disminuir los efectos de las acciones termohigromtricas sobre la estructura. Debido a las particularidades del edificio, con una zona de cargas concentradas en cimentacin precisamente donde se eleva la torre y otras dos zonas adyacentes de escasa carga y con una fuerte supresin, el hecho de colocar juntas de dilatacin habilita la posibilidad de que se produzcan importantes desplazamientos diferenciales que afecten a las plantas bajo rasante (vase figura 7). Con la opcin de no disponer juntas, adems de las ventajas ya conocidas de no duplicacin de pilares y de evitar zonas de difcil mantenimiento, se asegura la compensacin 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 flexin de la losa estos desplazamientos relativos, (vase figura 8). Fig. 7.- Descensos diferenciales en edificio con juntas de dilatacin.

Fig. 8.- Descensos diferenciales en edificio sin juntas de dilatacin.

2. Descripcin de las actividades realizadas Para no disponer juntas, en estas plantas se ha efectuado un anlisis de la estructura simplificando el comportamiento no lineal de la misma a travs de diversos modelos lineales. Dadas las coacciones laterales de las pantallas de contencin en diferentes plantas, se parte de un estudio previo de desplazamientos en el plano, para posteriormente, realizar mediante un modelo tipo prtico 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 deformacin impuesta total calculada en el proyecto es de 500 mm/m, que se descompone en 150 mm/m debida a la variacin de temperatura, y de 350 mm/m debida a la retraccin. Ambas deformaciones son de naturaleza distinta, la temperatura es una deformacin impuesta ms o menos instantnea, que afecta al hormign y a la armadura, mientras que la retraccin es una deformacin exclusiva del hormign que se introduce en la estructura de forma progresiva con el transcurso del tiempo, y que por tanto, sus efectos estarn afectados por la fluencia del hormign. En el modelo estudiado, se introduce una deformacin impuesta total instantnea. Para tener en cuenta el efecto de la fluencia en el tiempo, se ha disminuido el valor de la deformacin por retraccin. La deformacin total instantnea equivalente introducida en los modelos estudiados ha sido de 300mm/m, correspondientes a 150 mm/m debidos a temperatura y 150mm/m debidos a retraccin. La humedad relativa media del ambiente, segn la Agencia Estatal de meteorologa, empleada en el clculo es del 71%. (figura 9) El tiempo considerado para el clculo de la retraccin es de 10.000 das, que equivale a 28 aos, tiempo que se considera suficiente como criterio de proyecto.

Fig. 9.- Valores Climatolgicos de Murcia segn Agencia Estatal de Meteorologa.

2.2 Estudio de zonas de deformacin nula Dadas las diferentes coacciones de cada una de las plantas se realiza un modelo lmina 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 flexin en X e Y. Se colocan las pantallas de la direccin larga como apoyos lineales con rigidez infinita en su direccin y libres en la direccin transversal. Las pantallas transversales se modelizan como apoyos lineales con rigidez infinita en su direccin Y, y con una rigidez EI de los conectores del forjado a la pantalla en direccin X. De estos modelos obtenemos dos zonas claramente diferenciadas Zona de desplazamiento nulo: Zonas centrales en las que por su situacin centrada se acumulan las coacciones de las pantallas longitudinales, por lo que se producen tensiones mximas pero desplazamientos nulos. Zona con desplazamientos: Estas zonas, que son mayores a medida que subimos en altura por la variacin de las coacciones, y que se sitan en los extremos de los prticos, 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 nica medida ser la de incluir una cuanta suficiente para controlar la fisuracin de la losa, determinando para este caso una cuanta del 40/00 En las zonas en las que se produce un acortamiento, se realiza un modelo tipo prtico para analizar los esfuerzos derivados en pilares y losa por deformaciones impuestas. Este prtico ir aumentando su longitud a medida que subimos de nivel por el aumento de la extensin en planta de zonas que sufren desplazamiento. (Vase fig. 10)

Fig. 10- Planta Baja. Desplazamientos en direccin X producidos por deformaciones impuestas.

2.3 Estudio del prtico plano. Para el estudio de los efectos producidos por la retraccin y temperatura sobre pilares y losas se realizan varios modelos tipo prtico, que se irn corrigiendo en funcin de los resultados obtenidos para intentar reproducir mediante modelos lineales el comportamiento no lineal de los materiales (fig. 11). Todos los clculos han sido realizados en Sofistik, iterando de forma manual para tener en cuenta el cambio de rigidez de los pilares en funcin del nivel de momentos existente: Primer Modelo: Modelo de barras para los pilares que suben desde cimentacin hasta planta baja, con sus rigideces brutas.

Fig. 11.- Modelo prtico de clculo con desplazamientos impuestos.

En todos los clculos se ha introducido una deformacin impuesta de 350 microdeformaciones en los forjados. Con este modelo inicial, obtenemos unos esfuerzos iniciales (N ; M). En funcin de la seccin armada para las solicitaciones iniciales en ELU, calculamos para las cargas caractersticas, 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 geometra anterior pero con las rigideces reducidas obtenidas del diagrama Momento-Rigidez del primer modelo. La rigidez a flexin de la losa se reduce a la cuarta parte. De igual forma que en el primer modelo, aplicando la deformacin 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 correccin introducida en este modelo. Se realiza la correccin de rigideces y se genera un Tercer modelo con stas. Este proceso se realiz 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 correccin. (figura 13) Una vez obtenidos los esfuerzos flectores producidos por las deformaciones impuesta, estos se adicionaron a los esfuerzos psimos en ELU obteniendo el coeficiente de seguridad de la pieza frente a cargas mayoradas.