centro comercial el corte inglés en elche (alicante)

CENTRO COMERCIAL EL CORTE INGLÉS EN ELCHE (ALICANTE)
Jorge H. GISBERT BOTELLA
Ingeniero de Caminos
FLORENTINO REGALADO & ASOCIADOS
Ingeniero
[email protected]
Florentino REGALADO TESORO
Dr. Ingeniero de Caminos
FLORENTINO REGALADO & ASOCIADOS
Director Técnico
[email protected]
Resumen
Se describe la estructura del nuevo centro comercial de El Corte Inglés en Elche (Alicante), caracterizado
por un diseño vanguardista, que presenta numerosos elementos singulares: grandes voladizos, cubiertas
cilíndricas de hormigón de gran altura, lucernarios constituidos por superficies regladas y estructuras
metálicas de grandes luces.
Palabras Clave: centro comercial, diseño vanguardista, estructuras singulares, hormigón, acero, montaje
1.
Introducción.
El nuevo centro comercial Ciudad de Elche, obra del arquitecto de El Corte Inglés D. Antonio Vitón
Martínez, presenta un diseño vanguardista que lo convierte en un edifico de referencia dentro del
panorama arquitectónico de la región.
Fig.1 Fachada principal del centro comercial
El centro tiene una superficie aproximada de 180.000 m2, distribuidos en 4 sótanos destinados a
aparcamiento, 3 plantas comerciales y una cubierta sobre la que se ubican los cuartos de instalaciones.
A grandes rasgos, el edificio está constituido por la combinación de tres volúmenes claramente
diferenciados.
Un cuerpo principal, que ocupa la totalidad de la superficie de la parcela (aproximadamente 25.000 m2) y
llega hasta Planta Primera, ejerciendo un papel de basamento de los otros dos.
Sobre este primer volumen emerge un cuerpo rectangular, de menor dimensión en planta (unos 9.000 m2)
y tres alturas, con proporciones aproximadas 2x1 (136.0 x 72.0 m). Para romper la planeidad de sus
caras, las fachadas están constituidas por superficies cilíndricas de eje vertical (1 en las fachadas cortas y
2 en las largas, todas ellas con el mismo radio), cuyo encuentro en las esquinas se remata con unos
prismas triangulares biselados por planos inclinados. Los dos cilindros de eje vertical que conforman las
fachadas largas no llegan a intersectarse en el centro del edificio, rematándose con dos soluciones
singulares distintas según se trate de la fachada principal o trasera. En la fachada principal, los cilindros
vuelan sobre la calle unos 17.0 m, generando un elemento volumétrico con forma de prisma triangular
curvo. En la parte trasera, las láminas cilíndricas que conforman la fachada permanecen exentas,
truncándose por un plano inclinado, dando lugar a dos “velas” expuestas al viento, en voladizo sobre el
cuerpo principal.
El tercer volumen, lo conforma un tronco de cono invertido de grandes dimensiones, intersectado por un
plano inclinado, que constituye la cubierta del mall comercial.
Fig.2 Vista aérea del centro comercial en fase de construcción
Debido a que el cuerpo principal tiene una superficie muy superior a la suma de los otros dos, la mayor
parte de los 650 m del perímetro del centro presentan únicamente una altura sobre rasante. El carácter
marcadamente lineal y monótono de esta fachada se rompe mediante tres resaltos constituidos por
superficies cilíndricas de eje horizontal, destacando la que constituye el techo del muelle de descarga que
se eleva más de 15.0 m sobre el nivel de la calle.
El contraste entre volúmenes se acentúa con la elección de materiales en cada uno de ellos: granito rojo
con acabado tosco para el cuerpo principal, caliza blanca pulida para el elemento rectangular, y vidrio y
acero para el tronco de cono.
2.
Descripción de la estructura.
La estructura se ha resuelto mayoritariamente con hormigón armado; estando compuesta por una retícula
de pilares dispuestos cada 8.0 m y forjados constituidos por losas macizas planas, recurriendo
únicamente al empleo de vigas de canto o ábacos descolgados cuando por condicionantes geométricos o
arquitectónicos se presentan luces sensiblemente mayores. No obstante, muchos de los elementos
singulares que presenta el edificio se han diseñado con estructura metálica.
Debido al contraste de volúmenes que se produce a nivel de Planta Primera, alrededor del 15% de los
pilares del centro no llegan a cimentación. A su vez, el diseño de la estructura se ha visto fuertemente
condicionado por la elevada sismicidad de la zona (ac/g = 0.226).
El canto de las losas es variable en los distintos forjados en función de su sobrecarga de uso. Así, se han
empleado espesores de 32 cm, 35 cm y 40 cm para sobrecargas de uso de 6 kN/m2, 10 kN/m2 y 20
kN/m2.
La cimentación es de tipo superficial mediante zapatas, dimensionadas para una tensión admisible de
300 kPa.
La excavación de los sótanos, con una profundidad variable entre 14 m y 18 m por los desniveles que
presenta la parcela, se ha realizado al abrigo de un muro pantalla de 80 cm de espesor, con una o dos
filas de anclajes activos según las zonas.
Los materiales empleados han sido hormigón HA-40 en pilares y HA-30 en forjados, siendo el acero
pasivo B 500 S. La estructura metálica se ha resuelto con acero S275 JR.
Por último señalar que, debido a la dificultad de compatibilizar la colocación de juntas de dilatación con el
diseño arquitectónico, y a los problemas de mantenimiento de este tipo de elementos, se decidió ejecutar
la estructura sin juntas, siendo la superficie por planta superior a 25.000 m2 (160X160 m). La experiencia
de FR Ingeniería, adquirida tras la observación del comportamiento real multitud de estructuras
construidas, demuestra que la armadura dispuesta en este tipo de centros es más que suficiente para
controlar la fisuración de los forjados, pudiendo prescindirse de las juntas de dilatación, con plenas
garantías, sin más precaución que aumentar ligeramente el armado de los pilares a medida que nos
aproximamos a los bordes libres.
3.
Elementos estructurales singulares.
A continuación se describen brevemente los principales elementos que presentan alguna singularidad
desde el punto estructural.
3.1
Voladizos de la fachada principal
Como se ha comentado en la introducción, los paños curvos de la fachada principal vuelan sobre la calle
unos 17.0 m, cerrándose en su parte trasera con unos planos verticales de modo que se conforma un
prisma de base aproximadamente triangular y tres plantas de altura (aproximadamente 16.0 m).
Los volúmenes así generados tienen un carácter meramente estético, de remate del edificio, estando
sometidos únicamente a su peso propio, junto con el de la fachada ventilada de piedra que los forra, y las
acciones horizontales de viento y sismo.
Fig.3 Voladizos de la fachada principal terminados
La estructura, de cada uno de los voladizos, está compuesta por dos grandes celosías metálicas
coincidentes con los planos de fachada, abarcando la altura total de sus tres plantas. Las celosías están
constituidas por una malla de elementos horizontales y verticales dispuestos aproximadamente cada 2.0
m, rigidizados mediante diagonales. Esta modulación ha venido impuesta en el caso de los elementos
verticales por la necesidad de adaptarse a la curvatura en planta de la fachada, y en el caso de los
horizontales como la máxima distancia que eran capaces de puentear los rastreles de apoyo de la piedra.
Fig.4 Esquema estructural de los voladizos
Para reducir el vuelo de la fachada principal a la mitad se ha colocado, coincidiendo con una de las
crujías de la estructura de hormigón, un tirante constituido por una celosía vertical. A su vez, para
estabilizar la piel exterior frente a acciones horizontales se disponen diafragmas en celosía, coincidiendo
con el nivel de cada uno de los forjados.
Fig.5 Voladizos de la fachada principal en fase de construcción
Todos los perfiles que conforman la estructura son perfiles tubulares cuadrados de 10 cm de lado, con
distintos espesores de pared, para facilitar las soldaduras.
Para la conexión de la estructura metálica a la de hormigón se dejaron previstas en la misma placas de
anclaje.
3.2
Velas de la fachada trasera
Al contrario que en la fachada principal, en la fachada trasera el espacio comprendido entre la piel
exterior y el cuerpo principal del edificio no se cierra, sino que permanece abierto permitiendo apreciar el
carácter laminar de la fachada. Para enfatizar aún más este efecto, el cilindro que define la fachada se
intersecta por un plano inclinado dando lugar a una “vela” con forma triangular invertida en alzado y
planta circular, con una altura aproximada de 16.0 m (unas tres plantas) que vuela 10.0 m respecto a la
estructura principal del edificio. El espesor del elemento acabado es de un metro, correspondiendo 76.0
cm a la estructura.
Estos elementos se han resuelto con estructura metálica a base de perfiles tubulares, de acero S 275 JR.
La estructura de las velas puede descomponerse en dos elementos principales. En primer lugar, un
“puntal” curvo, materializado en la intersección de la lámina cilíndrica con el plano inclinado, que ayuda a
canalizar las cargas verticales hacia los apoyos. En segundo lugar, unas celosías tridimensionales en
cajón coincidentes con cada una de las tres plantas a las que se conecta la estructura metálica que, por
una parte, ayudan a puentear las cargas verticales entre la estructura de hormigón y el puntal de borde y,
por otro, resisten las cargas horizontales en voladizo desde la estructura principal del edificio.
Sobre estas celosías principales se disponen unos perfiles verticales secundarios intersectados, cada dos
metros, por elementos horizontales a los que se conectan los rastreles de apoyo de la piedra.
Si bien en estado límite último las velas podrían funcionar en voladizo respecto a la estructura de
hormigón del edificio, los movimientos en su extremo superior se consideraron excesivos, pudiendo
producirse vibraciones que ocasionaran el desprendimiento de alguna de las piedras de la fachada, por lo
que finalmente se colocó un puntal horizontal a nivel superior, que arriostra la estructura frente a las
acciones horizontales.
Fig.6 Velas de la fachada trasera terminados
Reseñar, por último, que estas estructuras se encuentran apeadas sobre una viga de hormigón, a nivel de
Planta Primera.
3.3
Cubierta del muelle de descarga
El muelle de descarga se situada en la esquina sureste del edificio, estando su cubierta constituida por
una lámina cilíndrica, de 100 m de radio, y eje horizontal oblicuo a las alineaciones de fachada
,conformando un triángulo en planta cuyo vértice se sitúa algo más de 15 m por encima de la rasante de
la calle. La lámina presenta, a su vez, un hueco de base circular de 10 m de radio.
Por condicionantes de accesibilidad y maniobrabilidad de los vehículos pesados se han eliminado
numerosos pilares dando lugar a luces muy superiores a la tipo del centro comercial (8.0 m). En particular
en tres alineaciones se han suprimido dos crujías de pilares, obteniéndose vanos de 24.0 m con vanos
adyacentes extremos comprendidos entre 10.5 y 14.5 m.
Fig.7 Cubierta del muelle de descarga
La estructura se ha resuelto en su totalidad con hormigón armado por criterios arquitectónicos.
Los pilares perimetrales, de hasta 15.0 m de altura, son de sección circular de 65 cm de diámetro,
empotrándose con la lámina cilíndrica.
En cuanto al canto de la lámina, se ha optado por mantener el mismo de la losa de Planta Primera de la
que es continuación, 35 cm, debiendo salvar luces de hasta 12.0 m sin la ayuda de vigas o ábacos
descolgados. Los vanos de 24.0 m se han resuelto con vigas de hormigón armado de canto constante
igual a 1.40 m (relación canto luz = 1/17), descolgadas inferiormente. Para mejorar su empotramiento,
estas vigas se prolongan una crujía hacia el vano interior y se vuelan 8.0 m hacia el vano extremo, con
una reducción de canto parabólica hasta alcanzar el canto de la losa. Es precisamente este vuelo, el que
permite salvar los 14.5 m de luz del vano extremo con la losa de 35 cm, pues por motivos arquitectónicos
las vigas de canto no podían prolongarse hasta los pilares de borde.
Fig.8 Vista superior de la cubierta del muelle de descarga
3.4
Lucernarios de cubierta
Los tres núcleos de escaleras mecánicas que conectan las plantas comerciales del centro (de Planta Baja
a Planta Segunda) se ubican en unos patios rectangulares de 12.0 m de lado, organizados alrededor de
un conjunto de cuatro pilares equidistantes 8.0 m (si bien la diagonal del cuadrado definido por lo pilares
es de 11.30 m, el borde del patio se ha retranqueado unos 40 cm respecto a la misma, para enfatizar el
carácter puntual del apoyo de los forjados en los soportes).
Estos patios presentan la particularidad de que la proyección horizontal de los cuadrados de borde que
los delimitan no coincide entre plantas consecutivas, sino que experimenta un giro de 27.5º entre Planta
Primera y Planta Segunda recuperando su orientación inicial en Planta Cubierta.
Con objeto de crear un espacio diáfano en la parte superior del patio, sus cuatro pilares centrales mueren
a nivel de planta Segunda y se amplían las dimensiones del hueco en Planta Cubierta a 18.0 m,
rematándose con un lucernario de marcado carácter arquitectónico constituido por la combinación de
cuatro paraboloides hiperbólicos de hormigón armado.
Fig.9 Lucernarios de cubierta
Los lucernarios se generan mediante la rotación, un ángulo de 27.5º, de una pirámide de base cuadrada
respecto al eje vertical que pasa por su vértice y truncarla a 3.0 m de altura. Cada uno de ellos apoya
únicamente en 4 pilares, situados en sus vértices, siendo las dimensiones en planta del cuadrado de base
de 18.0 m y reduciéndose hasta 12 m en su coronación.
Los paraboloides están constituidos por una lámina de hormigón de 30 cm de espesor, armada con un
mallazo Ø12 a 10 cm en cada cara, habiéndose optado por barras de pequeño diámetro y reducida
separación con un doble objetivo: facilitar su doblado y controlar la fisuración. El espesor de las láminas
ha estado condicionado por la elevada concentración de tensiones en su encuentro con los pilares,
debido al reducido ángulo que presenta la intersección de los paraboloides con la horizontal (alrededor de
21º).
En el borde superior de los lucernarios se ha dispuesto una viga de rigidez de dimensiones 70x50 cm,
cerrada a modo de marco, para resistir la componente horizontal de los esfuerzos; mientras que en el
borde inferior esta función la desempeña el propio forjado de Planta Cubierta.
Para la ejecución de los lucernarios ha sido necesario disponer una cimbra de 11.0 m de altura, hasta
Planta Baja, debiendo prolongar el apuntalamiento hasta Sótano 1 para no sobrepasar la carga de diseño
de la misma.
Sobre los elementos de hormigón se dispone una estructura metálica de 8.0 m de altura, a base de
perfiles tubulares, orientada al norte para permitir la entrada de luz.
3.5
Cubierta del mall
Al contrario que en otros centros, en el centro comercial Ciudad de Elche el mall no tiene un carácter
rectilíneo, a modo de galería, sino que se desarrolla helicoidalmente alrededor de un patio circular central
,de 18.0 m de radio, conformando una rampa que asciende desde Sótano 4 hasta Planta Primera.
Este patio se cubre con una estructura metálica en forma de tronco de cono invertido intersectado por un
plano inclinado (con una pendiente próxima al 10%), generando una cubierta elíptica de eje menor 45.50
m y eje mayor 46.00 m.
Fig.10 Cubierta del mall terminada
La tapa del cono se ha resuelto con una estructura compuesta por 14 radios conectados a un anillo
central que deja en su interior un óculo de 12.0 m de diámetro, cubierto por un casquete semiesférico.
Los radios son cajones armados con sección transversal trapecial y canto variable entre 0.5 y 2.0 m
(relación canto/luz = 1/23). Al mantenerse constante la anchura del ala inferior (250 mm) y la inclinación
de las caras laterales, la dimensión del ala superior es variable entre 540 y 1400 mm. Se han empleado
espesores de chapa de 25 mm en ala inferior y 15 mm en almas y ala superior, debiendo disponerse
rigidizadores longitudinales, así como diafragmas transversales cada 1.50 m, por su elevada esbeltez.
El anillo central es de nuevo una sección trapecial armada, en este caso de canto constante 2.0 m, con
dimensiones de ala superior e inferior 1400 y 300 mm respectivamente. Debido a los elevados esfuerzos
de flexión y torsión a los que está sometido este elemento, junto con las reducidas dimensiones del ala
inferior, se han tenido que emplear en la misma importantes espesores de chapa (50 mm). Por su parte,
las almas y el ala superior están constituidas por chapas de 15 mm, rigidizadas longitudinal y
transversalmente.
Sobre el hueco interior del anillo se dispone un casquete semiesférico, con una relación flecha/luz
aproximada de 1/10, conformado por 14 tubos cuadrados 100.6 dispuestos según los paralelos.
En el perímetro exterior de la cubierta se ha colocado un anillo de tracción que ata los extremos de los
radios y las cabezas de los pilares, ayudando a absorber la componente horizontal de la carga que baja
por los mismos. Dicho anillo vuelve a ser un cajón de sección transversal trapecial de dimensiones
medias 550x500 mm y espesores de chapa de 15 mm.
La estructura de la tapa apoya exclusivamente en 14 pilares inclinados, con alturas comprendidas entre
4.5 y 12.5 m, dispuestos en la piel del tronco de cono. Estos pilares están constituidos por secciones
rectangulares armadas de dimensiones 250x400 mm y espesores de chapa de15 mm.
Los aceros empleados han sido S 275 JR en los perfiles tubulares y S 275 J2 G3 en las platabandas que
conforman las distintas secciones en cajón.
Hay que destacar que debido a que el tronco de cono arranca a una cota variable entre Planta Primera y
Planta Segunda (parte de los pilares descansan a nivel de Planta Primera, otros a nivel de Planta
Segunda y el resto en la rampa que las une), únicamente tres de los catorce pilares que soportan la
cubierta llegan a cimentación, apoyándose los once restantes en vigas de apeo.
Debido a que el patio cubierto por el tronco de cono tiene continuidad hasta cimentación su construcción
“in situ” apeada hubiese requerido la ejecución de una cimbra de más de 30 m de altura. El elevado coste
de esta cimbra y, fundamentalmente, su interferencia con el normal desarrollo de los trabajos a realizar en
su zona de ocupación (colocación de escaleras mecánicas y acabados), con la consiguiente repercusión
en los plazos, motivaron que se plantease el montaje de la estructura en el exterior del centro y su
colocación con la ayuda de grúas.
Fig.11 Estructura de cubierta ensamblada y lista para su izado
Los distintos elementos de la cubierta: pilares, anillo central, radios y anillo exterior se prefabricaron en
taller, y se transportaron a obra donde se fueron ensamblando sobre una estructura auxiliar. El anillo
central se subdividió en tres partes y el exterior en catorce, mientras que los radios y los pilares se
montaron íntegramente en taller con su longitud total.
Fig.12 Maniobra de colocación de la estructura de cubierta
Para minimizar el peso del elemento a desplazar, se decidió elevar en una primera etapa únicamente la
estructura portante principal. Posteriormente, las correas junto con los acabados (panel sándwich superior
y metal deployée inferior) se subdividieron en catorce sectores que se prefabricaron en obra y se
colocaron completamente acabadas individualmente.
Tras analizar distintas opciones acerca del número de grúas a emplear en la maniobra de izado, se
decidió el empleo de una única grúa de cadenas con capacidad de carga de 7500 kN, auxiliada en las
etapas iniciales por dos grúas convencionales.
Para ello se dispusieron tres elementos de suspensión conectados al anillo central, haciendo trabajar a
los radios, de 16.5 m de longitud media, en voladizo (justo al contrario que en la situación definitiva). La
carga total izada fue de 2400 kN con una excentricidad de 36 m, siendo la dimensión del elemento izado
de 46.0 m.
La colocación de la cubierta se realizó en una sola maniobra: la grúa se situó frente al parque de montaje
y una vez elevada la pieza retrocedió cargada unos 15 m, para aproximarse al perímetro del edificio,
desde donde con un giro de cabina la posicionó sobre los pilares, haciéndola descender en vertical.
Fig.13 Vista inferior de la cubierta durante su colocación
Fig.14 Fase final con estructura apoyada