La estructura de la biblioteca del Centro Polivalente Barceló 1


En el artículo de presentación del Centro Polivalente Barceló se explicaba la descripción del conjunto de la actuación, así como el proceso constructivo general y la descripción general de la estructura de la biblioteca y del polideportivo. En este artículo nos centramos en la estructura de la Biblioteca.

La biblioteca, con 1.950 metros cuadrados construidos, cierra la manzana del Colegio Isabel La Católica. La necesidad de dejar el patio de colegio libre obliga a plantear un edificio-puente, que salva esta zona infantil abierta y crea un espacio arquitectónico único para las salas de biblioteca y lectura.

Cimentación

El conjunto de la actuación tiene cuatro plantas de sótano. El sistema de construcción de estas plantas bajo rasante ha consistido en la ejecución de unas pilas pilote que soportan los anillos perimetrales, que se construyen desde el nivel la planta baja hasta los niveles inferiores. Con este procedimiento se consigue arriostrar el sistema de contenición de tierras a la vez que se va excavando en profundidad.

Como la estructura de la biblioteca se encuentra dentro del anillo perimetral, la ejecución de los sótanos es independiente, con lo que es posible levantar las cerchas metálicas mientras se excava el terreno hasta llegar al sótano -4.

Estructura del a Biblioteca sobre los anillos arriostrantes de ciimentación

Estructura del a Biblioteca sobre los anillos arriostrantes de cimentación

La estructura de las dos cerchas de la biblioteca se apoya en cuatro pilares que transmiten la carga a cimentación mediante las pilas pilote ejecutadas. Como se verá más adelante, la Cercha B recoge más carga que la Cercha A, con lo que las dos pilas pilote de la cercha B tienen un diámetro de 2.00m. empotradas 22m. en el terreno, mientras que las de la Cercha A tienen un diámetro de 1.50m. empotradas 12m. en el terreno.

Proceso constructivo

Una vez ejecutadas las pilas pilote de los apoyos de las cerchas, la siguiente operación es colocar las cerchas en su posición. Para ello las cerchas se fabrican en los talleres de Callfer, S.A. buscando las mayores piezas posibles que se pueden trasportar desde el taller hasta la obra en el centro de Madrid. Debido a que no es posible levantar una cercha completa hasta su posición, se plantea una solución que consiste en montar un apoyo intermedio que permite dividir cada cercha en dos mitades, que se izan independientemente, y se unen en el punto medio para configurar la cercha final.

En obra se montan las cerchas en dos mitades y se posicionan para su posterior levantamiento. A continuación se monta un apeo provisional en el punto medio, que soporta las cuatro mitades de las cerchas y las mantiene arriostrada para evitar su vuelco. Se comienza a montar la primera mitad de la cercha A y B, siguiendo con la segunda mitad de las cerchas. Se materializa la unión de las dos mitades.

Fases de montaje de las cerchas de la biblioteca

Fases de montaje de las cerchas de la biblioteca

Una vez unidas las dos mitades de las cerchas y asegurado su arriostramiento conjunto mediante las vigas de los forjados, es necesario desmontar el apeo provisional.  Para ello  Callfer, S.A. ha previsto un sistema de gatos que permite descargarlo y así poder retirarlo, ya que estando en carga no es posible. En fase de construcción, la carga de cada una de las cerchas se apoya mediante dos elementos, en el punto medio de este sistema existe un gato que hasta ahora no había funcionado, pero que entra en carga en el momento de retirar el apeo, una vez que el gato transmite toda la carga de las cerchas, se retiran los dos elementos laterales que ahora están descargados. Por último, se baja paulatinamente la carga del gato hasta que la cercha comienza a funcionar por sí misma y entonces el gato deja de tocar la cercha y se puede retirar todo el sistema de apeo.

El siguiente paso del proceso constructivo es montar las vigas metálicas de los forjados, tanto en la zona de las cerchas como en el resto del edificio, y hormigonar los forjados con encofrado perdido de chapa perfilada.

El último paso es la ejecución de la losa de hormigón blanco colgada de la estructura metálica de las cerchas.

En el siguiente vídeo observan los elementos estructurales de la biblioteca siguiendo el esquema constructivo explicado.

Descripción de la Estructura

La estructura principal de la biblioteca está formada por dos cerchas de 45.5m. de luz y 6 metros de canto. Los perfiles que forman las celosías son cajones armados formados por chapas, cuyo espesor se adapta a los esfuerzos de cada uno de los elementos. En los elementos más solicitados el espesor llega a ser de 40mm, mientras que en los menos solicitados, disminuye hasta 15mmm. Geométricamente, todos los perfiles de las cerchas tienen 40cm de ancho, siendo la altura de los cordones superior e inferior de 70cm, mientras que los montantes y diagonales tienen una altura de 50mm.

Arriostramiento horizontal y forjados interiores

Arriostramiento horizontal y forjados interiores

 

El arriostramiento horizontal frente a viento y pandeo lateral de las cerchas se consigue mediante dos planos horizontales de diagonales metálicas coincidentes con los forjados de planta P+3 y P+4. Con esta disposición, realmente el pandeo lateral del cordón comprimido no se conseguiría, ya que el arriostramiento de P+4 se encuentra un nivel por debajo del cordón superior. Sin embargo, las propias diagonales que forman el voladizo de la fachada transfieren el arriostramiento del nivel de P+4 hasta el cordón superior de ambas cerchas (ver sección de la estructura de la biblioteca).

Diagonales superiores para fachada en ménsula y arriostramiento

Diagonales superiores para fachada en ménsula y arriostramiento

Debido a la rigidez de los núcleos y la gran distancia entre ellos, 45.5m, es necesario liberar longitudinalmente uno de los apoyos de cada cercha. Para ello se disponen apoyos tipo Pot de Freyssinet,  fijos en un extremo, y deslizantes según la dirección de la cercha, en el otro extremo,  para permitir los movimientos de la cercha debidos a la flexión y a las variaciones de longitud por los cambios de temperatura.

Detalle de apoyo tipo Pot

Detalle de apoyo tipo Pot deslizante en una dirección

Las cerchas se construyen con contraflecha para compensar los descensos debidos al peso propio del edificio. Como cada cercha soporta unos esfuerzos diferentes, la contraflecha también es distinta, en la Cercha A la contraflecha en el centro del vano es de 58mm, mientras que en la cercha B la contraflecha llega a ser de 74mm.

Barcelo - Bilbioteca Seccion

En la sección de la estructura de la biblioteca se puede observar que las dos cerchas no se encuentran simétricamente distribuidas en la planta, debido al condicionante de sus apoyos en los núcleos de acceso. Esto hace que la cercha B reciba más carga y, como se ha explicado anteriormente, supone que tiene más contraflecha, mayores apoyos pot y perfiles armados de mayores espesores de chapa.

Con esta disposición de los dos elementos resistentes principales, para formar la fachada es necesario prolongar la estructura. En la parte superior, se aprovecha el espacio disponible sobre el forjado de planta cuarta para triangular el voladizo. En la parte inferior, se dispone de una viga metálica colgada de dos tirantes. Esta viga mixta tiene doble función, por un lado transmitir la carga de la losa hacia los tirantes y por otro lado trabaja conjuntamente con el hormigón visto de la cara inferior mediante la disposición de unos conectores que ayudan a soportar el momento negativo y disminuir la flecha en el extremo del voladizo.

Estructura de la biblioteca y tirantes para la losa colgada

Estructura de la biblioteca y tirantes para la losa colgada

El acabado inferior de la biblioteca se consigue con hormigón blanco estructural que forma el forjado de la planta tercera. El canto de la losa es de 25cm trabajando fundamentalmente en una dirección, entre las vigas mixtas.

Losa colgada de hormigón blanco estructural

Losa colgada de hormigón blanco estructural

La independencia estructural, en el plano de la fachada, de la losa colgada y de la estructura metálica superior permite crear una entrada limpia de luz natural en la sala de lectura sin montantes ni carpintería.

Acabado exterior de la biblioteca y ventanal

Acabado exterior de la biblioteca y ventanal, con el patio del colegio protegido provisionalmente durante la obra

El condicionante de mantener el patio del colegio configura una gran estructura que debe adaptarse a los requerimientos arquitectónicos, y crea un edificio singular y atractivo dentro del conjunto de la actuación del Centro Polivalente Barceló.

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