Seguridad en la construcción, ¿a qué costo?

La revista +Ciencia de la Facultad de Ingeniería comparte un interesante artículo sobre la seguridad en las construcciones existentes en la Ciudad de México.

El número 24 de la revista +Ciencia de la Facultad de Ingeniería nos trae interesantes artículos sobre Inteligencia artificial: un parteaguas en el tratamiento de Párkinson, el descubrimiento de un nuevo material, además de uno sobre la seguridad en el terreno de la edificación.

Seguridad, ¿a qué costo?

Sinopsis
Una de las responsabilidades que surgieron como resultado del sismo del 19 de septiembre de 2017 fue la de revisar no solo los daños que el mismo tuvo sobre las construcciones existentes en la Ciudad de México, sino también las consecuencias que tuvo en los proyectos que ya se encontraban en el proceso de diseño y construcción.

Aquí se menciona el proceso que se llevó a cabo para revisar el proyecto ejecutivo de un edificio de departamentos ubicado en la frontera entre las colonias Juárez y Roma bajo los parámetros de un "nuevo reglamento" (todavía no están en vigor en esas fechas), los cambios que surgieron en el diseño del proyecto y sus implicaciones, su proceso constructivo y el incremento de los costos de construcción involucrados.

Introducción
En una ubicación privilegiada, la Av. Chapultepec esquina con Sevilla y la calle de Londres, se está construyendo un edificio de departamentos residenciales de 11 niveles, el cual ha sufrido cambios importantes en su diseño producto de modificaciones en la normatividad.

Enfocado a un mercado de parejas jóvenes, el proyecto está constituido por departamentos de entre 50 y 100 m2 con un cajón de estacionamiento para cada uno y cuyos clientes potenciales trabajan cerca de su vivienda y se transportan principalmente a pie, en bicicleta y en transporte público.

Como el diseño conceptual del negocio inició en 2016 y al ocurrir el sismo ya se tenían prácticamente listos tanto el diseño como los permisos para iniciar la construcción siguiendo los parámetros de diseño establecidos en el reglamento de construcciones, vigente desde el 6 de octubre de 2004, los dueños y desarrolladores decidieron modificar el diseño conforme al nuevo reglamento.

Antes del sismo, el diseño se había resuelto mediante una estructura de concreto reforzado tradicional con una densidad de acero de 65 kg/m2 construido, y una cimentación a base de muros milán y pilas con un desplante en la primera capa dura (a 30 m). El nuevo diseño optaría por una estructura mixta de perfiles de acero recubierta con concreto y con una cimentación mucho más profunda y reforzada que la que contemplaba el diseño original.

El subsuelo en esta zona (ver croquis de mapa de riesgos y estratigrafía del mismo) sufrió aceleraciones y movimientos en edificaciones existentes como resultado del sismo de septiembre de 2017, que motivaron a un análisis más detallado que el que normalmente se hace en la mayoría de los proyectos de cimentación en la ciudad. Por ello se efectuó un análisis de "espectro de sitio" que manifestó los resultados expresados en las gráficas que ilustran este artículo.

Solución del diseño del proyecto
Memoria descriptiva

La solución que resuelve las condiciones establecidas por el nuevo reglamento de construcciones (2017) es a base de una estructura mixta que incluye una estructura metálica con perfiles de acero y columnas de concreto reforzado.

Las columnas son a partir de la subestructura (4 niveles) y hasta el nivel 8 de la superestructura de 90 x 130 cm y del nivel 9 al 11 de 90 x 90 cm y de concretos que varían de 500 a 350 f' c.

Las trabes son perfiles metálicos con especificación ASTM A992/B-284 grado 50 y tienen dimensiones que van del W30" al W24".

Las losas están resueltas con losacero 30 con largueros W16", malla 6x6/6-6 y concreto de 250 f' C.

El sistema incluye contravientos de perfiles metálicos para limitar los desplazamientos ho­rizontales producidos por sismos, algunos colocados en forma de cruz y otros colocados en forma de "Chevron".

Método constructivo
Podríamos dividir el procedimiento constructi­vo en tres fases:

1)    Muro milán y pilas
El muro milán se construyó en secciones de 6 m de ancho en promedio a lo largo del todo el perímetro del terreno, el cual tiene 50 cm de espesor y profundidades de 35 y 50 m.
Se inició con un brocal para guiar la almeja de excavación, misma que se hizo con lodo bentonítico y con una draga con brazo de 40 m.
El colado se hizo con trompa de elefante y con concreto de 350 f' c y dejando juntas machiembradas con bandas de neopreno para evitar filtraciones de agua.
También se construyeron 21 pilas que varían en diámetro entre 0-80 y 1,6 m con una profundidad de 50 m, para llegarse a encajar en la 2ª capa dura (ver croquis). Estas pilas también se excavaron y colaron utilizando lodo bentonítico y con concreto de resistencia 350 f' c.
Se instaló un sistema de bombeo a 20.5 m de profundidad para abatir el nivel freático. Este consistió en 17 pozos de bombeo de 30 cm de diámetro con bombas de tipo eyector y se puso a funcionar con un mes de anticipa­ción a la etapa de excavación de sótanos.

2)    Excavación y subestructura (top-down)
Se efectúa la construcción de una trabe de coronamiento de 1.80 m de altura para ligar en forma continua todas las secciones del muro y a continuación se empieza a excavar la primera sección para el colado de la losa de "refuerzo" que dará inicio al procedimiento "top­down". En el cual, primero se demuele la parte superior de las pilas, se continúan las vigas metálicas integradas a las pilas y se conectan con trabes para formar esa estructura de la losa a nivel de la calle, que tiene un espesor de 25 cm, un concreto de 350 f' c y losacero.

La extracción de la rezaga se hizo con una retroexcavadora con cuchara de O. 75 m3 y un brazo con un alcance de 15 m. Además, se utilizó otra retroexcavadora pequeña para la excavación a cubierto con cuchara de 0.25 m3 Se empleó un sistema de ventilación para extraer los humos producidos por dicho equipo.

Cada 4.2 m de profundidad se llevó a cabo el mismo procedimiento de excavación, colocación de estructura de acero y losacero y colado de losa con un concreto de resistencia 350 f' c hasta llegar al nivel -18.0, donde se coló la losa de desplante de 1.2 m de espesor.

3)    Superestructura
Una vez coladas tres losas abajo del nivel de la calle, se pudo proseguir la colocación de la estructura metálica continuando las columnas y cerrando los marcos con las trabes correspondientes.

El nivel planta baja tiene doble altura (8.85 m) y presenta también unas columnas inclinadas que conforman un mezzanine con uso de oficinas.

A partir del nivel 3 se tiene el piso tipo de departamentos.

Cuando se hayan avanzado tres niveles como máximo de estructura metálica, se deberán colocar los contraventeos, se deberá colar el revestimiento de concreto de las columnas, colocar la losacero y colar las losas correspondientes hasta completar los 11 niveles del edificio.

A continuación de los colados de las losas, se procederá con la ejecución de los trabajos de albañilería, instalaciones y acabados de los de­partamentos y áreas comunes correspondientes.

Reflexiones y cuestionamientos
Teniendo como objetivo fundamental garantizar la seguridad estructural y operacional del inmueble, planteamos en este artículo la relación entre el grado de seguridad (factor utilizado, ¿hasta dónde es suficiente?) contra el costo y tiempo de edificación del inmueble. Se plantean a continuación tres preguntas para reflexión, la respuesta la tendrá cada uno de nuestros estimados lectores.

¿Es justificable que un edificio cueste en su cimentación y estructura un 30% más que otro que se está construyendo enfrente siendo la misma zona sísmica ya que uno obtuvo sus permisos unos meses antes o por vías diferentes? ¿Qué sucede cuando el 95% de las construcciones existentes fueron edificados con parámetros de diseño mucho menos exigentes? ¿No existe una tendencia a cubrirse por parte de los especialistas sobre todo cuando ocurre un fenómeno sísmico como el de hace tres años?
Sirva este artículo para invitar a la reflexión y discusión sobre este tema.

*Colaboración del Ing. Gonzalo Maldonado López Lira, profesor de Licenciatura de Ingeniería Civil.

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