1. OBJETO
El presente informe trata de analizar el proceso constructivo de la ejecución del proyecto del aparcamiento subterráneo en la plaza del mercado de la localidad de Algemesí (Valencia), así como su viabilidad.
Dichos trabajos son requeridos, tal y como se desarrolla en el presente informe, por el mismo proyecto así como por la metodología de trabajo de la Consellería de Infraestructuras y Transporte antes del comienzo de la ejecución del aparcamiento subterráneo.
2. ANTECEDENTES.
El proyecto objeto del presente informe fue encargado por el Excmo. Ayuntamiento de Algemesí al arquitecto D. José Mª Medrano y D. Gustavo Sáez González.
Dicho proyecto fue incorporado como parte del Plan de apoyo a la Inversión Productiva en municipios de la Comunidad Valenciana de la Generalitat Valenciana.
Dicho proyecto es gestionado por la correspondiente Consellería de Infraestructuras y Transporte, por lo que en enero de 2010 finaliza la revisión por parte de la Dirección de Transportes y Logística mediante una empresa externa así como por parte del departamento de Supervisión de la Consellería. Tras varias modificaciones exigidas al proyectista se obtiene un proyecto el cual recibió el visto bueno por parte del departamento de supervisión, si bien quedaban algunos puntos pendientes a resolver durante la ejecución de la obra.
De dichos aspectos cabe indicar que en el apartado 23 de la memoria de cálculo de estructuras se indicaba que:
"En cuanto a los desplazamientos impuestos sobre los edificios y servicios existentes junto a los muros-pantalla y verificación de seguridad según normativa, se ve la necesidad de realizar un estudio previo al comienzo de la obra que aporte los datos necesarios a la Dirección de Obra. En función de estos resultados, caso de que los movimientos de la edificación colindante no sean aceptables, se propone como medida paliativa la reinyección de agua en el trasdós del muro hasta su estabilización."
En consecuencia se ha encargado a la empresa GEOTECNIA M. ARBONA, S.L el estudio de los asientos en los edificios afectados por la ejecución del aparcamiento subterráneo.
A demás, antes del comienzo del las obras la Consellería, a través de la dirección de Obra, encargó un informe a la Universidad Politécnica de Valencia que dictaminara la viabilidad del método constructivo previsto en proyecto de ejecución para el vaciado y ejecución de los tres sótanos del aparcamiento subterráneo. Es por ello por lo que en el acta de comprobación de replanteo se comunica que es posible la ejecución de la demolición del mercado existente quedando el resto de trabajos supeditado a un informe geotécnico solicitado a la Universidad politécnica de Valencia.
3. ESTUDIO DE ASIENTOS EN EDIFICIOS.
Como anexo ns2 del presente informe se incorpora un estudio geotécnico realizado por la empresa GEOTECNIA M. ARBONA, S.L en el que se realiza un estudio del comportamiento que tendría las pantallas previstas en proyecto en cuanto a los movimientos inducidos a los edificios cercanos así como el coeficiente de seguridad al colapso de las mismas.
Se trata de un informe firmado por D. Miguel Arbona Castaño, conocido Ingeniero de Caminos Canales y Puertos experimentado en trabajos de excavación bajo nivel freático al abrigo de muros pantalla.
Dicho informe indica que el método de cálculo previsto en proyecto no es el más adecuado para la magnitud de un aparcamiento de tres sótanos con un nivel freático tan somero. En estas condiciones el programa utilizado en proyecto (CypeCAD) no representa el comportamiento real del terreno ya que no tiene en cuenta los desplazamientos verticales del terreno y los horizontales los infravalora.
En un aparcamiento subterráneo de tres sótanos en una plaza donde la afección a los edificios cercanos es de vital importancia, es muy importante determinar los movimientos verticales que se producen bajo la cimentación de los edificios vecinos, ya que estos desplazamientos verticales conducen a unos asientos diferenciales que conllevan a patologías muy serias en edificios en uso, particularmente en determinados edificios existentes especialmente sensibles, que puede llegar hasta el colapso de los mismos.
Es por ello por lo que en el citado informe se ha realizado la comprobación de las pantallas previstas en proyecto mediante un programa de Elementos Finitos en el que se simula con una fiabilidad muy elevada el comportamiento real del terreno.
En dicho informe se ha detectado que el empotramiento previsto por el programa CypeCAD en la base de la pantalla no es correcto. Es decir, que no se alcanza el nivel de empotramiento previsto, por lo que lastres filas de anclaje previstas no serían capaces de impedir el vuelco de la pantalla produciéndose el colapso de la misma. Esto se solucionaría bien aumentando el anclaje al terreno previsto mediante tirantes más potentes o aumentando la longitud de la pantalla mejorándose el empotramiento en su base.
Posteriormente se ha realizado la comprobación de asientos en edificios cercanos y se comprueba que, aún mejorando el anclaje de los muros pantalla para evitar su colapso, los desplazamientos verticales y horizontales producidos en el terreno bajo aceras y edificios cercanos no son aceptables y los resultados quedan, muy lejos, por encima de los límites permitidos. Indicar que la distorsión angular de asientos verticales en zapatas permitido por norma es de 1/500 y los obtenidos son de 1/119. La distorsión angular permitido en normativa para movimientos horizontales es de 1/1000, siendo los obtenidos de 1/207. .
En dicho informe se hace hincapié a la falta de estabilidad del fondo de excavación tal y como se desarrolla en informes mencionados en apartado 4 del presente informe.
4. ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE FONDO Y FLOTABILIDAD DEL CONJUNTO REALIZADO POR LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA
Tal y como ya se ha indicado, la Consellería de Infraestructuras y Transporte, a través de la Dirección de Obra, encargó a la Universidad Politécnica de Valencia un informe en el que se analizara el diseño de excavación y cimentación previsto en el proyecto y que dictaminara su la fiabilidad.
El informe se ha realizado por D. Pedro Calderón, Doctor Ingeniero de Caminos y Máster en Ciencia de Ingeniaría Geotécnica (M.Sc. Geotechnical Eng.) del Dpto. de Ingeniería de la Construcción y de Proyectos de Ingeniería Civil de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Valencia. Dicho documento queda incluido en el anexo ns1 del presente informe.
Tal y como se ha indicado, el informe se centra en los aspectos relacionados con la seguridad del proceso de excavación y el método de cimentación. Tras el estudio de los datos obtenidos del informe geotécnico del proyecto se han detectados dos grandes problemas. Por un lado existe un problema de flotabilidad del conjunto y por otro un problema en la estabilidad del fondo de excavación. A continuación se desarrolla de forma resumida sendos aspectos.
FLOTABILIDAD DEL CONJUNTO.
El proyecto constructivo incorpora un cálculo de flotabilidad del conjunto en el que asegura que no existe problema de flotabilidad, es decir, que el peso de la estructura es superior al empuje ascendente que sufre el edificio por quedar sumergido bajo el nivel freático. No obstante en proyecto se indica que en caso de riesgo de flotación la estructura quedaría anclada a los muros pantalla perimetrales los cuales disponen de peso suficiente para evitar la flotación del conjunto.
Dicho cálculo no incorpora los correspondientes coeficientes de mayoración de cargas que hace que el coeficiente de seguridad obtenido, no solo sea insuficiente, sino que el conjunto tienda a flotar. Se indica además que no es posible considerar el anclaje de la estructura a los muros pantalla para evitar la flotabilidad, ya que esto supondría que la losa de cimentación debería soportar la carga de subpresión menos el preso propio con una luz igual a la distancia entre pantallas, lo cual la estructura prevista no es capaz de soportar.
Por tanto la solución prevista no cumple con los criterios de flotabilidad del conjunto previstos en normativa. Para su cumplimiento se aconseja aumentar el peso de la estructura o anclar la losa de cimentación al terreno mediante tirantes similares a los de los muros pantalla.
ESTABILIDAD DEL FONDO DE EXCAVACIÓN
Existen discrepancias entre los resultados obtenidos en los ensayos de permeabilidad realizados para el informe geotécnico del proyecto y los coeficientes de permeabilidad utilizados para determinar la estabilidad del fondo de excavación.
El informe del Pedro Calderón indica que la alta permeabilidad obtenida en ensayo de Lefranc del proyecto puede suponer que la capa de arcillas podría disponer de una elevada permeabilidad horizontal debida a existencia de intercalaciones arenosas o una alta permeabilidad horizontal y vertical por existencia de tubificaciones.
Independientemente de la permeabilidad real del terreno, se demuestra que existen problemas de estabilidad del fondo en las condiciones previstas en el proyecto de ejecución.
Es decir, si el terreno dispone de una permeabilidad horizontal alta y una permeabilidad vertical muy baja, existe problema de levantamiento de fondo. En otras palabras, la diferencia de presión que se crea entre e! fondo de excavación y determinado punto de la capa de arcillas litificadas es superior al peso de la misma, por lo que se rompería dicho estrato, con el consecuente colapso de la excavación.
En el caso de que el terreno sea permeable en todas las direcciones existiría un gran riesgo de producirse el fenómeno de sifonamiento, donde el fondo de excavación se comportaría como un pseudo-fluido perdiendo totalmente su estabilidad.
En informe se indica textualmente "(...) dado que se incumplen las condiciones de seguridad comentadas, no se debe construir el aparcamiento en la forma prevista por el proyecto"
A continuación se cita las recomendaciones que se realizan para evitar tanto el problema de flotabilidad como el de estabilidad de fondo:
"Para resolver los problemas de estabilidad de fondo:
1. Rebajamiento del nivel freático en el nivel 3 de arenas o 4 de gravas. Se trata de una solución altamente arriesgada ya que, al rebajar el nivel freático fuera del abrigo de las pantallas provocaría un descenso de este en los alrededores, lo que podría producir asientos en los edificios colindantes. Los efectos de una solución así deben estudiarse con sumo detenimiento y resulta, en principio, desaconsejable.
2. Profundización de las pantallas hasta el estrato impermeable 5 (sobre 28,5 metros de profundidad mas 1,5 metros de penetración de las pantallas en el estrato). De esta forma se eliminarían los problemas de estabilidad del fondo.
Para resolver los problemas de flotabilidad:
1. Aumento del peso de la estructura. En principio se podría optar por aumentar el espesor de la losa, lo que provocaría, por otro lado, un aumento de la profundidad de excavación.
2. Anclaje de la losa de fondo mediante pilotes o bataches de muro pantalla trabajando a tracción.
En cualquier caso, la adopción de cualquiera de estas medidas requiere un nuevo cálculo y con toda probabilidad supondrán un incremento notable de coste.
El informe hace hincapié en la realización de un informe de estimación de asientos en edificaciones cercanas. Dicho informe queda resumido en el apartado 3 y expuesto como anexo n2 2 del presente informe.
Además se aconseja y se define la realización de una campaña de ensayos necesarios para la ejecución de los tres sótanos en la que se incluye dos sondeos y una prueba de bombeo. Se indica que el número e intensidad de los ensayos sería inferior en caso de construirse dos sótanos.
5. VALORACIÓN DE EJECUCIÓN DE 3 SÓTANOS.
Ante la información recabada de los citados informes, se llega a la conclusión que, la ejecución del aparcamiento subterráneo de tres plantas previsto en el proyecto es técnicamente inviable de acuerdo con el proceso constructivo indicado en el mismo.
Una ejecución viable del aparcamiento previsto en proyecto conlleva un encarecimiento sustancial de la obra, tal y como ya se adelanta en los informes anteriores. Es por ello por lo que se ha procedido a la valoración económica de la obra necesaria.
Puesto que la inversión prevista para la obra sujeta al Plan de apoyo a la Inversión Productiva en municipios de la Comunidad Valenciana de la Generalitat Valenciana es invariable, se ha tenido en cuenta para la valoración económica de la obra, que esta deberá paralizarse una vez consumida la inversión hasta la obtención de fondos para poder terminar la obra.
Por lo tanto se deberá tener en cuenta la posibilidad de ejecución del forjado de cubierta y urbanización en una primera fase (con un coste del 107% del presupuesto del proyecto) y la realización del vaciado al abrigo de los muros pantalla con el resto de la obra en una segunda fase.
Además, tras la revisión del presupuesto de la obra se han detectado algunos errores de medición así como de falta de determinadas unidades de obra.
Portante, en la valoración se han tenido en cuenta los siguientes factores:
• Deficiencias de mediciones y unidades de obra necesarias.
• Deficiencias en el diseño de la estructuras (flotabilidad y estabilidad de fondo)
o Ejecución de pantallas hasta 31 metros de profundidad.
o Anclaje de losa de cimentación al terreno para evitar la flotabilidad mediante pilotes traccionados.
• Ejecución de cubierta antes de la excavación al abrigo de muros pantalla.
• Cumplimiento de la Ley de movilidad de la Comunidad Valenciana.
En el anexo nº4 se desarrolla la valoración económica de ejecución de tres sótanos en condiciones seguras incluyéndose un comparativo con el presupuesto del proyecto de ejecución.
Como conclusión se obtiene que la ejecución de tres sótanos en condiciones seguras supone un incremento del 89,21% del presupuesto del proyecto constructivo. A continuación se expone un cuadro resumen:
DEFICIENCIAS DE MEDICIONES Y UNIDADES NECESARIAS
ELEMENTOS DE CONTENCIÓN: (PANTALLAS)
Impermeabilizaciones +0,60%
Fresado +0,16%
CIMENTACIÓN fratasado, arquetas +0,49%
ESTRUCTURA fratasado, juntas dilatación +0,78%
INSTALACIONES (Proyectos de legalización) +0,56%
URBANIZACIÓN DE LA PLAZA +7,74%
REVISIÓN DE MEDICIONES +5,00%
TOTAL +15,33%
Contradicción justificación precios anclajes. +4,10%
DEFICIENCIAS EN EL DISEÑO DE LA ESTRUCTURA
RIESGO DE FLOTABILIDAD DEL CONJUNTO (Pilotes) +7,64
DIFICULTAD EN EL REBAJE DEL NIVEL FREÁTICO (Pantallas a 31 m) +40,53
TOTAL +48,17%
ADELANTO EJECUCIÓN DE CUBIERTA
EJECUCIÓN DE PILOTES Y SOPORTES METÁLICOS +8,67 %
EJECUCIÓN DE PANTALLAS PILARES +2,00 %
VACIADO EN MINA +8,25 %
TOTAL +18,92 %
CUMPLIMIENTO DE LEY DE MOVILIDAD DE GENERALITAT VALENCIANA
APARCAMIENTOS BICICLETAS, CASETA VIGILANTE Y VIDEOVIGILANC1A INTERIOR +2,39%
RESUMEN
DEFICIENCIAS EN PRESUPUESTO +19,43 %
DEFICIENCIA EN EL DISEÑO DE ESTRUCTURA +48,17 %
ADELANTO DE EJECUCIÓN DE CUBIERTA +18,92 %
CUMPLIMIENTO LEY DE MOVILIDAD GV +2,39 %
TOTAL +89,21 %
6. CONCLUSIÓN.
Una vez realizado el estudio de asientos en los edificios cercanos a la obra, siguiendo las indicaciones del proyecto de ejecución, se ha dictaminado que la afección de la obra, en las condiciones previstas en el proyecto de ejecución, a las aceras y a los edificios anexos queda muy por encima de lo permitido. Además los muros pantalla previstos en proyecto no han sido correctamente dimensionados existiendo un considerable riesgo de colapso durante el vaciado, tal y como se desarrolla en el apartado 3 del presente informe.
Además, un informe realizado por la Universidad Politécnica de Valencia desaconseja la ejecución de la obra en las condiciones previstas en el proyecto debido a la falta de estabilidad del fondo de excavación y al riesgo de flotabilidad del aparcamiento subterráneo.
Para evitar el colapso del las pantallas, la afección a los edificios, y la estabilidad de fondo de la excavación se deberá prolongar los muros pantalla hasta 31 metros de profundidad. Por otro lado, para eliminar el riesgo de flotabilidad del conjunto se deberá anclar la losa de cimentación al terreno mediante pilotes traccionados.
Todo ello supone un incremento sustancial de la obra que sería imposible afrontar con la inversión prevista por la Generalitat Valenciana. Es por ello por lo que para la ejecución de 3 sótanos habría que dividir, la obra en dos fases:
• FASE 1.- Ejecución de cubierta y urbanización antes del vaciado con la inversión prevista. Esta fase puede ser afrontada con un coste del 107% del previsto en proyecto.
• FASE 2.- Posteriormente, una vez que se disponga de mayor inversión se podría terminar la obra.
Con todo lo anterior, la ejecución de un aparcamiento de 3 sótanos supone un incremento de la inversión estimada del 89%.
Es por ello por lo que se aconseja modificar el volumen de aparcamiento, ejecutándose únicamente 2 sótanos. Esto asegura que con la inversión disponible se podría ejecutar la totalidad de la obra en condiciones seguras, tanto para la obra como para los edificios anexos.
Una valoración pormenorizada de la ejecución de dos sótanos nos permitiría conocer hasta qué punto se podría incrementar el alcance de la obra, intuyéndose, por ejemplo, la totalidad de la plaza, ya que el proyecto no contemplaba la urbanización de la misma.
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