RECALCE DE TABAKALERA: SUSTITUCIÓN DE LA...
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VI CONGRESO DE 1/10 Realizaciones: edificación RECALCE DE TABAKALERA: SUSTITUCIÓN DE LA CIMENTACIÓN EXISTENTE DE PILOTES DE MADERA POR MICROPILOTAJE Ana ANDRADE CETTO Arquitecta IDOM Consultora de Estructuras [email protected] Alejandro BERNABEU LARENA Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos IDOM Director de Estructuras. Arquitectura y Edificación [email protected] RESUMEN En el año 2011 dieron inicio las obras del proyecto de rehabilitación y renovación de la antigua fábrica de tabaco de San Sebastián, para convertirse en el nuevo Centro Internacional de Cultura Contemporánea TABAKALERA. El edificio original fue construido entre 1888 y 1913, en un solar ganado a las marismas del río Urumea, y está formado por muros de carga de mampostería de piedra caliza y arenisca con ancho métrico. De acuerdo con los estudios realizados la cimentación existente de pilotes de madera, que atravesaba la capa de arenas para descansar finalmente en el sustrato inferior de grava y piedra caliza, no ofrecía garantías, siendo necesario su sustitución. El recalce de la cimentación se realizó mediante una solución no convencional de micropilotes inclinados cuya tipología tiene la ventaja de evitar la disposición del habitual sistema de vigas metálicas provisionales. PALABRAS CLAVE: Recalce de cimentación, Tabakalera, micropilotes inclinados, pilotes de madera, muros de mampostería, rehabilitación. 1. La antigua Fábrica de Tabacos de San Sebastián El edificio de la Antigua Fábrica de Tabacos se encuentra ubicado dentro de la zona del Ensanche de San Sebastián, en un solar ganado a las marismas del río Urumea (Figura 1). Fue construido entre los años 1888 y 1913, y durante aproximadamente 90 años fue una fábrica estatal de tabaco, que tuvo su época dorada durante los años 20 al mecanizarse la producción de cigarrillos y cigarros. Tras privatizarse la explotación de tabaco en España la fábrica cerró en 2003, y un año después el Ayuntamiento de San Sebastián, la Diputación de Guipúzcoa y el Gobierno Vasco adquirieron el edificio con el objetivo de convertirlo en un Centro Internacional de Cultura Contemporánea. El edificio de la Antigua Fábrica de Tabacos, con una superficie total construida de 26.000 m 2 , se encuentra ubicado en uno de los solares más grandes del área urbana de San Sebastián, con una planta rectangular de 113 x 75 metros aproximadamente.
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VI CONGRESO DE 1/10
Realizaciones: edificación
RECALCE DE TABAKALERA: SUSTITUCIÓN DE LA CIMENTACIÓN
EXISTENTE DE PILOTES DE MADERA POR MICROPILOTAJE
Ana ANDRADE CETTO
Arquitecta
IDOM
Consultora de Estructuras
Alejandro BERNABEU LARENA
Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
IDOM
Director de Estructuras. Arquitectura y Edificación
RESUMEN
En el año 2011 dieron inicio las obras del proyecto de rehabilitación y renovación de la antigua
fábrica de tabaco de San Sebastián, para convertirse en el nuevo Centro Internacional de Cultura
Contemporánea TABAKALERA. El edificio original fue construido entre 1888 y 1913, en un solar
ganado a las marismas del río Urumea, y está formado por muros de carga de mampostería de
piedra caliza y arenisca con ancho métrico.
De acuerdo con los estudios realizados la cimentación existente de pilotes de madera, que
atravesaba la capa de arenas para descansar finalmente en el sustrato inferior de grava y piedra
caliza, no ofrecía garantías, siendo necesario su sustitución. El recalce de la cimentación se
realizó mediante una solución no convencional de micropilotes inclinados cuya tipología tiene la
ventaja de evitar la disposición del habitual sistema de vigas metálicas provisionales.
PALABRAS CLAVE: Recalce de cimentación, Tabakalera, micropilotes inclinados, pilotes de
madera, muros de mampostería, rehabilitación.
1. La antigua Fábrica de Tabacos de San Sebastián
El edificio de la Antigua Fábrica de Tabacos se encuentra ubicado dentro de la zona del Ensanche
de San Sebastián, en un solar ganado a las marismas del río Urumea (Figura 1). Fue construido
entre los años 1888 y 1913, y durante aproximadamente 90 años fue una fábrica estatal de
tabaco, que tuvo su época dorada durante los años 20 al mecanizarse la producción de cigarrillos
y cigarros.
Tras privatizarse la explotación de tabaco en España la fábrica cerró en 2003, y un año después el
Ayuntamiento de San Sebastián, la Diputación de Guipúzcoa y el Gobierno Vasco adquirieron el
edificio con el objetivo de convertirlo en un Centro Internacional de Cultura Contemporánea.
El edificio de la Antigua Fábrica de Tabacos, con una superficie total construida de 26.000 m2, se
encuentra ubicado en uno de los solares más grandes del área urbana de San Sebastián, con una
planta rectangular de 113 x 75 metros aproximadamente.
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Figura 1. La antigua fábrica de tabacos de San Sebastián, en 2011.
1.1. Descripción constructiva del edifico
El edificio se había diseñado al estilo de las antiguas manufacturas, con cuatro grandes patios
interiores, y contaba con planta sótano, planta baja, entreplanta y tres niveles superiores más
(Figura 2).
Figura 2. Planta baja. Proyecto original de 1889.
La estructura del edificio está formada por forjados, generalmente unidireccionales de viguetas
metálicas y entrevigado abovedado cerámico, que apoyan en muros de carga de mampostería de
piedra caliza y arenisca con ancho métrico. Las cubiertas eran principalmente a dos aguas,
formadas por una estructura de celosías metálicas triangulares roblonadas.
Los muros de mampostería estaban cimentados mediante pilotes de madera, con un emparrillado
de vigas de madera que recogía la carga de los muros y la transmitía a los pilotes, dispuestos en
alineaciones con separación del orden de 1metro (figura 3). Los pilotes tenían una longitud
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aproximada de 5 metros, y trabajaban por fuste y por punta, atravesando un estrato aluvial de
arenas, situado por debajo del nivel freático, hasta alcanzar el sustrato inferior resistente, de grava
y/o piedra caliza.
Se trata de un sistema de cimentación tradicional que se utilizaba en esa época cuando se
requería atravesar una capa blanda de terreno, no apta para el apoyo directo de los muros de
carga, y alcanzar el sustrato competente, al cual no se podía acceder de forma directa mediante
pozos de cimentación, debido a la existencia del nivel freático somero.
Figura 3. Cimentación del edificio existente (plantas y secciones de muros). Proyecto original 1989.
1.2. Evaluación y Diagnostico del Edificio
Se realizaron diversos levantamientos del edificio así como la evaluación estructural detallada del
mismo, llegando a las siguientes conclusiones principales:
La cimentación de la zona Norte-Oeste del edificio se encontraba, de acuerdo con las catas
realizadas, en estado defectuoso, con pérdida de sección en algunos elementos de madera.
El peso propio de los muros de mampostería (con densidades entre 2.400 y 2.600 kg/m3)
supone la carga más importante transmitida a la cimentación (entre el 60 y el 80% de la carga
total), agotando prácticamente el tope estructural de los pilotes de madera en algunas zonas.
Se detectó que los pilotes de madera se encontraban parcialmente por debajo del nivel freático,
lo que hacía dudar del estado general y la durabilidad de la estructura de cimentación, teniendo
en cuenta las oscilaciones del nivel freático, y que parte de la cimentación ya había sufrido un
proceso de deterioro importante (Figura 4). El recalce de la totalidad de la cimentación era por
lo tanto requerido.
Los muros de mampostería presentaban un correcto estado de conservación en general,
aunque en algunos puntos singulares del edificio aparecían una serie de fisuras, posiblemente
debidas a fallos locales de la cimentación. Se realizaron ensayos de gato plano a la fábrica,
determinando que podían asumirse valores de 3 N/mm2 para la resistencia a compresión, un
módulo de deformabilidad secante de 2.000 N/mm2, y un coeficiente de Poisson de 0,2. Se
consideró que para una sobrecarga de 500 kg/m2 y una carga muerta de 200kg/m2 el nivel
tensional de los muros existentes de mampostería era bajo, lejos de la resistencia a
compresión de la fábrica, por lo que podían ser capaces de aumentar las carga soportada.
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Se hicieron pruebas de carga en los forjados existentes, resultando satisfactorias para una
sobrecarga de uso de 500 kg/m2.
Finalmente, la estructura metálica presentaba un buen estado de conservación, apreciándose
únicamente algunos elementos oxidados localmente.
Figura 4. Detalle de cata de cimentación donde se aprecia el deterioro de la madera. Evaluación
Estructural elaborada por Eptisa, enero de 2007.
2. Proyecto de Renovación de Tabakalera
2.1. Planteamiento arquitectónico
En 2008 se realizó un concurso internacional para la renovación del edificio existente de la antigua
Fábrica de Tabacos de San Sebastián, y su transformación en centro de cultura contemporánea,
resultando ganadora la propuesta presentada por Jon Montero Mandariaga y Naiara Montero Viar.
Esta propuesta proponía abrir la futura Tabakalera a la ciudad a través de una plaza urbana
situada en el lateral del edificio, junto al actual acceso subterráneo al barrio Egia, y planteaba la
construcción de un nuevo volumen de vidrio en el cuerpo central, que se elevaba sobre el nivel del
edificio actual y aportaba un nuevo hito urbano a la ciudad (Figura 5).
Figura 5. Renovación Arquitectónica de Tabakalera. Imagen de concurso. Jon y Naiara Montero, 2008
El programa previsto para el futuro centro Tabakalera se caracteriza por la transversalidad, el
cruce entre disciplinas y el fomento de la innovación, por lo que el proyecto debía dar así mismo
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respuesta a las necesidades de usos del futuro centro, ofreciendo una gran capacidad de
adecuación y adaptabilidad, con espacios híbridos y adaptables a gran diversidad de usos.
2.2. Intervenciones estructurales
Además de la necesidad de recalzar todo el edificio, el proyecto de reforma arquitectónica incluía
diversas modificaciones a la estructura original del edificio, entre las que destacan el rebaje del
nivel actual del sótano, la cubrición de los cuatro grandes patios, la construcción de una planta
adicional completa y de diversas entreplantas intermedias, la sustitución de la cubierta, y la
construcción en la parte central del nuevo prisma de cristal, con dos niveles intermedios.
Así mismo, debido al nuevo uso del edificio, se requería crear espacios más diáfanos, abiertos y
flexibles, lo que hacía necesario en determinados casos plantear el apeo y la demolición de
algunos de los muros y pilares existentes.
El apartado siguiente se centra en el proyecto de recalce del edificio.
3. Proyecto de Recalce
3.1. Estado actual de la cimentación y el subsuelo
De acuerdo con las catas in situ realizadas, los planos originales del proyecto de 1889 reflejan de
manera suficientemente precisa la realidad constructiva de la cimentación del edificio. Por otra
parte, los informes geotécnicos realizados confirmaron la información de los distintos estratos del
terreno (Tabla 1 y Figura 6).
Tipo de terreno Densidad
(T/m3)
Cohesión
(T/m2)
Ángulo de
Fricción
(º)
Coef. de
Permeabilidad
(cm/sg)
Módulo de
deformación
(Kp/cm2)
Rellenos 2.00-2.10 0.00 28-31 3x10-4-1x10-5 50
Suelos aluviales (CL) 1.90-2.00 1.00-3.00 24-26 1x10-7 30
Suelos aluviales (SP) 2.00-2.10 0.00-0.25 31-33 1.2x10-4-1x10-7 30-50
Suelos aluviales (ML) 1.90-2.10 0.50-1.50 24-26 1x10-6-7x10-7 30
Suelos aluviales (SM) 2.00-2.10 0.00-0.50 31-33 1x10-4 30-50
Suelos aluviales (GC-GM) 2.10-2.20 0.00-0.25 32-35 1x10-4 100-150
Roca meteorizada 2.00-2.30 1.00-4.00 15-20 1x10-5 80-100
Rica sana 2.60 30 25-30 2.4x10-4-6.6x10-5 1000-2000
Tabla 1. Parámetros geotécnicos de los distintos estratos. Lurtek Consultoría Geotécnica, 2009.
3.2. Bases de partida del proyecto de recalce
El proyecto de recalce debía tener en cuenta los siguientes condicionantes y requisitos de partida:
Era necesario realizar el recalce de todos los muros de carga de mampostería de piedra del
edificio actual.
La nueva cimentación debía atravesar los estratos aluviales hasta alcanzar el estrato resistente
de rocas caliza, y empotrarse debidamente en él.
Se requería rebajar la cota de la actual solera del sótano de la cota -3,15 m a las cotas -4,22, -
4,50 y -5,25 m, para conseguir mayor altura libre, de acuerdo con los requisitos funcionales y
arquitectónicos del proyecto.
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En los 4 patios interiores se debía excavar hasta igualar la cota de sótano con el resto del
edificio.
La altura libre en sótano para la ejecución del micropilotaje era muy reducida (2,75m).
Los trabajos de recalce del edificio existente debían coordinarse y combinarse con la
cimentación de nuevos elementos estructurales originados por las necesidades de reforma del
edificio. Así, en algunos casos los encepados debían resolver conjuntamente el recalce de
muros existentes de mampostería con la cimentación de nuevos pilares metálicos o de
hormigón.
El nivel freático, situado aproximadamente en la cota -4,70 m, podía tener oscilaciones de +/-
50 cm. Era por lo tanto necesario considerar el posible achique del nivel freático durante la
ejecución de los trabajos de recalce, además de la disposición de una losa de subpresión como
solera, que permitiera contener y controlar el posible empuje hidrostático.
Era necesario finalmente proporcionar una adecuada solución de impermeabilización, que
garantizara unas condiciones adecuadas en el sótano como para albergar archivos.
Figura 6. Cimentación existente de pilotes de madera. Información detallada del terreno.
3.3. Descripción de la propuesta de recalce y puesta en obra
El proyecto de refuerzo de la cimentación consistió en un planteamiento de recalce poco
convencional, que buscaba resolver los distintos condicionantes y requisitos con una solución de
ejecución sencilla y coste moderado, garantizando en todo momento el cumplimiento de los
requisitos de seguridad estructural.
Del proceso de desarrollo y análisis de la solución de recalce es interesante destacar dos
cuestiones particulares del planteamiento.
Por una parte, después de varios estudios y análisis económicos comparativos se optó por
demoler el forjado del techo de la Planta Sótano, lo que permitía aumentar el gálibo disponible
para la realización de los micropilotes, si bien obligaba a rehacer el forjado, y a disponer un
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sistema provisional de apuntalamiento horizontal durante la fase de ejecución del recalce. Esta
alternativa, teniendo en cuenta la gran cantidad de metros lineales de micropilotes a realizar,
suponía un ahorro económico significativo, a pesar del proceso de demolición, apuntalamiento
provisional y re-ejecución del forjado de planta baja que requería.
Por otra parte se optó por disponer los micropilotes de recalce inclinados, como alternativa a la
solución habitual de micropilotes verticales (figura 7). La solución de micropilotes inclinados
requería la disposición de un armado horizontal importante del encepado, que equilibrara los
esfuerzos horizontales debidos a la inclinación de los micropilotes, pero eliminaba la necesidad de
disponer una estructura metálica provisional que atravesara el muro existente, para recoger las
cargas verticales de éste y transferirlas al sistema de micropilotes.
Esta estructura provisional era necesaria en el caso de los micropilotes verticales, dispuestos a
una cierta separación del muro, y resultaba muy costosa al tener que atravesar un muro de
mampostería, difícil de perforar y atravesar. Se evitaba sin embargo con la alternativa de
micropilotes inclinados, que al poder aproximarse mucho más al muro existente, podían recibir
directamente las cargas verticales procedentes de éste, sin necesidad de disponer vigas o
elementos adicionales de reparto.
Figura 7. Opciones de micropilotaje con micropilotes rectos e inclinados.
La tipología general de recalce de muro planteada fue por lo tanto mediante encepados de 4 o 6
micropilotes inclinados 15° por debajo del muro, situados cada 4m aproximadamente (figura 8).
Esta solución general debía sin embargo ajustarse, en función de las aberturas de puertas
existentes en el muro en planta sótano y de las esquinas de encuentros de muros, en las que los
micropilotes inclinados podían llegar a cruzarse e interferir, por lo que se optó en estos casos por
una tipología de encepados de 4, 6 o 9 micropilotes verticales, ejecutados por fuera del muro.
Se debía ajustar así mismo en otros casos la inclinación de los micropilotes, a fin de evitar
posibles interferencias, especialmente con los pilotes de madera existentes, que aunque era
posible perforarlos disminuía mucho el rendimiento de ejecución, dificultando el proceso e
incrementando el coste.
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Finalmente, como se ha indicado anteriormente, había una serie de pilares de obra nueva que
requerían ser cimentados, por lo que era necesario en estos casos plantear encepados
combinados de recalce del muro existente y cimentación de los nuevos pilares.
Figura 8. Planta general de recalce y cimentación.
La ejecución del recalce se planteó mediante bataches de 4 metros aproximadamente,
disponiendo dos perfiles UPN, embebidos a ambos lados del muro existente, para recoger la
carga del muro de esa zona, por debajo del arco de descarga, y transmitirla a los micropilotes
(figura 9).
Por otra parte, al rebajarse la cota del forjado de sótano, era necesario recrecer el muro existente
hasta alcanzar la nueva cota. Dicho recalce se propuso realizar con hormigón armado.
Figura 9. Disposición de encepados cada 4 m, y perfiles UPN embebidos en muro.
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Los micropilotes considerados eran entubados de 200 mm de diámetro, con inyección repetitiva
selectiva (IRS), tubo de 127x9 mm y armado de 2 ϕ25, con una longitud variable de 9,5 a 14 m,
hasta empotrarse 3 m en el estrato de roca sana.
Para la elaboración del proyecto ejecutivo se consideraron los siguientes valores de cálculo (no
incluyen coeficientes de seguridad) procedentes del reconocimiento geológico-geotécnico
desarrollado por LURTEK en diciembre 2009-febrero 2010.
Resistencia por punta en roca caliza sana 30,00 Kg/cm2
Resistencia por fuste IRS Suelos aluviales (arenas, limos y gravas) 2,00 Kg/cm2
Roca caliza 8,75 Kg/cm2
Durante la ejecución de la obra se realizó una campaña de pruebas de carga de los micropilotes,
arrojando valores más favorables que los previstos inicialmente, lo que permitió ajustar
ligeramente las longitudes de empotramiento de los pilotes, y cambiar la inyección repetitiva
selectiva (IRS) prevista por inyección global única (IU).
Las figuras 10 y 11 muestran el proceso de fases constructivas considerado para la ejecución del
recalce, en el caso de la solución general de micropilotes inclinados, y la secuencia constructiva
del mismo.
La ejecución de las obras empezó en el año 2011, estando actualmente, el recalce y la
cimentación del edificio completamente ejecutados, y el resto de las intervenciones en la
estructura en ejecución.
Figura 10. Fases constructivas para la ejecución del recalce con micropilotes inclinados.
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Figura 11. Secuencia de fotografías de la ejecución de un encepado de micropilotes inclinados.
4. Conclusiones
El recalce de la cimentación existente de pilotes de madera de la antigua fábrica de tabacos de
San Sebastián se ha realizado mediante una solución no convencional de micropilotes inclinados.
La principal ventaja de esta tipología deriva de evitar la disposición del habitual sistema de vigas
metálicas provisionales que, atravesando los muros existentes recogen las cargas provenientes
de éstos y las transmiten al sistema de micropilotes. En el caso de muros de mampostería evitar
este sistema de vigas que atraviesan los muros existentes es muy significativo, al ser el corte y la
perforación de estos muros muy costoso y difícil de ejecutar. Los micropilotes inclinados, en
cambio, se pueden aproximar mucho más al muro existente, recibiendo directamente las cargas
verticales procedentes de éste. Requieren sin embargo disponer un armado horizontal significativo
en los encepados, que equilibre los esfuerzos horizontales derivados de la inclinación de los
micropilotes.
La solución finalmente realizada combinaba encepados de micropilotes inclinados bajo todos los
muros de mampostería existente, cada 4m aproximadamente, y encepados de micropilotes
verticales bajo las esquinas de encuentros entre muros. Todos los micropilotes son entubados, de
longitud variable hasta empotrarse en el estrato resistente de roca caliza.
