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UNA APORTACIÓN SOBRE EL USO DE ESTRUCTURAS DE PIEL COMO "MATERIAL"

PARA LA CREACIÓN DE INFRAESTRUCTURAS DE COHESIÓN MATERIAL, SOCIAL Y

TERRITORIAL; EL CASO DEL KISS BRIDGE Y EL MIRADOR DE LA PALMERA

Miguel Ángel Crespo Zaragoza

http://www.ua.es/

http://www.eltallerdigital.com/

Una aportación sobre el uso de estructuras de piel, el caso del Kiss Bridge y El Mirador de la Palmera

I

Universitat d'Alacant Universidad de Alicante

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR

UNA APORTACIÓN SOBRE EL USO DE ESTRUCTURAS DE PIEL COMO "MATERIAL" PARA LA CREACIÓN DE INFRAESTRUCTURAS DE

COHESIÓN MATERIAL, SOCIAL Y TERRITORIAL; EL CASO DEL KISS BRIDGE Y EL MIRADOR DE LA PALMERA

Miguel Ángel Crespo Zaragoza

Tesis presentada para aspirar al grado de

DOCTOR POR LA UNIVERSIDAD DE ALICANTE

INGENIERÍA DE MATERIALES, DEL AGUA Y DEL TERRENO

Dirigida por:

Dr. SALVADOR IVORRA CHORRO

Dr. JOAQUÍN ALVADO BAÑÓN


III

Tesis doctoral presentada por D. Miguel Ángel Crespo Zaragoza, en forma de

compendio de publicaciones, de acuerdo con lo establecido por el pleno de la

Comisión de Doctorado de 2 de Marzo de 2005 de la Universidad de Alicante,

para la obtención del grado de Doctor por la Universidad de Alicante bajo la

dirección de los doctores Salvador Ivorra Chorro y Joaquín Alvado Bañón

Alicante, Diciembre de 2015

Visto bueno de los Directores de la Tesis Doctoral

Fdo.: Dr. Salvador Ivorra Chorro

Fdo.: Dr. Joaquín Alvado Bañón

El doctorando

Fdo.: Dr. Miguel Ángel Crespo Zaragoza


V

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE FIGURAS..........................................................................................................................VII

ÍNDICE DE TABLAS.............................................................................................................................IX

AGRADECIMIENTOS...........................................................................................................................XI

RESUMEN.........................................................................................................................................XVII

PALABRAS CLAVE...........................................................................................................................XVII

I.- PARTE PRIMERA. SÍSITESIS GENERAL DE LA TESIS

1 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN .......................................................................................... 2

2 HIPÓTESIS .................................................................................................................................. 2

3 TRABAJOS PRESENTADOS: ...................................................................................................... 3

4 EVALUACIÓN DEL IMPACTO MATERIAL, SOCIAL Y TERRITORIAL DE LAS OBRAS CONSTRUIDAS ................................................................................................................................. 49

5 RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS Y CONCLUSIONES ............................................. 59

6 LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN FUTURAS. .................................................................................. 60

7 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................... 61

II.-PARTE SEGUNDA. COMPENDIO DE PUBLICACIONES

ARTÍCULO I

Salvador Ivorra, Joaquín Alvado, Miguel Angel Crespo (2014). A UNIQUE PRESTRESSED CONCRETE PEDESTRIAN BRIDGE IN SPAIN (2014) Structural Engineering International. Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering (IABSE), 24 (4):568-574.

ARTÍCULO II

Salvador Ivorra, Joaquín Alvado, Miguel Angel Crespo (2015). STEEL PEDESTRIAN BRIDGE TO PROTECT A UNIQUE TREE. Structural Engineering International. Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering (IABSE) 25(3):345-350


VII

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 INTERIOR CASA K CON LÁMINAS PLEGADAS BUSCANDO RESISTENCIA HORIZONTAL ............................................. 6 FIGURA 2 IMÁGENES EVOCADAS EN LA PLAZA DE EL PILAR DE LA HORADADA ...................................................................... 8 FIGURA 3 "DESESTRUCTURA" PROYECTADA EN LA PLAZA DE LA IGLESIA DE PILAR DE LA HORADADA .................................. 9 FIGURA 5 PÉNDOLAS TIPO NETWORK DEL TROJA BRIDGE EN PRAGA ................................................................................... 10 FIGURA 4 ESTRUCTURA PROPUESTA E IMAGEN FINALISTA DE ESTACIÓN DE EL POSTIGUET DEL TELEFÉRICO DE ALICANTE

....................................................................................................................................................................................... 10 FIGURA 6 IMÁNEGENES DE PROYECTO DE LA TORRE DE ELCHE ............................................................................................ 11 FIGURA 7 IMÁGENES DE PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL. TORRE DE ELCHE ............................................. 11 FIGURA 8 KILLESBERGTURM ................................................................................................................................................... 12 FIGURA 9 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DEL KISS BRIDGE ...................................................................................................... 14 FIGURA 10 EVOLUCIÓN POBLACIONAL DE PILAR DE LA HORADADA 1987-2013 ................................................................... 14 FIGURA 11 DISTRIBUCIÓN DE LA POBLACIÓN POR NÚCLEOS POBLACIONALES DE PILAR DE LA HORADADA ....................... 15 FIGURA 12 PIRÁMIDE DE POBLACIÓN PILAR DE LA HORADADA AÑO 2013 [6] ..................................................................... 15 FIGURA 13 EMPLAZAMIENTO DEL KISS BRIDGE EN SU ENTORNO LOCAL E INMEDIATO. ...................................................... 16 FIGURA 14 VISTAS DEL EMPLAZAMIENTO DEL KISS BRIDGE, PREVIAS A SU CONSTRUCCIÓN ............................................... 16 FIGURA 15KISS BRIDGE. (1) VISTA AÉREA OBLICUA, (2) Y (3) ZONA CENTRAL, (4) VISTA AGUAS ABAJO, (5) VISTA INFERIOR

....................................................................................................................................................................................... 18 FIGURA 16 KISS BRIDGE. PLANTA Y ALZADOS SECCIONADOS ................................................................................................ 19 FIGURA 17 KISS BRIDGE. SECCIONES DE LA ESTRUCTURA VOLADIZO (A) Y ESTRUCTURA Y (B) .......................................... 20 FIGURA 19 KISS BRIDGE. DEFINICIÓN GEOMÉTRICA DE LA CIMENTACIÓN ESTRUCTURA Y................................................... 22 FIGURA 18 KISS BRIDGE. DEFINICIÓN GEOMÉTRICA DE LA CIMENTACIÓN ESTRUCTURA VOLADIZO .................................... 22 FIGURA 20 MODELO DE ELEMENTOS FINITOS ....................................................................................................................... 23 FIGURA 21 KISS BRIDGE. MODELO DE ELEMENTOS FINITOS, (1) DETALLE PILAR METÁLICO. (2) DETALLE FINAL UNIÓN

ÁBACO-PILAR, VISTA LATERAL , (3) RIGIDIZADORES EN UNIÓN ÁBACO PILAR. ............................................................. 23 FIGURA 22 KISS BRIDGE. TENDONES DE POSTENSADO. (1) TRAZADO DE CÁLCULO; (2) FUERZAS DE TESADO TRAS

PÉRDIDAS ....................................................................................................................................................................... 24 FIGURA 23 MÉTODO DE ARMADO Y COMPROBACIÓN DE ELEMENTOS LÁMINA SUJETOS A ESFUERZOS GENERALES ......... 25 FIGURA 24 KISS BRIDGE. DEFINICIÓN GEOMÉTRICA DE ÁBACO METÁLICO PARA LA RESISTENCIA DEL PUNZONAMIENTO EN

LA CONFLUENCIA ENTRE LA Y ........................................................................................................................................ 26 FIGURA 25 KISS BRIDGE. POSICIÓN Y MODELOS DE ELEMENTOS FINITOS DE CÁLCULO DEL ÁBACO METÁLICO. MOSTRADAS

LAS TENSIONES DE VON MISES (MPA) ........................................................................................................................... 27 FIGURA 26 KISS BRIDGE. PLANTA LLEGADA ESTRIBO ESTRUCTURA VOLADIZO, VER PLANTA DE CIMENTACIÓN

ESTRUCTURA VOLADIZO (1) ........................................................................................................................................... 28 FIGURA 27 KISS BRIDGE. IMAGENES DE LA CONSTRUCCIÓN ESTRUCTURA VOLADIZO ......................................................... 29 FIGURA 28 KISS BRIDGE. CONSTRUCCIÓN ESTRUCTURA Y ..................................................................................................... 30 FIGURA 29 KISS BRIDGE. PREVISIÓN DE FLECHAS TRAS 30 MESES. ESTRUCTURA VOLADIZO ................................................ 30 FIGURA 31 KISS BRIDGE. ALTERNANCIAS DE CARGA. (C) CARGAS USADAS (1) ESTRUCTURA VOLADIZO; (2) ESTRUCTURA Y

....................................................................................................................................................................................... 31 FIGURA 30 PUNTOS INSTRUMENTADOS ................................................................................................................................ 31 FIGURA 32 KISS BRIDGE. COMPARADORES PARA MEDICIÓN DE CORRIMIENTOS VERTICALES-CARGA CON SACOS

TERREROS ....................................................................................................................................................................... 32 FIGURA 33 (1) KISS BRIDGE. PRUEBA DINÁMICA. CARRO DE CARGA Y (2) DIRECCIÓN DE CIRCULACIÓN DURANTE LA

PRUEBA .......................................................................................................................................................................... 33 FIGURA 34 KISS BRIDGE. PRUEBA DE CARGA DINÁMICA. POSICIONES INSTRUMENTADAS .................................................. 33 FIGURA 35 KISS BRIDGE. (1) ACELEOROGRAMA EN A2 CAMINANDO RÁPIDO; (2) ACELEROGRAMA POSICIÓN A2

RESONANCIA; (3) IDENTIFICACIÓN DE FRECUENCIA PRINCIPAL CON FFT. .................................................................... 34 FIGURA 36 KISS BRIDGE. DETALLE FISURAS JUNTO A ESTRIBO ESTRUCTURA Y ..................................................................... 36 FIGURA 37 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DE EL MIRADOR DE LA PALMERA .......................................................................... 37 FIGURA 38 EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN DE DERECHO DE DAYA VIEJA [20] ...................................................................... 37 FIGURA 39 PIRÁMIDE POBLACIONAL DE DAYA VIEJA[20] ...................................................................................................... 38 FIGURA 40 POBLACIÓN DE DAYA VIEJA POR NACIONALIDAD [20] ......................................................................................... 38 FIGURA 41 DAYA VIEJA. PAISAJES CIRCUNDANTES. (1) INVIERNO-(2) PRIMAVERA- (3) VERANO- (4) OTOÑO ...................... 39 FIGURA 42 SISTEMAS DE SUJECIÓN EN PALMERAS DE VARIOS BRAZOS ................................................................................ 40 FIGURA 43 MIRADOR DE LA PALMERA. VISTA ESTE DEL PROYECTO ...................................................................................... 41


VIII

FIGURA 44 MIRADOR DE LA PALMERA. PLANTA, VISTAS Y DETALLES PILARES Y ALZADO LATERAL ...................................... 42 FIGURA 45 MIRADOR DE LA PALMERA. MODELO ESTRUCTURAL DEL SISTEMA PRIMARIO, Y MÉNSULAS DE CUELGUE DE

PASARELA ...................................................................................................................................................................... 44 FIGURA 46 MIRADOR DE LA PALMERA. TOMOGRAFÍA DEL SUBSUELO CON DETECCIÓN DEL SISTEMA RADICULAR DE LA

PALMERA ....................................................................................................................................................................... 44 FIGURA 47 MIRADOR DE LA PALMERA. DETALLES ESTRUCTURALES DE LA PASARELA Y SU UNIÓN A CIMENTACIÓN. ......... 45 FIGURA 48 MIRADOR DE LA PALMERA. MODELO DE ELEMENTOS FINITOS DE CÁLCULO ..................................................... 46 FIGURA 49 MIRADOR DE LA PALMERA. FORMA MODAL 2. VISTA CENITAL........................................................................... 47 FIGURA 50 MIRADOR DE LA PALMERA. IMÁGENES FINALISTAS DE LA OBRA ........................................................................ 48 FIGURA 51 GRÁFICO DE VALORACIÓN DE IMPACTOS DE EL PUENTE DEL BESO, EVALUADO POR RESIDENTES EN PILAR DE

LA HORADADA ............................................................................................................................................................... 51 FIGURA 52 GRÁFICO RESUMEN DE VALORACIÓN DE IMPACTOS DE EL KISS BRIDGE, EVALUADO POR RESIDENTES EN PILAR

DE LA HORADADA .......................................................................................................................................................... 51 FIGURA 53 GRÁFICO DE VALORACIÓN DE IMPACTOS DE EL MIRADOR DE LA PALMERA, EVALUADO POR RESIDENTES EN

DAYA VIEJA .................................................................................................................................................................... 55 FIGURA 54 GRÁFICO RESUMEN DE VALORACIÓN DE IMPACTOS DE EL MIRADOR DE LA PALMERA, EVALUADO POR

RESIDENTES EN DAYA VIEJA .......................................................................................................................................... 55


IX

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1 KISS BRIDGE. VALORES ESPERADOS Y MEDIDOS PARA CARGA COMPLETA EN AMBAS ESTRUCTURAS, VALORES EN MM ................................................................................................................................................................................ 32

TABLA 2 MIRADOR DE LA PALMERA. PERIODOS Y FRECUENCIAS DE VIBRACIÓN DE LA ESTRUCTURA ................................. 47 TABLA 3 KISS BRIDGE. EXPLOTACIÓN ESTADÍSTICA DE ENCUESTAS A RESIDENTES EN PILAR DE LA HORADADA ................. 50 TABLA 4 KISS BRIDGE. RESUMEN DE EXPLOTACIÓN ESTADÍSTICA DE ENCUESTAS A RESIDENTES EN PILAR DE LA

HORADADA .................................................................................................................................................................... 50 TABLA 5 EL MIRADOR DE LA PALMERA. EXPLOTACIÓN ESTADÍSTICA DE ENCUESTAS A RESIDENTES EN DAYA VIEJA .......... 54 TABLA 6 EL MIRADOR DE LA PALMERA. RESUMEN DE EXPLOTACIÓN ESTADÍSTICA DE ENCUESTAS A RESIDENTES EN DAYA

VIEJA............................................................................................................................................................................... 54


XI

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar agradezco a mis tutores, los doctores Salvador Ivorra Chorro y Joaquín Alvado

Bañón, su ayuda, su guía y su empuje. Indudablemente sin ellos ni las obras que son la base de las

publicaciones objeto de esta tesis, ni esta tesis en sí, hubieran sido posibles.

He de agradecer a los ayuntamientos de Pilar de la Horadada y Daya vieja y sus alcaldes Ignacio

Ramos y Rafael Vives la confianza depositada en nosotros para concebir las obras cuya

materialización ha dado origen a la presente tesis.

Agradezco también a la Consellería de Infraestructuras la financiación de la obra del Kiss Bridge

Igualmente debo agradecer a la Diputación de Alicante la financiación de las obras de El Mirador de

la Palmera

Transmito también desde aquí mi agradecimiento a ACHE y a FIB por el reconocimiento al Kiss

Bridge, y por la creación y transmisión de conocimiento que ellos lideran

Quedo agradecido a IABSE por su apoyo con las publicaciones base de la tesis, especialmente a la

editora de Structural Engineering International, Brindarica Bosé y a los revisores de los artículos.

Por último agradezco a mis compañeros de trabajo su comprensión y su ayuda.


XIII

A mis hijos Aitana y Daniel

A mi esposa Neli

A mis padres y hermanos


XV

Algunas de nuestras obras serán centenarias, incluso

memorables, pero no hay que engañarse, lo perdurable es la obra

de los poetas

José Antonio Fernández Ordóñez


XVII

RESUMEN

La presente tesis muestra el trabajo realizado durante los últimos diez años en la

concepción de estructuras de singulares tanto para infraestructuras de obra civil

como para obras de arquitectura.

Estas estructuras se han concebido la mayor parte de las veces por equipos

pluridisciplinares en los que los conocimientos de los integrantes de los equipos de

trabajo han sumado con el objetivo común del proyecto redactado.

Las estructuras estudiadas en la tesis tienen la característica común de

configurarse en forma de pieles, que son a su vez estructura y forma de los objetos

construidos.

A lo largo del documento de síntesis, y en los artículos que forman el compendio de

publicaciones, se explican; los planteamientos proyectuales, las condiciones de

contorno impuestas de forma objetiva y también los impuestos de forma subjetiva,

el proceso de diseño y análisis de las estructuras, las mediciones y observaciones

de comportamiento que se realizaron, y el análisis del impacto en lo material y lo

inmaterial de las ciudades en las que se han implantado.

También se presentan las conclusiones obtenidas tras los trabajos realizados tanto

en cuanto a la concepción y análisis de las estructuras, como en lo referente al

impacto positivo que su creación ha producido.

Finalmente se indican las líneas de investigación que pueden seguir el camino

marcado por el trabajo desarrollado en esta tesis.

PALABRAS CLAVE

Estucturas de piel, elementos finitos, procedimientos de armado, láminas de

hormigón, estructuras espaciales, impacto positivo

Primera parte. Síntesis

1

PRIMERA PARTE. ÍNDICE

1 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ...................................................................................................... 2

2 HIPÓTESIS ........................................................................................................................................... 2

3 TRABAJOS PRESENTADOS: .................................................................................................................. 3

3.1 Antecedentes fundamentales y trabajos previos ................................................................................................. 3 3.1.1 Introducción ............................................................................................................................................................ 3 3.1.2 Cohesión material social y territorial a través del espacio construido. Espacio público multifuncional. ............... 4 3.1.3 Uso de los materiales en su condición formal estructural. ..................................................................................... 4 3.1.4 Relación entre naturaleza y forma estructural. ...................................................................................................... 6 3.1.5 Antecedentes directos ............................................................................................................................................ 7

3.2 Trabajos publicados ........................................................................................................................................... 14 3.2.1 Kiss Bridge ............................................................................................................................................................. 14 3.2.2 El mirador de la Palmera ....................................................................................................................................... 37

4 EVALUACIÓN DEL IMPACTO MATERIAL, SOCIAL Y TERRITORIAL DE LAS OBRAS CONSTRUIDAS......... 49

4.1 Evaluación mediante encuestas ......................................................................................................................... 49 4.1.1 Investigación sobre el Kiss Bridge ......................................................................................................................... 50 4.1.2 Investigación sobre El Mirador de la Palmera ....................................................................................................... 54 4.1.3 Conclusiones sobre el impacto medido mediante encuestas a la población y los responsables muncipales ...... 56

4.2 Repercusión de las obras en los medios de comunicación generalistas y especializados .................................... 57 4.2.1 Kiss bridge ............................................................................................................................................................. 57 4.2.2 El mirador de la Palmera ....................................................................................................................................... 58

5 RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS Y CONCLUSIONES .............................................................. 59

5.1 C.- Conclusiones del proceso de diseño y análisis estructural ............................................................................. 59

5.2 D.- Conclusiones sobre el impacto material, social y territorial .......................................................................... 60

6 LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN FUTURAS. ............................................................................................... 60

7 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 61


2

1 Objetivos de la investigación

Estudiar la utilización de estructuras singulares con la rigidez distribuida en la piel, para la creación de espacios singulares que cambien la morfología de los lugares de implantación desde el punto de vista de la percepción del sitio por parte de los usuarios.

En los objetos sostenidos mediante pieles estructurales, la propia estructura es el borde construido y por lo tanto el borde formal y material del mismo. La estructura adquiere la responsabilidad estructural y también la formal, de modo que la expresividad de la obra se confía a la propia estructura y la libertad creativa queda condicionada a su viabilidad como elemento resistente principal.

Esta pretendida expresividad de los objetos creados es la base de la segunda premisa de la investigación, que es la creación de entidades formales capaces de:

Modificar la percepción del lugar

Ampliar la interactuación de los usuarios con lo construido, pasando desde lo meramente

funcional a lo intelectual-emocional

Aumentar la interactuación social alrededor de ellos

generar atracción de actividades potenciando todos los anteriores objetivos desde el punto

de vista de la simbiosis ciudad versus lugar-objeto.

El grado de conocimiento de los materiales de construcción, las técnicas de análisis disponibles actualmente, y la generalización de nuevos materiales o la mejora de los tradicionales, permite aumentar la libertad de diseño y por lo tanto la capacidad de adoptar formas alejadas de lo convencional que permitan un mayor grado de expresividad de la propia estructura.

Con estas premisas se han investigado formas y materiales aptos para materializar diversos objetos construidos.

Fruto de estos trabajos se han materializando varias estructuras que cumplen con las premisas de partida. Para ello se han utilizando materiales y medios de análisis encaminados a su diseño y su posterior materialización.

Dos de estos objetos han sido la base de los artículos que dan sustancia a esta Tesis Doctoral, de modo que como objetivo final y concreto se ha establecido también la materialización de estas dos obras:

El Kiss Bridge de Pilar de la Horadada

El Mirador de la Palmera de Daya Vieja"

2 Hipótesis

Las hipótesis de partida para la investigación son complejas y extensas debido a la amplitud del tema tratado y a las pretensiones limitadas a la obtención de resultados concretos que encajen en los objetivos, es decir la viabilidad de las obras construidas.

De este modo resultan las hipótesis generales siguientes:

Resulta viable la creación de estructuras ligeras o pesadas mediante estructuras resistentes distribuidas en las superficies que conforman sus bordes estructurales y formales.

La rigidez-masa de estas estructuras es adecuada para su uso en luces estructurales cortas y medias con comportamiento dinámico satisfactorio.


3

La implantación de estos objetos-estructuras tiene capacidad de generación de dinámicas positivas en los puntos de implantación:

o Mejorando la percepción del lugar o Diversificando los usos de la estructura más allá de su función obvia o Creando dinámicas sociales y económicas positivas que potencian la actividad

ciudadana en el entorno o Servir de hito identificativo del lugar y de la población

Como hipótesis concretas se pueden citar las siguientes en cuanto a los medios de análisis y diseño estructural empleados:

El análisis en régimen elástico de segundo orden geométrico es suficiente para las estructuras proyectadas en las que se producen deformaciones de importancia, cuando la estructura no es sensible a los movimientos impuestos por la reología.

En análisis no lineal evolutivo y no lineal con consideración de los fenómenos de retracción-fluencia es adecuado para el análisis de esfuerzos en caso contrario

El armado por el método multicapa con consideración de régimen no fisurado y fisurado es adecuado para el armado en ELU de elementos finitos tipo lámina

El análisis lineal con la consideración de la interación terreno-estructura es suficiente para la obtención de las características dinámicas de las estructuras así diseñadas

En las regiones D, donde las hipótesis de los elementos viga y lámina gruesa no son aplicables, por geometría o por la composición material de la estructura, son aplicables y suficientes los teoremas de límite superior e inferior para su diseño seguro.

El análisis en teoría clásica, con consideración de la fisuración de los elementos lámina en la dirección de las tracciones máximas obtenidas mediante los modelos elementos finitos, es suficientemente precisa para la estimación de las aperturas de fisura, siendo viable la automatización de su análisis mediante un algoritmo programado, salvo en las regiones D.

Las incertidumbres de construcción quedan razonablemente cubiertas por las técnicas usadas y los coeficientes de seguridad convencionales utilizados

3 Trabajos presentados:

En el presente punto se exponen:

Los antecedentes fundamentales y los trabajos previos a los que finalmente se han publicado en revistas indexadas

o Antecedentes fundamentales; obras o proyectos de otros autores con base teórica y o formal similar a las obras presentadas.

o Trabajos previos; propuestas y estudios realizados en la misma línea conceptual. Trabajos previos.

El proceso de concepción, diseño, cálculo y pruebas realizadas en las estructuras objeto de las publicaciones que son la base esta tesis por compendio

3.1 Antecedentes fundamentales y trabajos previos

3.1.1 Introducción

El trabajo de creación de infraestructuras innovadoras e investigativas es orientado en función de premisas que, sin prefijar técnica, material o forma, sí moldean los objetivos y por lo tanto los mecanismos creativos y los criterios formales que a su vez participan del génesis de los objetos construidos.


4

Las ideas y premisas que han orientado y en cierto modo condicionado desde la intención, las estructuras que son la base de esta tesis se exponen seguidamente.

3.1.2 Cohesión material social y territorial a través del espacio construido. Espacio público multifuncional.

Los impactos generados por las infraestructuras en escalas urbanas son fuertes y pueden ser positivos o, también en muchos casos, negativos. Negativos al condicionar e imposibilitar el reacondicionamiento de las estructuras urbanas y territoriales en las que se inscriben. En la actualidad palabras como eco-eficiencia y desarrollo sostenible forman parte del diccionario contemporáneo de actuación, que fortalece la integración de las mismas en los entornos sobre las que son demandadas.

"Utilitarian intrusions which often result in disturbed landscapes, defaced retrofitted buildings and the erasure of nature that we have come to accept as the everyday urban and regional landscape are actually opportunities. Designers can generate meaningful new architecture, urban and regional forms by integrating the works of estranged disciplines of architecture, civil and structural engineering, landscape architecture and biology."[1]

Con las palabras anteriores Gary Strang señala con naturalidad y precisión la base filosófica de los trabajos realizados para esta tesis, señalando que las actuaciones humanas que vienen a desvirtuar el continuo natural por otro artificial, muchas veces desconexo e impersonal, proporcionan la oportunidad de crear espacios únicos llamados a integrar los tejidos urbanos y sociales de la ciudad. Esto favorece el denominado desarrollo sostenible, entendiendo por tal no el que tiene coste nulo, sino el que maximiza la inversión aprovechando las sinergias territoriales y sociales.

El desarrollo sostenible, en los artículos presentados, se potencia al determinar que el funcionamiento de estas propuestas actúe de forma armónica, a lo largo del tiempo y el espacio, en los territorios sobre los que se actúa.

La eco-eficiencia, basada en crear bienes y servicios utilizando menos recursos y creando menos basura y polución [2] la perseguimos al relacionar los diseños con la naturaleza y buscar, a través del material, un uso condicionado y reducido de los recursos.

Las infraestructuras explicadas en los artículos tienen características comunes en lo relativo a su concepción más íntima y singular, la adaptación del objeto a su ubicación y poli-función.

Nacen de una mirada atenta sobre el territorio donde se inscriben y están totalmente concebidas para cumplir la función principal prevista y para aprovechar las sinergias que el entorno, entendido como la conjunción del espacio físico y social, permite.

Son en este sentido objetos únicos que no se pueden repetir en lo material en otros sitios. Sin embargo, sí es repetible el proceso creativo del que surgen.

Es decir, estos objetos pueden multiplicarse en su concepción esencial, sin embargo no es probable que lo hagan en su concepción formal.

Por todo ello son infraestructuras singulares que responden estrictamente a las condiciones territoriales sobre las que nacen y se proyectan.

3.1.3 Uso de los materiales en su condición formal estructural.

En los elementos descritos en los artículos se busca la ligereza a través de la forma y del uso condicionado del material.

El acero pasa a formar parte de las pieles estructurales planteadas convenientemente ordenado (incluso en estructuras no canónicas) en elementos superficiales en capas simples o compuestas.

Las mallas tesas como elementos lineales entrelazados con ordenación superficial.

El hormigón se ha usado en forma de elementos superficiales para formar parte las pieles estructurales proyectadas.


5

A pesar de las evidentes diferencias formales y materiales, el funcionamiento como estructura resistente puede ser entendido con los mismos conceptos cuando aplicamos los procesos de dimensionamiento descritos en el artículo "A Unique pedestrian Bridge in Spain" sobre el Kiss Bridge.

En este caso el modelo multicapa planteado se resuelve mediante el equilibrio entre acciones y resistencias, ordenadas en forma de celosías planas. Algo planteado y en vías de ser "materializado" intelectualmente por Javier Rui-Wamba [3]

El Mirador de la Palmera y las estructuras construidas en la calle y plaza en Pilar de la Horadada (posteriormente descritos) nacen con la premisa de proponer su forma como redes espaciales, al usar el acero como material estructural. Las redes espaciales surgen de los estudios formales previos realizados en proyectos como el teleférico del Castillo Santa Bárbara en Alicante, las torres del viento en Benidorm y el mirador sobre el Palmeral en Elche. En todos ellos se proponen estructuras en red espaciales que deshagan la presencia física de grandes vigas o barras y, mediante su descomposición espacial resuelvan estructuras ligeras.

Este "desmenuzamiento" de los sistemas primarios en una ordenación en forma de piel estructural está presente en todos los proyectos aquí referidos y, especialmente, en los que han dado lugar a los proyectos que han sido base de las publicaciones origen de esta tesis por compendio.

Así pues (ver apartado siguiente):

En la Torre del Palmeral de Elche, el movimiento en cabeza se coarta con la introducción de una piel tensada, que actúa a tracción impidiendo el movimiento horizontal de la estructura superior

La piel del teleférico del Castillo de Santa Bárbara es la estructura que resistente, sólo ayudada por el apoyo mutuo con la pasarela interior.

La estructura de la Plaza de la Iglesia en Pilar de la Horadada es una estructura de piel. Además es una piel informal. Su concepción estructural se basa en la formalización azarosa de una turbulencia.

Finalmente:

El Kiss Bridge o Puente del Beso propone una estructura laminar en la que los sucesivos plegados refuerzan su condición de ligereza y esbeltez.

El arquitecto Félix Candela y los ingenieros Eladio Dieste y Eduardo Torroja fueron pioneros en el uso del hormigón como estructura laminar, estudiando su singularidad a través de la forma y su respuesta a las cargas a las que estaban sometidos sus diseños. El uso de formas parabólicas e hiperbólicas permitía grandes luces con un mínimo consumo de material. Las estructuras respondían a su forma y no a su masa obteniendo construcciones livianas usando un mínimo de material pesado, como es el hormigón armado.

La propuesta de estructura para el puente del beso nace a partir del desarrollo estructural de obras anteriores, como el diseño de la Casa F (Garden House). La resistencia a acciones horizontales, al pensar el proyecto como una estructura natural de pilares livianos (metálicos) y grandes losas irregulares de hormigón, se resolvieron al plegar estás losas fuertemente para buscar la cimentación y evitar movimientos estructurales en los ejes X e Y. El plegado, además, permitió encontrar relaciones directas entre la naturaleza del jardín y las estructuras construidas de acero y hormigón.


6

Figura 1 Interior casa K con láminas plegadas buscando resistencia horizontal

Este plegado y la búsqueda de formas simples llevaron a plantear maquetas y diseños en tres dimensiones para resolver las formas planteadas en la pasarela. El trabajo con hormigón auto-compactante de alta resistencia permitió adoptar formas simples aunque irregulares de manera sencilla, confiando su materialización al diseño de cimbras y encofrados, y su buen funcionamiento al diseño cuidado de las formas de armado y postensado.

El Mirador de la Palmera se proyecta en torno a una estructura tubular espacial en forma de cilindro, de la que van prendiéndose los soportes en forma de ménsulas que dan apoyo al camino elevado, a su vez soportado por la conjunción de estructuras planas trianguladas. Este sistema estructural se soporta a sí mismo y las cargas de uso, además de sujetar a la palmera de seis brazos evitando el riesgo de su colapso.

3.1.4 Relación entre naturaleza y forma estructural.

En este apartado, me referiré a las investigaciones desarrolladas en torno a la forma estructural y la búsqueda de relaciones en las formas de crecimiento y las estructuras de la naturaleza.

Como base, quiero mencionar el conocimiento directo del trabajo experimental que el arquitecto Toyo Ito desarrolló en el Parque de relajación de Torrevieja en Alicante. En este proyecto la experimentación con las formas naturales es entendida como fuente de conocimiento y como la necesidad de crear nuevas condiciones en el desarrollo del proyecto. En las conversaciones del proyecto, Toyo Ito se refería a la estructura mostrándonos el esqueleto de un pez abisal, la referencia entre la naturaleza y los sistemas constructivos estuvieron en todo momento sobre la mesa y sirvieron de modelo en las sucesivas modificaciones en el curso de los procesos de diseño y cálculo. Durante la experimentación estructural, como define Masahiro Ikeda, ingeniero estructural del proyecto, la geometría clave del proyecto fue la «espiral».

La estructura fue tomando forma en una doble cáscara de madera de 70 mm de espesor sostenida por presión entre el interior y el exterior de la estructura metálica. Cinco espirales metálicas flotantes sustentadas sobre muros de hormigón se cubren con listones y contrachapados de madera, sosteniendo una plataforma colgante en su interior. Las espirales se resuelven con redondo macizo de acero de 6 centímetros de diámetro, el redondo se curvó y giró para adaptarse a la forma de la membrana exterior.

El hecho de que la plataforma del suelo se sustente directamente sobre la membrana dota a la piel estructural de estabilidad, a la vez que produce una sensación de estar flotando dentro del espacio interior de las construcciones.


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Además de los detalles, el estudio de los comportamientos fueron llevados a cabo en taller con la construcción de un modelo en escala 1:1 de un trozo de la concha. En el modelo 1:1 se experimentó con una doble sección de 3.5 m, en la que se estudiaron las posibilidades de construcción y de materialización de los detalles planteados en dibujo y se puso en carga en el modelo estructural. En ese momento fue cuando se modelaron las condiciones reales, que resultaron imposibles de establecer en el momento en el dibujo de ordenador, por motivos técnicos o de otra índole. La estructura es flexible en referencia a las estructuras creadas por la naturaleza. Grado de experimentalidad conceptual y formal que Toyo Ito describe de la siguiente manera: «La naturaleza para mí tiene más importancia que la propia presencia arquitectónica. En este sentido, tampoco sería correcto afirmar que busco la armonía con la naturaleza porque lo que hago es buscar la propia naturaleza, y en ella incluso la arquitectura puede desaparecer. Por ejemplo, el agua, el viento o el aire son cosas que fluyen, que se mueven. Y esto es lo que me interesa, esta relación que se establece entre estas cosas que fluyen y la arquitectura. Por ejemplo, si pongo una estaca en el agua, la gente puede pensar que la arquitectura es la estaca, el palo. Y no es así. Para mí lo que cuenta son los remolinos que origina en el agua, su reflejo... todo. Es el conjunto lo que considero arquitectura».

Del conocimiento específico de este trabajo y de sus sistemas de investigación desarrollados aprendimos, que con el avance de la ciencia y de la técnica, la esfera del experimento arquitectónico estructural se puede ampliar, los fenómenos estructurales simulados en los ordenadores recrean, artificialmente, las condiciones necesarias que pueden ser fijadas en el cada vez más complejo mundo material.

Este conocimiento específico permite investigar sobre formas complejas, la espiroidal en Daya Vieja o las estructuras plegadas del puente peatonal de Pilar de la horadada.

La estructura espiroidal en el proyecto del mirador de la palmera se refiere a estructuras de crecimiento y a formas naturales. En la espiral, las sucesivas vueltas aumentan en anchura, en proporción constante e invariable. En el proyecto de Daya Vieja se diseñaron tres espirales tridimensionales en las que sus bordes exteriores describen una curva, que es siempre igual a sí misma. La geometría y el crecimiento tridimensional permiten resolver una forma compleja estructural del proyecto desde la naturaleza como ejemplo de diseño.

La aplicación de la experimentación estructural en el proyecto del “Kiss Bridge” o Puente del Beso nace desde la idea del plegado. Determinadas estructuras naturales como las pieles de determinados insectos o anfibios se pliegan sobre si mismas para adquirir dureza y resistencia. El efecto de plegado nos permitió desarrollas con mínimas secciones grandes resistencias. Este trabajo mecánico surgió desde los primeros bocetos al entender que la ligereza del proyecto la podíamos encontrar en la ausencia de masa y en la sección constructiva. La mayor parte del proceso de diseño, debido a estos condicionantes, se empleó en el dibujo, diseño y prueba de diversas secciones plegadas y su resistencia empírica en modelos generados por ordenador.

Seguidamente se repasan tanto las obras construidas como los trabajos previos que ayudaron a concebirlas utilizando los conceptos y estrategias descritas. La descripción de las obras construidas, objeto de las publicaciones, es sólo conceptual dado que en las propias publicaciones son expuestas con la profundidad debida.

3.1.5 Antecedentes directos

3.1.5.1 La Calle Mayor y Plaza de la Iglesia en Pilar de la Horadada (Promenade 1K)

La Calle Mayor y Plaza de la Iglesia en Pilar de la Horadada (Promenade 1K) busca, con su diseño y construcción, restablecer el diálogo entre los pueblos del Levante español cercanos a la costa y sus desarrollos turísticos. Muchos pueblos levantinos nacieron alrededor de la huerta, de su producción y comercialización. Con la introducción del turismo en la mitad del siglo pasado aparecieron nuevas actuaciones sobre el territorio vinculadas a la costa y desligadas de los pueblos consolidados. La relación de estos nuevos asentamientos costeros con los ya construido ha sido poco desarrollado urbanísticamente y ha generado problemas territoriales de difícil resolución.


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Este proyecto, se dirige a reconstruir y facilitar estas relaciones. La calle y plaza construyen una nueva manera de pasear e interpretar el territorio sobre el que se asienta. El espacio público es el lugar en el que relacionarse, cohabitar y fortalecer nexos y uniones con los sistemas productivos y comerciales del entorno que reconstruye.

En este proyecto se diseñó un objeto-estructura icónico utilizado para representar la relación entre el Pueblo y su costa, siendo la representación moderna de El Pilar, objeto fundacional del pueblo.

Se concibe a través de la materialización de una imagen congelada del vuelo de unas aves en la costa, en forma de espiral.

Figura 2 imágenes evocadas en la plaza de El Pilar de la Horadada


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Figura 3 "Desestructura" proyectada en la plaza de la iglesia de Pilar de la Horadada

En la situación natural el aire sustenta y el objeto son las aves, en la representación metafórica, el aire se condensa en forma de estructura de piel (irregular y caótica) que sustenta objetos que "vuelan".

La forma construida es consecuencia de concepción formal del objeto y de las posibilidades de materialización de una estructura totalmente irregular.

La estructura se concibió para soportar su peso y las acciones de viento, así como el peso de personas que eventualmente pudieran escalar la estructura.

La estructura resultó ser especialmente flexible frente a las cargas laterales, debido a su concepción no libre de formalismo estructural. Se analizó mediante un modelo no lineal geométrico con grandes deformaciones

3.1.5.2 Teleférico de Alicante. Concepción de la estructura de las estaciones

Para el teleférico de Alicante, a nivel conceptual, se desarrolló una estructura formada por una piel tubular entrelazada que sostiene, y es a su vez rigidizada y sostenida, por la pasarela de acceso.

La estructura de piel se concibe mediante la superposición de 4 espirales, dos espirales de paso distinto arrolladas en el mismo sentido, y sus simétricas.

Estas espirales proporcionan la rigidez y resistencia tanto en sentido anular como longitudinal de cortadura flexión y torsión.


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Esta piel estructura queda recubierta por una piel formal que la matiza pero no oculta, preservando en este gesto la responsabilidad expresiva de la propia estructura tanto hacia el interior como hacia el exterior

Esta estructura en su concepción se relaciona directamente con las correspondientes a las del parque de relajación de Torrevieja concebidas por Toyo Ito y resueltas estructuralmente por Masahiro Ikeda.

Con esta concepción, el propio objeto construido se convierte en puerta de entrada a la experiencia del teleférico, y en paisaje construido capaz, por sí mismo de interactuar con el entorno en la relación simbiótica entre objeto y ciudad, que es una de las bases de este trabajo.

3.1.5.3 La torre Mirador de El Palmeral de Elche.

Se estudió la siguiente propuesta para la construcción de una torre museo mirador en Elche. Este estudio motivó posteriormente la convocatoria de un concurso internacional para el proyecto de una estructura singular relacionada con el Palmeral de Elche

La estructura estudiada en la línea argumental de esta tesis consiste en un núcleo básicamente comprimido rodeado de una piel estructural multitesada similar a las mallas utilizadas en los puentes arco con sistema "Network".

Figura 5 Péndolas tipo Network del Troja Bridge en Praga

Figura 4 Estructura propuesta e imagen finalista de estación de El Postiguet del Teleférico de Alicante


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Si bien conceptualmente las mallas tesadas en la piel de la torre de Elche son similares a las utilizadas en estos puentes arco, el funcionamiento en el caso de la torre es más sensible a las variaciones dimensionales de los elementos por efectos térmicos, dado que lo sostenido se deforma básicamente por flexión en el caso de un puente, y por axil en el caso de una torre.

Es por lo tanto crucial en el caso de la torre el tratamiento adecuado de este fenómeno.

Figura 6 Imánegenes de proyecto de la torre de Elche

Figura 7 Imágenes de principio de funcionamiento estructural. Torre de Elche

La estructura propuesta tiene una tipología similar a la del Killesbergturm de SBP, cuya imagen aparece abajo.


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Figura 8 Killesbergturm

Se trata de una torre mirador con un soporte tubular central, 5 niveles de piso rígidos, conectados por tramos colgantes de escaleras y una "tela superficial" a modo de piel tensada que marca el funcionamiento del conjunto al unirse en la zona superior del pilón y a la cimentación anular.

Esta piel se proyectó con diámetro ascendente desde los pisos superiores al inferior y la unión con el punto fijo que supone la cimentación, confiando la función de resistir la cortadura a estos niveles a la propia piel.

Al igual que en la propuesta torre de Elche, la interacción de la piel con las plantas piso favorece el comportamiento estructural por la coacción que supone al giro del mismo, y por lo tanto al giro a esta altura del propio pilar central. De esta manera la deformación es mixta entre la correspondiente a una viga y la correspondiente a un modelo de edificio simple tal y como se concibe en dinámica estructural, caso en el que el giro a nivel de los pisos deja de ser una variable por ser lo suficientemente pequeño para ser despreciado.

En el caso de este tipo de estructuras, como el killesbergturm o la torre de Elche, el comportamiento ideal mencionado es más real o menos en función de la combinación de las rigideces de flexión del núcleo, de las plantas piso y de la rigidez de la malla tesa exterior.

En el caso de la torre de Elche la propuesta pasa por deshacer la integridad del núcleo central del Killesbergturm pasando a estar formado 12 pilares, a su vez formados por celosías espaciales.

Un problema a resolver en este tipo de estructura con la piel tesada, es el compromiso existente entre la tensión de tesado, que induce compresiones en el núcleo con la necesidad de un tesado lo suficientemente enérgico para evitar la pérdida de tensión (con la consiguiente pérdida de rigidez) debido a los movimientos impuestos.

Hay al menos tres caminos para el diseño:

Ajustar el tesado a lo mínimo necesario para asegurar el tesado en servicio (control de tesado y de las temperaturas de montaje). Esta solución se favorece cuando se pueden esperar comportamientos térmicos similares en las distintas partes de la estructura, especialmente núcleo y malla tesa exterior.

Si por el contrario se espera que el núcleo tenga una mayor estabilidad térmica puede resultar favorable la utilización de materiales en la malla con coeficientes de dilatación reducidos. Es este caso se estudió la utilización de cables pultrusionados de fibra de carbono y exposi, ya utlizados con éxito en estructuras como el Stork Bridge en Suiza o el Verdasio Bridge. Estos cables, de fibras paralelas, y contenido de un 68 a 72% de carbono en volumen, cuentan con


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un módulo de elasticidad de 165 Gpa, Tensión de rotura de 3300 Mpa, densidad de 1.56 Kg/litro y un coeficiente de expansión térmica de sólo 0.2x106 ºC-1, es decir 6 veces más estable que el acero convencional[4]. En la misma línea se estudió también la posibilidad de utilizar dispositivos no lineales para modifica el comportamiento tracción compresión de los cables, mediante la inserción de ballestas con comportamiento lineal elástico en extensión y cercano al rígido con compresión.

La última es utilizar un control activo del tesado de los cables.

El procedimiento usado en el Killesbergturm es el descrito en primer lugar, no obstante en ubicaciones con soleamiento y carreras térmicas mayores, los otros sistemas pueden ser ventajosos.

Otro problema estudiado en esta estructura es la rigidez y por lo tanto la deformabilidad lateral. Para conseguirla es necesario conseguir un compromiso entre la rigidez en el núcleo, de los tirantes del sistema de arriostramiento de piso y la propia malla tesa. Esta última puede abrirse hacia abajo confiriendo mayor rigidez al conjunto al oponerse a los movimientos laterales mediantes el trabajo axil, como en el Killesbergturm.


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3.2 Trabajos publicados

Seguidamente se tratan con mayor profundidad los trabajos realizados para materializar las obras que posteriormente han sido el objeto de las publicaciones base de esta tesis.

3.2.1 Kiss Bridge

3.2.1.1 Proceso de diseño.

3.2.1.1.1 Encuadre territorial y social del proyecto

El proyecto se ubica en Pilar de la Horadada en el borde meridional costero de la comunidad valenciana. Se trata de una población polinuclear cuyo centro tradicional dista unos 2.5 Km de la ribera del mar.

Figura 9 Localización geográfica del Kiss Bridge

El núcleo tradicional se ubica en una planicie con ligera pendiente al mar, que dista unos 2.5 Km del centro urbano. Este núcleo albergaba en 2010 al 56 % de la población residente total, siendo los otros núcleos de importancia el costero de Torre de Horadada, y Pinar de Campo Verde al interior.

Figura 10 Evolución poblacional de Pilar de la Horadada 1987-2013

España Alicante Pilar de la Horadada

Salinas Torrevieja

Orihuela

Mar Menor


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Figura 11 Distribución de la población por núcleos poblacionales de Pilar de la Horadada

En los meses de verano este balance poblacional varía al duplicarse la población y concentrarse este incremento mayoritariamente en los núcleos costeros [5]. Por procedencias, la nacionalidad de los residentes es; un 53 % nacional, un 33 % de la UE y un14.7 % restante. Los extranjeros son mayoritariamente jubilados, destacando también los inmigrantes dedicados a la agricultura.

Económicamente la población depende del sector turístico y de servicios, así como a la agricultura intensiva.

Figura 12 Pirámide de población Pilar de la Horadada año 2013 [6]

En la figura 12 se muestra la pirámide poblacional de Pilar de la Horadada así como los indicadores de dependencia. De la primera se puede apreciar el envejecimiento poblacional, mientras que lo más destacable de lo segundo es el indicador demográfico de renovación de la población activa.

1,79% 2,07%0,26%

18,06%

0,47%

56,60%

12,15%

0,92%6,00%

1,70%

Diseminado

La Cañada

Los Hortelanos

Pinar de Campoverde

Los Sáez

Núcleo Urbano

Torre de la Horadada

Diseminado Playas

Mil Palmeras

El Mojón


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Pilar de la Horadada cuenta con una población con edades comprendidas entre 20 y 29 años que es un 90,99 % de la comprendida entre 55 y 64. Esto significa que el municipio, hoy en día, tiende a un descenso de población. Comparado con la Provincia de Alicante y la Comunidad Valenciana (con un 118,9% y un 130,5% respectivamente), Pilar de la Horadada cuenta con una renovación de la población activa muy baja [5].

Vista esta estructura territorial social la política de la administración local ha sido la de invertir los ingresos generados (en parte por la actividad económica de la actividad constructora) en la mejora del casco urbano tradicional, intentando favorecer la penetración del turismo también hacia el éste.

Fruto de estas políticas se han realizado entre otras la obra de la Pasarela Kiss Bridge. En esta ocasión se aprovecha una obra funcionalista para crear un nuevo hito-icono para aumentar el atractivo del casco tradicional en su conjunto y de la zona de actuación en particular.

3.2.1.2 Emplazamiento de la obra. El marco local e inmediato.

La pasarela se implanta sobre un cauce artificial construido a raíz de las graves inundaciones de 1987.

Este cauce bordea el casco urbano tradicional por el Nordeste, separando este centro de los barrios periféricos (los Segundas y los Hortelanos). La ubicación de obra está a una distancia de 250 m (en línea recta) del centro de la Plaza de la Iglesia que es el centro social y de servicios de la población.

Figura 13 Emplazamiento del Kiss Bridge en su entorno local e inmediato.

El cauce artificial se proyectó en su día con sección muy abierta y somera con el objetivo de limitar el efecto barrera y permitir su uso en el tiempo seco, para lo que se plantó césped en su solera.

Figura 14 Vistas del emplazamiento del Kiss Bridge, previas a su construcción

Centro urbano

Pasarela Pasarela

Casco urbano

Torre Horadada


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Aguas arriba de la población los terrenos de cultivo han ido abandonando paulatinamente los procedimientos agrícolas tradicionales, bien de regadío bien de secano, cambiándolos por la agricultura intensiva en invernaderos o cultivos en hilera regados por goteo.

Esta transformación ha provocado un aumento tanto en la frecuencia como en la cuantía de la escorrentía en la rambla, junto a la cual se ubica un colegio público y un centro cultural, además del continuo urbano.

3.2.1.3 Encargo del proyecto y su evolución

Durante los episodios de lluvia la situación de la rambla junto a la puerta del colegio y la ausencia de paso, crearon situaciones de peligro. El ayuntamiento detectó el problema, siendo éste el origen del encargo del proyecto

Adicionalmente las indicaciones del cliente fueron crear una obra especial, capaz de potenciar esta zona de borde de la ciudad en la que además se había invertido en la construcción de un centro cultural singular. En este lugar la intervención funcionalista de la que habla Gary [1] toma la forma de encauzamiento, y por lo tanto la oportunidad surge de la creación de un objeto hecho a medida para el lugar, de modo que se potencien mutuamente objeto y ciudad, entendida esta como territorio material y social.

3.2.1.4 Materialización del proyecto

Además de las anteriores condiciones de contorno iniciales, se pueden resumir las siguientes:

Ancho total del canal 30 m

Desnivel entre solera y cajeros 1.3 m

La solera del canal se usa habitualmente y debe permitir el paso de peatones y ciclistas, el gálibo mínimo será al menos de 2.20 m

los focos de la demanda de conexión peatonal son; la puerta del colegio, un paso peatonal ubicado al otro lado del cauce, y la alineación desde éste hacia el centro cultural mencionado.

La geotecnia en el lado ciudad es considerablemente más deformable que en el lado contrario, siendo recomendado por el estudio geotécnico inicial la utilización de pilotes.

Con estas condiciones se trabajó en estos sentidos:

Se consideró que la funcionalidad del paso debe ser máxima, para que efectivamente se use.

La funcionalidad debe aportar algo más, además de paso, para que realmente sea un hito en la ciudad, por lo que se concibió no sólo un paso sino un lugar de encuentro.

Para ello resulta crucial evitar los recorridos típicos de subida que alargan el camino y son una barrera para la utilización de cualquier paso a distinto nivel. La idea principal del proyecto es girar la pasarela tomando un esviaje aproximado de 45 º respecto del eje del cauce.

Para evitar excesivo canto y oclusiones en el cauce se trabajó con dos apoyos intermedios ligeros.

Para expresar la idea de encuentro se trabajó con dos objetos que también se "encuentran" en el centro del cauce, generando un espacio nuevo elevado sobre la rambla.

Ambos objetos se desconectaron estructuralmente en dirección vertical en su encuentro. De este modo se permite la compatibilización de los corrimientos verticales, muy diferentes en ambos lados, tanto por motivos estructurales como por las diferencias de rigidez de los terrenos de cimentación en ambos márgenes.

Los objetos deben parecer posarse sobre la ciudad, ser dinámicos y ligeros, con objeto de que no opriman a los usuarios que circulen por la solera del canal y crear una sensación de movimiento.

Formalmente la obra debe ser única y adaptada al lugar, ser creada exprofeso para esa situación singular.

La obra debe, siguiendo el resto de premisas, contener el mínimo material posible y ser, por lo tanto, frugal tanto en dinero como el recursos naturales.


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La pasarela dispone de tramos geométricamente diferentes cuyo comportamiento estructural es también diferente. El primero de ellos posee un gran tramo de 16 m de voladizo, mientras que el segundo dispone de una geometría en planta en forma de Y, compuesto por la propia pasarela y una escalera veneciana. Ambas estructuras salvan en conjunto una longitud deºº 60 m.

La pasarela cruza un canal artificial de drenaje dºººe aguas pluviales con un esviaje respecto del mismo de unos 45 º.

El encuentro de ambas estructuras se ubica en el centro del canal sobre el que vuela la pasarela. En este punto ambas estructuras se unen de forma lateral mediante un forjado de vigas de acero biarticuladas sobre el que se disponen placas de vidrio templado y serigrafiado que hacen de pavimento.

Ambos tramos poseen secciones diferentes, estas secciones son variables de forma que ésta se adapta a las demandas de rigidez y resistencia que impone la forma geométrica global de la pasarela.

A nivel sección la estructura voladizo posee forma de U asimétrica de altura variable, con un máximo canto de 1.35 m en el apoyo central y un mínimo de 0.40 m en el extremo del voladizo, en el que la sección queda reducida prácticamente al piso de la U (de 0.25 m de espesor).

La estructura en Y posee una sección en forma de Z en la que la resistencia a cargas verticales u horizontes está asociada a mecanismos de flexión, torsión y cortadura totalmente acoplados.

El material que da forma a la pasarela es hormigón autocompactante blanco de 60 Mpa de resistencia característica (fck=60 Mpa). Este hormigón se arma con acero corrugado pasivo de 500 Mpa de límite elástico característico y se postesa longitudinalmente, en la pasarela en forma de

voladizo, con 4 tendones de 55’’ con acero de carga unitaria máxima de 1860 Mpa, y con una fuerza de tesado inicial de 1020 Kn cada uno.

Los tendones de postensado se alojan en casi todo su recorrido en los muros que conforman la sección en U, girando espacialmente dos de ellos para alojarse en la propia losa de piso hacia el final del voladizo.

Toda la cimentación se ha realizado mediante hormigón armado convencional en forma de zapatas y vigas de cimentación. En la zona de los estribos el peso de los muros de hormigón ayuda a garantizar el equilibrio estático de la pasarela, que resulta comprometido por los grandes voladizos proyectados.

La pasarela tiene dos pilas, una por cada estructura.

La pila que da apoyo central a la pasarela voladizo es una pantalla de hormigón armado quebrada en el centro para cambiar de la alineación a nivel de la solera del canal, que es paralela al mismo, hasta la alineación al nivel del apoyo del voladizo en la pila, donde es perpendicular al tablero.

La pila de apoyo de la pasarela en Y es una pieza metálica triangulada inclinada que forma 52 º con la horizontal y que une la cimentación con el punto de unión de los muros de las secciones transversales de los tramos que conforman la Y.

Figura 15Kiss Bridge. (1) Vista aérea oblicua, (2) y (3) Zona central, (4) vista aguas abajo, (5) Vista inferior

(2) (1)

(3)

(4)

(5)

(A) (B)


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Siguiendo las premisas anteriores se planteó una estructura compuesta por dos partes diferenciadas, cada una de ellas debía de ser completamente diferente tanto geométricamente como en su funcionamiento estructural.

Una parte está compuesta por una viga con un voladizo de 16 m de longitud (ver Figura 15 (4) (B)), mientras que la otra tiene forma de Y (ver Figura 15 (4) (A)), en la que se distinguen un trayecto longitudinal alineado con la estructura en voladizo y una escalera veneciana. La longitud total del trayecto principal compuesto por ambas estructuras es de algo más de 60 m.

Para conseguir la ligereza pretendida se trabajó con láminas plegadas de hormigón auto-compactante de entre 250 y 350 mm de grosor. Durante un lago proceso de diseño se crearon y probaron diferentes formas tanto en modelos de ordenador como en modelos físicos. Mediante este proceso se persiguió el objetivo de conseguir la mezcla perfecta entre ligereza y función estructural.

Con el trabajo con láminas plegadas se simula el juego del "origami" cambiando el papel por el hormigón y también la escala, emulando de esta forma objetos identificados con la ligereza del papel.

La conexión entre la estructura en forma de voladizo y la que tiene forma de Y está localizada sobre la parte central del canal artificial. El encuentro entre ambas estructuras se produce lateralmente, estando conectadas mediante una estructura auxiliar de vigas de acero sobre la que descansa un pavimento de vidrio templado y texturado (ver Figura 15 (5)).

Figura 16 Kiss Bridge. Planta y alzados seccionados


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Cada punto de la estructura tiene una sección transversal distinta. Esta variabilidad de las secciones transversales fue diseñada para adaptar sus dimensiones y formas de acuerdo a los requerimientos de rigidez y resistencia impuestos por la propia geometría del puente y por las cargas impuestas sobre él. La adaptación estructural de las secciones confiere a las estructuras dinamismo y cierto carácter orgánico aunque abstracto. Al igual que la naturaleza adapta sus formas a los requerimientos de cada parte de un organismo, la adaptación realizada en la estructura acerca en ese sentido el diseño a lo natural, y así es percibido.

La Figura 17 (a) muestra las secciones correspondientes a la estructura en voladizo, y la Figura 17 (b) aquellas de la estructura en forma de Y.

Figura 17 Kiss Bridge. Secciones de la estructura voladizo (a) y estructura Y (b)

3.2.1.5 Análisis estructural

La estructura en voladizo tiene una sección en forma de U asimétrica, con un ancho de 2,5 metros y muros laterales de altura variable. El canto máximo es de 1,35 metros sobre la pila central, y el mínimo de 0,25 metros en el extremo del voladizo.

El puente cuenta con dos pilas centrales, una por capa estructura. La pila central de la estructura en voladizo está forma por una pantalla que se pliega en su zona media para cambiar la dirección de su plano medio. En la zona inferior de la pantalla, su plano medio es paralelo al eje del canal, mientras que la zona superior es perpendicular al eje de la estructura principal.

La estructura en forma Y tiene una sección transversal en forma de Z, lo cual produce el acoplamiento de las respuestas estructurales de flexión, torsión y cortadura tanto para las acciones verticales como las horizontales.


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La estructura voladizo con su cimentación puede ser considerada una estructura semi-integral al incorporar dos apoyos de neopreno en la pila central, mientras que la unión entre estribo y cimentación es continua. Se han considerado las acciones reológicas y térmicas provocan importantes esfuerzos en la estructura.

La estructura en forma de Y conforma, junto con su cimentación, un puente integral, para cuyo análisis se han tenido en cuenta las acciones reológicas y térmicas que generan importantes tensiones, en absoluto despreciables

El modelo numérico considera el espesor real de cada elemento, la geometría real de las barras de acero y de hormigón, los elementos que configuran el paso peatonal entre ambas estructuras, los elementos de cimentación y los muelles con comportamiento lineal que simulan el apoyo sobre el terreno (del que se espera comportamiento fundamentalmente elástico).

Los tendones de postensado se alojan en su mayor parte en los muros de la sección en forma de U. Los dos tendones inferiores de cada lado de la sección giran espacialmente para introducirse en la losa inferior de la sección en la zona final del voladizo (figura 3a).

Para analizar el comportamiento estructural del puente, sus dos partes se han analizado de forma independiente. Inicialmente este hecho se basó en la premisa de que cada estructura pudiera resistir de forma independiente las cargas previstas. La unión entre las dos estructuras es capaz sólo de transmitir cargas horizontales; aquellas debidas a la compatibilidad de movimientos y las derivadas de las acciones exteriores: viento y acción sísmica.

Con objeto de llegar a los mínimos volumétricos en las partes vistas de la pasarela, la cimentación proyectada es considerablemente rígida, destacando las vigas de cimentación de la pasarela Y y las "zancas" de la cimentación de la estructura en voladizo.

Para conseguir esto se ha dotado a las mismas de un canto de 1.50 m. Las zapatas por su parte se han diseñado flexibles en pilares y rígidas en estribos, siendo esto último consecuencia de las bajas reacciones resultantes en estos elementos debido a la posición adelantada hacia los pilares de los baricentros de las cargas que soportan ambas estructuras.

En el modelo todas las zapatas se han idealizado con elementos shell, y las vigas de cimentación con elementos viga.

Con esta cimentación separada y las vinculaciones diseñadas, desde el punto de vista resistente, ambos tramos de la pasarela son independientes salvo frente a cargas horizontales perpendiculares a la dirección principal del puente.

La unión entre ambas estructuras cuenta en dirección transversal con una holgura de 20 mm, suficiente como para que las acciones normales provocadas por el viento, los efectos reológicos, y los efectos térmicos, sean resistidas de forma independiente por cada estructura. Sin embargo para acciones extraordinarias, como el sismo, la pasarela en forma de Y arriostra a la pasarela en voladizo aprovechando la evidente rigidez de la primera frente al frente a las acciones laterales transmitidas por la estructura voladizo, que resulta mucho más flexible y menos capaz

La unión en el centro se ha materializado justo antes de la realización de las pruebas de carga, ya con una edad del hormigón más joven superior a 90 días. De este modo un gran parte de las deformaciones reológicas en ambas pasarelas se han producido antes de ese momento, algo importante dado el comportamiento netamente diferente, también en este aspecto, de ambas estructuras.

Se ha tenido especial atención en la consideración de las cargas dinámicas generadas por los peatones al circular sobre la pasarela, debido a que la zona de la misma con mayor trazado en voladizo presenta interacción dinámica en frecuencias generables por los peatones. Finalmente la rigidez aportada en el diseño mediante sección variable solventó esta incertidumbre, que pudo descartarse completamente una vez realizadas las pruebas de carga estática y dinámica.


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Para simular el comportamiento estructural del puente se han usado modelos de elementos finitos (FEM). Para llegar a la forma finalmente adoptada se han definido y analizado diferentes alternativas geométricas.

Figura 19 Kiss Bridge. Definición geométrica de la cimentación estructura Y

Figura 18 Kiss Bridge. Definición geométrica de la cimentación estructura voladizo

(1)


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La Figura 20 muestra una vista general del modelo matemático utilizado: en éste, se han usado elementos barra para modelar las vigas de cimentación y los pilares metálicos, elementos cable para los tendones de postensado, elementos lámina ("Shell thick") para simular el funcionamiento de los cuerpos principales del modelo, y elementos "link" para simular la respuesta del terreno de cimentación.

Láminas, barras y links se han modelado mediante sus correspondientes representaciones matemáticas de comportamiento para simular los diferentes esquemas estructurales.

El diseño se realizó mediante la evaluación conjunta de arquitectura e ingeniería con el objetivo de adaptar las formas pretendidas a las geometrías que permiten verificar tanto los estados límites últimos y como los de servicio.

La Figura 21 (1) muestra el detalle del modelo estructural del pilar metálico. Posteriormente los detalles de ejecución se realizaron con el apoyo de cálculos manuales utilizando los teoremas del límite superior e inferior (2) y (3). El pilar metálico de la estructura Y es un elemento esencial en la resistencia del conjunto, por lo que se fue especialmente cuidadoso en su análisis y en el control de su ejecución.

Figura 20 Modelo de Elementos finitos

Figura 21 Kiss Bridge. Modelo de elementos finitos, (1) detalle Pilar metálico. (2) Detalle final unión ábaco-Pilar, vista lateral , (3) Rigidizadores en unión ábaco pilar.

El material utilizado para crear las formas estudiadas es hormigón autocompactante blanco de 60 Mpa de resistencia característica. El acero corrugado de refuerzo pasivo cuenta con un límite elástico mínimo de 500 Mpa.

(1) (2) (3)


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La estructura en forma de voladizo (Figura 22) está postensada con cuatro tendones de 5 alambres de 0.5'' de acero de 1860 Mpa de carga de rotura. La carga inicial de tesado fue de 1020 KN por tendón

.

Figura 22 Kiss Bridge. Tendones de postensado. (1) Trazado de cálculo; (2) Fuerzas de tesado tras pérdidas

El modelo numérico definitivo usado para simular el comportamiento de la geometría final tiene 6820 nudos, 239 elementos barra y 6328 elementos lámina.

Las acciones y combinaciones utilizadas en el diseño son las correspondientes a la norma española [7] así como los Eurocódigos 0 y 1 ([8] y [9].

Puesto que Pilar de la Horadada se ubica en una zona sísmicamente activa, se realizó el análisis de esta acción, para lo que se usó el método modal espectral, siguiendo la norma española NCSP-07 ([10]).

3.2.1.5.1 Diseño de elementos lámina

Los elementos finitos tipo Shell que se han usado en el modelo son de 4 nodos con 6 grados de libertad por nodo. Los esfuerzos internos obtenidos del modelo en cada nodo son axiles (f11 y f22), momentos flectores (m11 y m22), torsión (m12), rasante (f12) y cortantes (v13 y v23). Cada uno de ellos se muestra de forma esquemática en la figura 5a.

El diseño del refuerzo de los elementos lámina, de acuerdo a estos esfuerzos internos, tal y como se obtienen del modelo matemático se ha basado en las determinaciones del Eurocódigo 2 [11]. En este proyecto las secciones de hormigón modeladas mediante elementos "shell" se han armado y comprobado de acuerdo con el procedimiento descrito en el Model Code CEB-FIB 1990 [12] en el cual se divide el espesor en tres capas (dos exteriores y una central). Este procedimiento se describe en las referencias [13] y [14], y se admite en el Eurocódigo 2 [11] y en el Código Modelo 2010 [15].

La Figura 23 (a) muestra el procedimiento para obtener las fuerzas axiles y de cortadura en las capas superior e inferior del modelo, en la suposición de que la capa central no está fisurada. Las fuerzas axiles y los rasantes equivalentes se calculan para cada capa.

Donde la capa central se encuentra fisurada, las fuerzas equivalentes así calculadas deben ser incrementadas para tener en cuenta el efecto de los cortantes transversales v13 y v23 así como el

ánulo (ángulo que forma el plano de la fisura con el plano medio de la placa, que se ha asumido de 45º). La Figura 23 (b) muestra las fuerzas por unidad de longitud que han de ser añadidas a las anteriormente mostradas en la Figura 23 (a), debido a este efecto. La componente horizontal de la

(1) (2)


25

fuerza trasmitida por la biela debe ser equilibrada mediante fuerzas axiles en las capas superior e

inferior. Estas fuerzas axiles actúan en la dirección de la acción de cortadura (siendo el ángulo entre esta dirección y la dirección local 1).

Estas fuerzas axiles son iguales para la capa superior y la inferior (la mitad para cada una). La figura muestra la descomposición de fuerza total en las direcciones locales 1 y 2. Consecuentemente, la mitad de estos valores han de ser añadidos a las fuerzas axiles y rasantes actuantes en las capas superior e inferior tal y como se muestran en la Figura 23 (a).

Figura 23 Método de armado y comprobación de elementos lámina sujetos a esfuerzos generales

Las cuantías de refuerzo fueron calculadas usando modelos de bielas y tirantes con una tensión máxima de trabajo en el acero de 0.9 fyk/1.15=3.91 Mpa. Las cargas en las bielas fueron comparadas con los límites establecidos por el eurocódigo 2, de acuerdo a su estado de fisuración.

Ct1/Ct2 distancia desde la parte superior de la sección hasta el centro de gravedad de la capa superior de

acero en las direcciones locales 1/2

d1/d2 Brazo de las fuerzas de direcciones 1/2

Cb1/Cb2 distancia desde la parte inferior de la sección hasta el centro de gravedad de la capa inferior

de acero en las direcciones locales 1/2

dt1/dt2 Distancia desde el centro de gravedad de la sección de acero de la capa superior en direcciones

locales 1/2 al plano medio de la sección

dv Brazo de palanca medio; h – (Ct1 + Ct2 + Cb1 + Cb2)/2, en la que h es el canto de la sección.

C Recubrimiento medio (en este caso el msimo para las capas superior e inferior)

dtmax/dbmax Máximo entre dt1 dt2/db1,db2

dmin mínimo entre d1/d2

vt Cortante total,


26

El análisis del punzonamiento en la confluencia de las dos partes de la estructura en forma de Y, sobre el pilar indicó la necesidad de un refuerzo adicional.

Para solventar este problema se diseñó un elemento singular de acero (Figura 24). Este elemento queda embebido en la sección de hormigón en esta zona. Está construido en acero S275. Inicialmente se proyectó con perfiles laminados UPN y perfiles armados en I. Durante la construcción se sustituyeron los perfiles UPN por secciones armadas en I, tras realizar un análisis simplificado de bielas y tirantes para comprobar la transmisión de cargas entre el hormigón y el ábaco.

El radio exterior del elemento es de 1.2 m y su canto de 0.14 m. Para modelizar y diseñar la zona de conexión se usaron elementos "shell". La unión con el pilar metálico (Figura 21 (1)) se modelizó inicialmente con elementos finitos tipo Shell y se comprobó y ajustó posteriormente con cálculos manuales.

Los ELS de fisuración y deformaciones se analizaron mediante la norma española EHE-08. Para el cálculo de la apertura de fisura se realizaron cálculos locales en los elementos lámina con los esfuerzos transformados Mmax, Mmin, Fmax y Fmin siempre del lado de la seguridad. Adicionalmente mediante Section cuts se chequearon las secciones globales más solicitadas con una apertura máxima de 0.2 mm correspondiente a ambiente IIIa. Se comprobaron las secciones centrales de la escalera veneciana y de la rampa de la estructura en Y. La estructura en voladizo no alcanza la fisuración.

Para obtener las deformaciones, en el caso de la pasarela voladizo, se realizó un cálculo evolutivo no lineal con consideración de retracción, fluencia y relajación de las armaduras activas.

Para la pasarela en Y, se realizó un cálculo aproximado con el método de branson utilizando como valores de entrada las deformaciones obtenidas del modelo elástico con consideración de la péridda de rigidez de la estructura por la fisuración debida a la torsión, para lo que se redujo la rigidez de las láminas al 30% siguiendo lo propuesto en el MC90 [12].

En ambos casos se tomó en cuenta la deformación de las cimentaciones.

Figura 24 Kiss Bridge. Definición geométrica de ábaco metálico para la resistencia del punzonamiento en la confluencia entre la Y


27

Figura 25 Kiss Bridge. Posición y modelos de elementos finitos de cálculo del ábaco metálico. Mostradas las tensiones de Von Mises (Mpa)

Los corrimientos así obtenidos se tuvieron en cuenta durante la fase de ejecución para el replanteo de los encofrados de ambas pasarelas con el objeto de limitar las diferencias de altura entre ellas en la zona de unión, muy sensible a ellas.

3.2.1.5.2 Elementos link

Los elementos link se han utilizado para simular el comportamiento del terreno de cimentación.

En el estudio geotécnico se identificaron los suelos y su grado de saturación, previendo un comportamiento básicamente elástico, con la mayor parte de los asientos producidos durante la construcción. Con ello el modelo utilizado fue elástico con módulos diferentes para cada cimentación y elemento comprobado (zapatas y vigas de cimentación).

Se utilizó un modelo no lineal para permitir el levantamiento de parte de la cimentación.

3.2.1.5.3 Elementos viga

Se han utilizado para modelizar los elementos lineales de la estructura; pilar metálico de la estructura Y, brazos metálicos del pilar de la estructura voladizo y vigas de cimentación.

El dimensionamiento de armados y comprobación estructural se ha realizado siguiendo las normas EHE-08 para las piezas de hormigón [16] y el Eurocódigo 3 para las metálicas [17].

En las estructuras de hormigón, tras la obtención de armados se ha realizado un trabajo de acomodo de las armaduras, buscando la mayor adaptación de las formas a los requerimientos dimanados de los esfuerzos.

Ejemplo de este trabajo son:

El armado de la unión de la escalera veneciana con la zapata A de la estructura en Y, en la que las barras provenientes del muro de la sección del tablero se convierte en el armado longitudinal del fuste del estribo. Este último se ha armado fuertemente frente a torsión para permitir su funcionamiento correcto en régimen fisurado. Esto era necesario para salvaguardar la integridad de la zona de unión sometida a las acciones reológicas, dado el carácter integral de la estructura. De esta manera se ha podido considerar una importante reducción de la rigidez a torsión del elemento, para lo que se ha seguido el MC-90 [12].

En el caso de la unión entre cimentación, estribo y tablero en el caso de la pasarela voladizo, se han obtenido formas de armado pasivo curvas espacialmente, similares a las correspondientes a los de cables de postensado. Con ello se persigue dar continuidad a las tracciones mostradas por el modelo matemático al "convertirse" el tablero en estribo y zancas en la misma sección en la que, además, se anclan las armaduras activas.


28

Figura 26 Kiss Bridge. Planta llegada estribo estructura voladizo, ver planta de cimentación estructura voladizo (1)


29

3.2.1.6 Construcción

La construcción se realizó por medios convencionales, siendo esto posible por la escasa altura de la estructura sobre el cauce.

Para facilitar las labores de encofrado, el hormigonado de los tableros se realizó en dos fases, la solera primero y después los alzados. Debido al carácter autocompactante de los hormigones usados, fue necesario realizar un hormigonado continuo para evitar la formación de juntas frías horizontales que afectaran al comportamiento estructural y el aspecto de la estructura.

A este respecto indicar que las variaciones en las amasadas pueden quedar vistas en algunas zonas confiriendo un aspecto "estratificado" al hormigón, debido precisamente a la horizontalidad de las juntas.

El llenado de encofrados y huecos, a veces escasos entre armaduras, fue satisfactorio no habiendo sido detectado ningún hueco ni en las pruebas iniciales del hormigón, realizadas fuera de la estructura, ni en la fase de ejecución. Por su parte el acabado superficial es muy bueno en la mayor parte de la estructura.

Tal y como se ha señalado, los movimientos previstos durante la ejecución se tuvieron en cuenta para el replanteo de los encofrados. Adicionalmente se mantuvieron parte de los puntales de cimbrado durante los primeros tres meses tras el hormigonado, con objeto de limitar la fluencia

La conexión entre las dos estructuras se realizó justo antes de la realización de las pruebas de carga y de la instalación de los acabados (barandillas e iluminación).

Figura 27 Kiss Bridge. Imagenes de la construcción estructura voladizo

(1) Vista general armadura (2) Vainas de postensado en zona de anclajes activos en la punta del voladizo, lado mar (3) Encofrados exteriores alzados (4) Hormigonado de losa inferior (5) Hormigonado alzados con cubilete (6) Encofrado a dos caras alzados

(1)

(2)

(3)

(4) (5) (6)


30

Figura 28 Kiss Bridge. Construcción estructura Y

(1) Pruebas de compactación y llenado de encofrados del hormigón (2) Vista general de armaduras (3) Posicionado de ábaco metálico (4) Posicionado de ábaco metálico (5) Fuste de zapata A en estribos, armado de continuidad en tablero (6) Inicio de instalación de rigidizarores en base de pilar metálico

Figura 29 Kiss Bridge. Previsión de flechas tras 30 meses. Estructura Voladizo

3.2.1.7 Pruebas de carga

Se realizó una prueba de carga estática y otra dinámica, esta última necesaria por la configuración poco canónica y por el posible acoplamiento de las vibraciones de la pasarela voladizo con el tráfico peatonal.

La prueba estática se realizó con una carga que representa un total de 2.2 KN/m2, utilizando sacos terreros cargados con arena.

(1) (2) (3)

(4) (5) (6)


31

Se realizaron mediciones con 7 configuraciones diferentes de carga tomando medidas en 10 puntos mediante comparadores sujetos a muertos en el terreno bajo la pasarela.

Figura 31 Kiss Bridge. Alternancias de carga. (C) Cargas usadas (1) estructura voladizo; (2) estructura Y

A2

A2’

A1

A1’ B2’

B2

B3’

B3

B1’

B1

Figura 30 Puntos instrumentados

(2) (1)

(C)


32

Las predicciones de deformación se realizaron en el caso de la estructura voladizo directamente del modelo al no prever fisuración, mientras que en el caso de la estructura en Y los valores del modelo se corrigieron por los mismos medios que para el cálculo del ELS de deformaciones.

Los valores calculados se obtuvieron para el módulo de deformación teórico a 28 días del hormigón, previendo ser corregido mediante la rotura de probetas antes de la realización de las pruebas. Esto último no fue posible por carecer de las muestras necesarias.

En las flechas calculadas se incluye la deformabilidad del terreno, lo que no pudo ser detectado convenientemente con la instrumentación utilizada ya que los muertos de anclaje se sujetaron al suelo en zonas con deformación desconocida y con grandes incertidumbres para su estimación (suelo removido recientemente) etc.

Aún así los resultados (Tabla 1) mostraron un comportamiento más rígido en la estructura Y pero con deformaciones de un orden de magnitud similar a lo previsto, y un funcionamiento acorde con lo pronosticado en la estructura voladizo, mostrando la adecuación de los modelos predictivos con los obtenido en campo, aún a pesar de lo reducido de las flechas esperadas

Estructura Y Estructura Voadizo

FEM Test FEM Test

B1 B1’ B1 B1’ A1 A1’ A1 A1’

–4,87 –7,45 –3,30 –5,05 –9,93 –5,71 –8,45 –9,45

B2 B2’ B2 B2’ A2 A2’ A2 A2’

–1,77 –3,03 –1,77 –3,03 –1,28 –2,57 –1,16 –1,62

B3 B3’ B3 B3’

–3,37 –8,16 –2,28 –5,53

Tabla 1 Kiss Bridge. Valores esperados y medidos para carga completa en ambas estructuras, valores en mm

Figura 32 Kiss Bridge. Comparadores para medición de corrimientos verticales-carga con sacos terreros

La prueba de carga dinámica ser realizó excitando la pasarela mediante peatones reales (alumnos de la escuela politécnica de Alicante), con el objetivo de determinar:

Frecuencias propias

Factor de amortiguamiento.

Modos de vibración

También se ensayó la amplificación provocada por los posibles acoplamientos resonantes mediante la excitación a las frecuencias propias de las estructuras.

Con ese objeto se excitó la pasarela en voladizo mediante actuación de 3 peatones en la punta saltando a la frecuencia propia de la estructura, determinada in-situ en la misma prueba.


33

Dirección de circulación del grupo de personas sobre la pasarela

A2

A3

A1 B3

B4

B1

B2

x

y

(1)

(2)

Figura 33 (1) Kiss Bridge. Prueba dinámica. Carro de carga y (2) dirección de circulación durante la prueba

Figura 34 Kiss Bridge. Prueba de carga dinámica. Posiciones instrumentadas


34

Figura 35 Kiss Bridge. (1) Aceleorograma en A2 caminando rápido; (2) Acelerograma posición A2 Resonancia; (3) Identificación de frecuencia

principal con FFT.

Durante las pruebas de carga se realizaron inspecciones visuales a la estructura, no apareciendo fisuras anormales ni signos de agotamiento, plastificación o deformaciones anormales.

También se realizó una visita a la estructura durante el mes de diciembre de 2012, aproximadamente 1 año después del hormigonado, constatando la existencia de varios grupos de fisuras.

Estas fisuras se describen y analizan seguidamente:

1) Estructura Y a) Fisuras superficiales en parte superior de losa con pauta irregular.

Se trata de fisuras de retracción temprana del hormigón con un desarrollo previsible, hacia el interior de la losa, muy limitado. Se prescribió un tratamiento cosmético.

b) Fisuras en paramentos, perpendiculares a la losa y con espaciamientos del orden de la altura del paramento (no afectan a la losa).

En los tests se determinaron:

Aceleraciones

Desplazamientos

Amortiguamiento

Frecuencia de vibración

En la Figura 35 se incluye una muestra de los resultados para la estructura voladizo.

También se obtuvieron amortiguamientos, que resultaron ser de 2.5% en el caso de la estructura voladizo y 1% en la Y.

En la estructura voladizo se aprecia acoplamiento entre la carga dinámica y la estructura, especialmente en la carga resonante aplicada en la punta (0.24 KN de carga con una frecuencia de 3.4 Hz).

La estructura Y no presentó acoplamientos sensibles, debido a que la frecuencia del modo excitable medido es de 7.8 Hz.


35

Se trata de fisuras de apertura muy pequeña (casi imperceptibles a la vista) y separación típica, debida a fenómenos de retracción diferencial motivadas por la coacción ejercida por la losa a la retracción de los alzados, hormigonados posteriormente

c) Fisura junto a anclaje de postensado en el extremo del voladizo

Se trata de una fisura de desarrollo muy local motivado por los esfuerzos locales por las cargas de anclaje de los cables. Tiene una extensión muy limitada y una apertura moderada. En esta zona la fisuración se controla mediante las armaduras de cargas concentradas dimensionadas con tensión inferior a 400 Mpa en ELU. Se prescribió un tratamiento cosmético y de sellado local.

1) Pasarela lado colegio a) Fisuras superficiales en parte superior losa con pauta irregular.

Se trata de fisuras de retracción temprana del hormigón con un desarrollo previsible, hacia el interior de la losa, muy limitado. Se prescribió un tratamiento cosmético.

b) Fisuras en paramentos perpendiculares a la losa y con espaciamientos entre 250 y 350 mm, en zona de vano en la rampa. Esta fisuración desaparece o se reduce muy notablemente en la losa inferior.

Se trata de fisuras de apertura limitada (del orden de 0.1 a 0.15 mm de apertura máxima) con la separación típica forzada por la adopción de armadura para el control de la fisuración. El hecho de que desaparezcan o disminuya su apertura hacia la zona de la losa inferior, demuestra la afección de la retracción diferencial entre alzados y losas, al igual que en la pasarela en voladizo. El efecto de la construcción primero de la losa inferior y posterior hormigonado de los alzados, ha sido el aumento de la apertura de fisuras en alzados y su disminución en losa inferior. Esto es debido a que la retracción del alzado comprime la losa inferior generando un efecto similar al pretensado en este elemento.

Las aperturas son perfectamente tolerables y están dentro de los límites de diseño (Wk>0.2 mm). En cualquier caso al poder ser observada la estructura desde muy cerca se prescribió un tratamiento cosmético para su ocultación.

a) Dos fisuras en el paramento lateral en la vertical del estribo lado colegio.

Se trata de dos fisuras con apertura algo superior al resto en una zona de fuertes tracciones en en la parte superior de la estructura. La sección ahí es muy masiva y tiene recubrimientos reales importantes (mucho mayores a los teóricos). La separación entre fisuras, mayor que en

el resto, fue la causante de la mayor anchura. En todo caso la apertura observada (Wk0.2 mm) queda muy alejada de la que podría afectar a la estructura en su seguridad o durabilidad.

En la Figura 36 se muestran estas fisuras. En la imagen de detalle se puede valorar que la apertura de fisura sigue siendo muy pequeña, del orden de 0.2 mm o inferior.

Como conclusión indicar a este respecto que las aperturas de fisura detectadas están en el orden de magnitud de lo calculado según los modelos empleados, siendo estos adecuados.

No obstante conviene indicar que los parámetros de comportamiento reológico del hormigón que se usaron en los cálculos iniciales fueron los correspondientes a hormigones de alta resistencia convencionales, tal como se recomienda en [18].

A este respecto indicar que otros autores indican la necesidad de considerar que el hormigón autocompactante presenta un fenómeno notable de retracción a edades tempranas[19]. Este proceso es especialmente intenso en los primeros 3 meses desde el hormigonado y es más notable que en hormigones convencionales.


36

También indica que el comportamiento concreto de cada hormigón depende de sus componentes, por lo que si se persigue una gran precisión, es necesaria la obtención de las características reológicas de forma directa en la fase de ejecución. Posteriormente se deberán ajustar los cálculos de acuerdo a estos resultados y a los plazos y formas de ejecución.

Por otro lado la cercanía de la obra al público y la facilidad de visualizar las fisuras hace aconsejable prever de forma anticipada los tratamientos cosméticos viables, o bien utilizar límites de apertura más estrictos.

Figura 36 Kiss Bridge. Detalle fisuras junto a estribo estructura Y

Detalle en imagen siguiente


37

3.2.2 El mirador de la Palmera

3.2.2.1 Proceso de diseño

3.2.2.1.1 Encuadre territorial y social del proyecto

El proyecto se desarrolla en el municipio de Daya Vieja, el cual se ubica en la zona baja-media de la comarca del bajo segura, en la provincia de Alicante, Comunidad Valenciana. El término de Daya Vieja tiene una una superficie de 298 Has y está inmerso en la huerta de la comarca. Es uno de los municipios menos evolucionados.

Figura 37 Localización geográfica de El Mirador de la Palmera

Su origen data de finales del s. XVIII cuando se independizó de Daya Nueva. Tras la segregación en 1855 y puesto que el asentamiento poblacional histórico quedó totalmente destruido en el terremoto de 1829, se construyó un nuevo asentamiento que fue terminado en 1857.

El pueblo se asienta apoyado en los puntos altos del suave relieve de la huerta, siendo esto suficiente para reducir su riesgo de inundación por el río Segura.

Dentro de espacio urbano así construido se encontraba ya la plaza del León, en la que además se encontraba la casa señorial ahora destruida.

En ese mismo ámbito se ubica la palmera de seis brazos cuya estabilización fue el origen del proyecto de El Mirador.

La población del municipio disminuyo constantemente desde la década de los sesenta. En 1960 la población era de 333 habitantes, con un descenso del 40 % en este periodo. No obstante esta tendencia se está invirtiendo gracias a la inmigración tanto de países emisores de personas en edad de trabajar como de jubilados, básicamente europeos, de modo que las cifras de población a 1 de enero de 2005 era ya de 336 habitantes.

A partir de esta fecha con motivo de actuaciones urbanísticas anexas al entramado tradicional urbano, se produce un crecimiento continuado de modo que en 2012 se alcanzan los 788 habitantes según el padrón municipal (752 según IVE).

Figura 38 Evolución de la población de derecho de Daya Vieja [20]

En 2011, el año de construcción de la obra, el municipio de Daya Vieja contaba con 726 habitantes de derecho

España Alicante

Daya Vieja


38

Esta población se haya envejecida más allá de lo que están las propias de provincia y la comarca, hecho que ha ido en aumento con la atracción de jubilados procedentes de países europeos.

Estos nuevos habitantes se han convertido a su vez en una fuente de diversificación económica a la tradicional agricultura debido a la demanda de servicios.

Ambos hechos se pueden observar en la figura 39 y en la figura 40.

Figura 39 Pirámide poblacional de Daya Vieja[20]

Figura 40 Población de Daya Vieja por nacionalidad [20]

Con esta situación, la atracción de jóvenes hacia el municipio se considera desde la administración absolutamente prioritaria desde el punto de vista de estrategia municipal de desarrollo. La consecución de tal objetivo permitiría la compensación de la pirámide poblacional y ayudaría a asegurar el futuro.

Todo ello define el social y económico del proyecto.


39

Fisiográfica y ambientalmente la población queda incluida en la vega baja del río segura, caracterizándose por ser un entorno llano (con pendientes medias de entre un 0.1 y 0.2 %) y completamente antropizado por usos agrícolas y urbanos.

El río Segura, con su curso encauzado y corregido en la mayor parte de la comarca, y pese al crónico y grave problema de contaminación, ha sido y continúa siendo un elemento fundamental del paisaje, de su génesis, de su dinámica y de la imagen simbólica que estos paisajes de vega sureños tienen en para los habitantes de la comarca valenciana de la Vega Baja del Segura.

Los restos de vegetación natural son muy escasos por el avance de los cultivos y la modificación del cauce del río tanto en su forma como en su trazado. Las formaciones vegetales riparias han quedado reducidas espacialmente a las zonas inmediatas a los cauces. En este contexto el cañaveral junto al río y junto a las acequias, ha convertido a las cañas en el elemento más característico del paisaje de las riberas. Las formaciones naturales que acompañan al río y a la densa red de acequias y azarbes son de gran interés paisajístico, aunque el mayor protagonismo lo ostenta la superficie cultivada. Las palmeras, aisladas o en pequeños grupos, constituyen otro elemento vegetal destacado en el paisaje.

El paisaje queda por fin cerrado con la presencia de los relieves serranos (Sierras de Callosa, Sierras de Orihuela,) o de aislados riscos y mogotes (Sierra de Benejuzar, relieves de San Fulgencio y la Marina) en el borde de las vegas contribuye a acotar y cerrar con relativa nitidez el paisaje regado, así como a destacar el contraste con medios semiáridos circundantes y a proporcionar panorámicas de considerable riqueza, tanto visiones de conjunto como de primeros planos.

Este paisaje general enmarca al paisaje inmediato del núcleo poblacional, el cual es prácticamente llano con una muy suave pendiente hacia el mar y hacia los bordes con relieve.

Figura 41 Daya Vieja. Paisajes circundantes. (1) Invierno-(2) Primavera- (3) Verano- (4) Otoño

(1) (2)

(3) (4)


40

La característica más sobresaliente de este paisaje es la combinación de parcelas minifundistas de cultivos hortícolas y de regadío, con la presencia de numerosas viviendas dispersas y edificios y una densa red de infraestructuras de comunicación y sistemas de riego y drenaje.

En esta red de hitos visuales se encuentra de forma central la Palmera de Daya Vieja.

Este espacio mezclado, urbano y rural es el entorno inmediato del proyecto. Entorno que es aprovechado para la generación de una obra que, rentabilizando estas preexistencias (lo urbano y lo periurbano) genera un hito sobre la ciudad capaz de fortalecer la cohesión material, social y territorial de Daya Vieja y su entorno, y generar atracción para el fomento del lugar en el que se ha construido. Dentro de la filosofía de proyecto subyacen las premisas de esta tesis.

3.2.2.2 Encargo del proyecto y su evolución.

El origen del proyecto y el primer objetivo del mismo es la protección de la palmera de seis brazos que se ubica en la plaza del León.

Esta palmera se haya incluida en el catálogo de árboles monumentales de la Comunidad Valenciana.

Sus datos más relevantes son:

Especie: Phoenix dactylifera L Edad: 212 años Altura: 20,50 m Perímetro en la base: 1,40 m Diámetro de la copa 18,85 m

Esta necesidad quedó patente tras un episodio de temporal en 2008, en el que varios de los brazos se descolgaron, amenazando la integridad de la palmera en su conjunto. A este respecto hay que indicar que el suelo en la zona está formado por suelos arcillosos y limosos con algo de presencia de arena, anegados prácticamente desde la superficie, y que resultan muy poco competentes y muy deformables.

Esta composición es de hecho una de las razones del gran poder destructor del terremoto de 1829 que asoló completamente la población. En esta zona se observaron fenómenos de licuefacción tanto en el terremoto de 1829 como en terremotos menores como el de Jararilla de 1919, de magnitud 5.2 en la escala de Ritter [21].

Para dar solventar este encargo, meramente funcional, se barajó inicialmente la utilización de sistemas de arriostramiento flexible entre los distintos brazos de la palmera, a usar con o sin la presencia de estructuras auxiliares para sostener los brazos.

Figura 42 Sistemas de sujeción en palmeras de varios brazos


41

Sin embargo en el proceso de diseño, realizado según las premisas de la tesis, se ha buscado añadir a la función meramente utilitaria aquellas que aportan algo más; que la infraestructura sirva para el fomento del lugar, para potenciar la interactuación social, y para favorecer la cohesión territorial.

La interpretación de estas premisas transformó el proyecto incluyendo los siguientes objetivos concretos adicionales:

La estructura a construir debería ser capaz de conectar visualmente el entorno del proyecto con el paisaje natural que rodea a Daya Vieja.

La infraestructura debe ser un objeto singular en sí mismo, integrándose formalmente con la palmera a la que protege.

La estructura debe ser permeable visualmente con objeto de "tamizar" las vistas de la palmera pero no ocultarla, manteniendo la potencia visual de lo protegido.

las formas de la estructura deben nacer de la propia naturaleza del lugar y de la propia palmera.

La estructura se podrá pasear de forma que su utilización permita realizar un "viaje" desde lo urbano, pasando por los troncos de la palmera, hasta el perímetro rural de la población.

Este viaje debe percibirse como una aventura, carece de fin funcionalista y es, por tanto, un fin en sí mismo.

3.2.2.3 Formalización del proyecto

Con estas premisas se trabajó con formas que partían de las ideas desarrolladas anteriormente para proyectos como el teleférico de Alicante y, sobre todo la Torre de El Palmeral de Elche.

En este último caso la malla tesa exterior se entrecruzaba en formas similares a las que configuran las formas de los muñones de las ramas que quedan en los troncos de las palmeras tras su poda.

Figura 43 Mirador de la Palmera. Vista Este del Proyecto


42

Figura 44 Mirador de la Palmera. Planta, vistas y detalles Pilares y alzado lateral


43

Esta malla tesa se materializa en esta ocasión mediante una estructura espacial que, a modo de piel estructural forma un cono truncado e invertido que envuelve los 6 troncos de la palmera.

Con la misma filosofía formal aparecen dos pilares que bajan desde la propia pasarela, para apoyarla en la zona de voladizo, formando junto con el subsistema anterior el sistema primario de apoyo vertical del conjunto.

En la formalización de la estructura se ha trabajado con un "código" de colores que favorece la interpretación estructural. En la figura 43 se muestra la vista desde el Este de la obra terminada. En ella se aprecia este código; las barras color blanco forman el sistema primario antes referido, constituido en forma de piel estructural a modo de celosía espacial, en gris se materializa el paso sustentado en el sistema anterior, y en verde el propio paso.

El uso del color blanco en la piel estructural le confiere además un aspecto abstracto que ayuda a desdibujar su presencia frente al paso y a la palmera.

En la Figura 45 se muestra la conformación del sistema primario de una forma simplificada. Se presenta en la imagen la estructura de los pilares junto con la de piel, en forma de cono invertido y truncado. En esta imagen, también se dibuja un módulo unitario de esta última. La totalidad del cono se completa mediante la adición de estructuras espaciales similares (no iguales) hasta formar el cono completo.

Estas estructuras se construyen íntegramente con tubulares circulares de 80 mm, (solo en los pilares exentos) 63 y 60 mm (funcionamiento tipo barra) y 22 mm (funcionando como cables).

Atando el conjunto y configurando el apoyo de las ménsulas que soportan la pasarela, se dispone una celosía en forma de espiral que pasa a formar parte de la propia piel, y que se convierte en el arriostramiento circular superior en la coronación del conjunto, ver Figura 45 (espiral y rigidización superior).

El paso peatonal se resuelve mediante una subestructura tubular en forma de espiral que va abrazando a la palmera, sujetándose en el sistema estructural primario, para pasar a separase del mismo y volar hacia los pilares en la zona de voladizo.

Sobre la estructura tubular se dispone una chapa continua que forma el pavimento y que hace fluir visualmente al conjunto.

Este camino elevado se va sosteniendo mediante ménsulas trianguladas que sujetan la pasarela al sistema primario en su recorrido junto a los troncos de las palmeras, ver Figura 45 (ménsulas pasarela).

El proceso de ajuste de la forma a los requerimientos estructurales se realizó testando los modelos generados con los programas de diseño gráfico 3D con el software de análisis estructural SAP2000.

Tal y como se ve en la exposición anterior, la estructura de piel queda conformada por dos superficies concéntricas en forma de cono de cilindro truncado e invertido. Estas superficies son conectadas por tubulares macizos de 22 mm que las arriostran entre sí, y que, junto con las espirales y elementos de sujeción de la pasarela, arriostran los "pilares" de la piel para reducir su esbeltez a pandeo.


44

(1) Celosía de arriostramiento superior 60 mm (gris)

(2) Pilares exteriores 60 mm (verde)

(3) Barras-esbeltas 22 mm (azul)

(4) Barra de Espiral exterior 60 mm (azul oscuro)

(5) Barra de Celosía Espiral 60 mm (Rojo)

(6) Pilares interiores 60, 63 mm (azul, gris)

(7) Piezas verticales pilares exentos 80 mm (gris)

Figura 45 Mirador de la Palmera. Modelo estructural del sistema primario, y ménsulas de cuelgue de pasarela

El conjunto alrededor de la palmera queda apoyado en una cimentación profunda mediante micropilotes de 150mm de diámetro y 15 m de profundidad, para cuyo diseño se realizó una tomografía con objeto de detectar la presencia del sistema radicular de la palmera y evitar los daños al mismo (ver figura 46).

Figura 46 Mirador de la Palmera. Tomografía del subsuelo con detección del sistema radicular de la palmera

Pilares Cono Módulo formación piel

(1)

(2)

(2)

(3)

(3)

(4)

(4)

(5)

(5)

(6)

(6)

(7)

(7)

(7)

(7)

Espiral y rigidización superior

Ménsulas de pasarela


45

El funcionamiento estructural, tal y como se ve en la descripción anterior, resulta ser el correspondiente a dos celosías cónicas paralelas que quedan conectadas entre sí por elementos barra capaces de soportar las cargas perpendiculares a ambos planos y trasmitir esfuerzos entre ambas capas, de modo que la estructura trabaje como un conjunto.

Es por lo tanto un trabajo estructural similar al correspondiente a una estructura aparentemente tan diferente como lo son las láminas de hormigón armado o postensado con las que se proyectó el Kiss Bridge.

Figura 47 Mirador de la Palmera. Detalles estructurales de la pasarela y su unión a cimentación.


46

3.2.2.4 Comprobación estructural

Se ha realizado un modelo conjunto de toda la estructura utilizando barras, cables y elementos lámina. Este modelo se muestra en su conjunto en la figura 48, no obstante en las figuras del apartado anterior se han mostrado vistas parciales del modelo con objeto de explicar, conceptualmente la estructura.

Las barras se han usado para todos los elementos tubulares con diámetros superiores a 22 mm.

Los cables se usan para las barras más delgadas, cuya estabilidad a compresión y capacidad estructural a flexión son precarias.

Los elementos lámina finalmente se han usado para simular la pieza anular de cimentación, así como los rigidizadores planos que se han colocado para ayudar al sistema de barras allí donde localmente han necesitado refuerzo.

Figura 48 Mirador de la Palmera. Modelo de elementos finitos de cálculo

Este modelo ha sido evaluado para las cargas de Peso Propio, Sobrecarga de Peatones, Carga inducida por el viento en la propia estructura, Carga debida al viento incidiendo en las palmeras y la Acción sísmica.

Debido a la configuración y dimensiones de la estructura las acciones térmicas no producen efectos significativos por lo que no se han combinado con el resto de cargas.

Las cargas verticales de sobrecarga consideradas fueron de 3 KN/m2 de acuerdo con el CTE.

La aceleración de cálculo es de 0.2 g (ab=0.16 g, C=1.6, K=1) de lo que resulta una aceleración en meseta de 0.5 g. Los límites de la meseta en frecuencias son de 6.25 y 1.56 Hz, coincidentes con los principales modos de vibración de la estructura (Tabla 2). Por su parte el amortiguamiento utlizado fue del 4%, no considerándose ductilidad.

La acción del viento se ha obtenido de acuerdo a la superficie expuesta, tratando las palmas de las palmeras como banderas sometidas a un viento de 34 m/s. La metodología y resultados se asemejaron a lo expuesto en las referencias [22] y [23].

Con estas cargas y dada la naturaleza de las barras más delgadas, se ha realizado un análisis en segundo orden con grandes deformaciones. Con ello se han tomado en consideración los efectos de segundo orden en las piezas comprimidas y los esfuerzos modificados por las variaciones geométricas en toda la estructura.


47

Periodo Frecuecia

Segundos Hz Modo 1 0.25 4.00 Modo 2 0.24 4.17 Modo 3 0.21 4.76 Modo 4 0.18 5.56 Modo 5 0.15 6.67 Modo 6 0.13 7.69 Modo 7 0.13 7.69 Modo 8 0.11 9.09 Modo 9 0.10 10.00

Modo 10 0.10 10.00 Modo 11 0.09 11.11 Modo 12 0.09 11.11

Tabla 2 Mirador de la Palmera. Periodos y Frecuencias de vibración de la estructura

Figura 49 Mirador de la Palmera. Forma modal 2. Vista cenital

Finalmente, los resultados de desplazamientos de los nudos y movimientos generales de la estructura son suficientemente moderados. Esto daría pie para abordar el cálculo con un modelo no lineal por el funcionamiento de las barras menores, ya no por los efectos de segundo orden de tipo geométrico acelerando el proceso de prueba y error.

3.2.2.5 Resultados y observaciones

Tras la construcción se observó una reducción de la frecuencia de vibración asociada al modo 2 respecto del expuesto en la Figura 49 y Tabla 2. El efecto se debió a la falta de rigidez de las placas de anclaje a cimentación de los pilares del voladizo por un defecto de colocación, siendo resuelto mediante la correspondiente acción correctiva.


48

También se observa que la pasarela es no excitable por los peatones en la zona estructural alrededor de la palmera, presentando vibraciones relacionadas con el tráfico peatonal en la zona del voladizo ligadas al modo de vibración 2.

Este modo de vibración moviliza muy poca masa estructural, al ser muy local. Por ello la relación entre la masa movilizada y la masa de los peatones es baja. A esta característica se une la ligera inclinación de los soportes proyectados, lo que provoca la excitación lateral por cargas verticales.

En todo caso, dada la longitud del tramo y el tráfico peatonal esperado, este fenómeno es tolerable, siendo la respuesta estructural adecuada a los requerimientos de proyecto.

No se han observado fenómenos de interacción anormales con la palmera y en los episodios de vientos importantes ocurridos tras la construcción, siendo el funcionamiento observado plenamente satisfactorio.

Figura 50 Mirador de la Palmera. Imágenes finalistas de la obra


49

4 Evaluación del impacto material, social y territorial de las obras construidas

4.1 Evaluación mediante encuestas

Se han realizado encuestas de interceptación en las inmediaciones de ambas obras, así como en el centro del núcleo de población de Pilar de la Horadada (el Mirador de la Palmera está en el centro de esta pequeña población).

Se han realizado un total de 62 encuestas en Pilar de la Horada y 36 en Daya Vieja.

En ambos casos la mayor parte de encuestas se han realizado sobre residentes, 56 en el caso de Pilar de la Horadada y 30 en Daya Vieja.

Las poblaciones de ambas localidades son de unos 22000 habitantes en el caso de Pilar de la Horadada y 780 en el caso de Daya Vieja. Las encuestas suponen por lo tanto un 0.25% en Pilar de la Horadada y un 3.85 % en Daya Vieja.

Además de estas encuestas directas a personas interceptadas en espacios públicos, se ha entrevistado a responsables técnicos de ambos ayuntamientos. Las concusiones derivadas de estas entrevistas se incluyen a modo de resumen al final de los apartados correspondientes a ambas obras.

Seguidamente se describen las preguntas realizadas, así como la explotación estadística de las respuestas obtenidas.

Las preguntas realizadas han sido, además de las requeridas para enmarcar a la persona entrevistada en su rango de edad, zona de procedencia y nivel cultural:

1. ¿Conoce el Mirador de la Palmera? SI NO ¿Conoce el entorno del mirador? SI NO

2. ¿Uso de la obra?

Ninguno lugar de reunión hito de referencia Como Paso Todos los anteriores

3. ¿Valore la imagen de la obra?

Muy Mala Mala Normal Buena Muy buena

4. ¿Considera que el lugar de ubicación ha mejorado con la obra?

Desacuerdo No opina igual Algo Mucho

5. ¿Considera que se ha incrementado el número de visitantes-usuarios de la zona tras la construcción?

No opina Menos usuarios Igual Algún incremento Gran incremento

6. ¿Qué opinión tienen sus conocidos sobre la obra?

Mala indiferente buena

7. ¿Conoce la repercusión en medios de información generales o especializados de la obra?

NO Algo SI

Se exponen los resultados obtenidos en forma de tablas y gráficos, correspondientes a los residentes, sea cual fuere su rango de edad etc. con objeto de trabajar con un universo suficiente.


50

4.1.1 Investigación sobre el Kiss Bridge

4.1.1.1 Explotación estadística de encuestas

En la Tabla 3 y la Tabla 4 se incluye la explotación estadística de las encuestas realizadas

Conoce

puente Conoce entorno Uso de la obra

Imagen de la

obra

Mejora del

lugar

Incremento de

usuarios

Opinión

conocidos

Repercusión en

medios

Conocen P No Puente si

entorno Ninguno Muy mala Desacuerdo Menos Mala No

52 2 12 5 4 1 11 29

96% 4% 23.1% 9.434% 7.547% 1.887% 20.755% 54.717%

Como paso Mala Igual Igual Indiferente algo

38 3 12 25 14 10

73.1% 5.660% 22.642% 47.170% 26.415% 18.868%

Hito de

referencia Negativa No opina No opina buena si

10 8 2 9 28 14

19.2% 15.1% 3.774% 16.981% 52.830% 26.415%

Lugar de

encuentro Normal Total neutro Total neutro

9 12 14 34

17.3% 22.6% 26.4% 64.2%

Todos los anteriores

Buena Algo Algún incremento

8 25 16 13

15.4% 47.2% 30.189% 24.528%

Muy buena Mucho Gran incremento

8 19 5

15.1% 35.849% 9.434%

Positivos Positiva Positiva Positiva buena si opina Afirmativo

40 33 35 18 71.8% 24

76.9% 62.3% 66.04% 33.962% 45%

Positiva con

opinión

52%

Uso Imagen Mejora lugar Fomento zona

Tendencia

opinion

Repercusión

medios

Resumen

Positivo 73.1% 62.3% 66.0% 52.3% 71.8% 45.3%

Resumen

indiferente 22.6% 26.4% 47.2% 26.4%

Resumen

negativo 23.1% 15.1% 7.5% 1.9% 20.8% 54.7%

Tabla 3 Kiss Bridge. Explotación estadística de encuestas a residentes en Pilar de la Horadada

Valoración Media

Resumen Positivo 65.1%

Resumen indiferente 24.5%

Resumen negativo 13.7%

Tabla 4 Kiss Bridge. Resumen de explotación estadística de encuestas a residentes en Pilar de la Horadada


51

Figura 51 Gráfico de valoración de impactos de El Puente del Beso, evaluado por residentes en Pilar de la horadada

Figura 52 Gráfico resumen de valoración de impactos de El Kiss Bridge, evaluado por residentes en Pilar de la Horadada

Se aprecia que los impactos, según la valoración de la población de Pilar de la Horada son positivos. La única excepción ha resultado ser el conocimiento por parte de los ciudadanos de la repercusión


52

que en medios de comunicación tanto especializados como generalistas ha tenido la obra del ámbito de la población.

Esto simplemente indica poca eficiencia en la comunicación de la administración y los ciudadanos, la carencia de un interés claro por transmitir estos hechos, o simplemente la desconexión de los ciudadanos respecto del desarrollo de la población.

4.1.1.2 Entrevista a responsables de la administración

Seguidamente se transcribe un resumen de las entrevistas:

1-Entrevista al Técnico Municipal Víctor Manuel Martínez López:

¿Conoce el Puente del Beso y su entorno?

Si, por supuesto. Era ingeniero técnico municipal durante la construcción de la pasarela.

¿Cuál considera que es el uso de la obra?

Al ser una pasarela no cabe duda que su función principal es una obra de paso, pero también se ha convertido en un hito de referencia de Pilar de la Horadada, además de un lugar de reunión. Al estar situado el colegio a escasos metros, es habitual encontrar a padres y a niños jugando en sus inmediaciones.

¿Valore la imagen de la obra?

Muy positiva, ya que a parte de la función para la que fue diseñada, permitir el paso de un lado a otro de la rambla, destaca su diseño y las innovaciones técnicas empleadas en su construcción.

¿Considera que la zona ha mejorado con el puente?

Si, era una obra necesaria. La rambla se inunda los días de lluvia por lo que había que construir una obra de paso que comunicara ambos márgenes, y más teniendo en cuenta la proximidad del colegio.

¿Considera que se ha incrementado el número de visitantes-usuario de la zona tras la construcción?

Sí que he notado algún incremento, se ve más gente por la zona.

¿Qué opinión se tiene en El Pilar de la Horadada de la obra?

Muy buena. Inicialmente la obra fue usada como arma política por el coste de la misma, por lo que la acogida en la ciudad no fue del todo buena. Pasado un tiempo y gracias en gran medida a los galardones que ha obtenido, la imagen de la pasarela ha mejorado notablemente.

¿Conoce la repercusión en medios de información generales o especializados de la obra?


53

Si, sobre todo a raíz del galardón de la Federación Internacional del Hormigón, ha salido muchas veces en medios de comunicación tanto a nivel provincial como nacional. Es algo de lo que nos enorgullecemos.1

2-Entrevista a responsable de la Oficina de Turismo de El Pilar de la Horadada:

¿Cuál considera que es el uso de la obra?

Considero que el puente no es solo una obra de paso, sino que por sus características, también es un lugar de referencia de El Pilar de la Horadada.


Muy buena, es indudable la vistosidad del puente.

¿Considera que la zona ha mejorado con el puente?

Si, ha mejorado mucho.

¿Considera que se ha incrementado el número de visitantes a la zona tras la construcción?

Si considero que ha aumentado sensiblemente. Me ha sorprendido el número de visitantes que vienen a la oficina de turismo preguntando por la ubicación del puente. Y también de gente que después de visitarlo viene pidiendo información respecto al puente.

¿Qué opinión se tiene en Pilar de la Horadada de la obra?

A la gente le gusta, siempre hay alguno al que no, pero la gran mayoría está contenta con el puente.


Si, sé que ha salido varias veces en prensa por lo del galardón que obtuvo. 2

Tal y como se desprende de ambas entrevistas, la opinión es buena, corrobora lo obtenido en cuanto a aceptación y percepción de la obra por parte de los vecinos.

Resulta especialmente valiosa la aportación de la responsable de la oficina de turismo respecto del número de visitantes que preguntan específicamente por la pasarela, mostrando la contribución de la obra en la diversificación del turismo en el municipio. Esto abre la posibilidad de cuantificar ese impacto en futuras investigaciones.

1 Realmente se refiere a la nominación a los premios FIB 2014 (nota del autor)

2 Igual a

1


54

4.1.2 Investigación sobre El Mirador de la Palmera

4.1.2.1 Explotación estadística de encuestas

En la Tabla 5 y la Tabla 6 se incluye la explotación estadística de las encuestas realizadas

Conoce

puente Conoce entorno Uso de la obra

Imagen de la

obra

Mejora del

lugar

Incremento de

usuarios

Opinión

conocidos

Repercusión en

medios

Conocen P No Puente si

entorno Ninguno Muy mala Desacuerdo Menos Mala No

30 0 4 2 1 0 3 12

100% 0% 13.3% 6.7% 3.3% 0.0% 10.0% 40.0%

Como paso Mala Igual Igual Indiferente algo

8 3 4 5 3 5

26.7% 10.0% 13.3% 16.7% 10.0% 16.7%

Hito de

referencia Negativa No opina No opina buena si

15 5 1 2 24 13

50.0% 16.7% 3.3% 6.7% 80.0% 43.3%

Lugar de

encuentro Normal Total neutro Total neutro

8 3 5 7

26.7% 10.0% 16.7% 23.3%

Todos los anteriores

Buena Algo Algún incremento

3 10 5 8

10.0% 33.3% 16.7% 26.7%

Muy buena Mucho Gran incremento

12 19 15

40.0% 63.3% 50.0%

Positivos Positiva Positiva Positiva buena si opina Afirmativo

26 22 24 23 88.9% 18

86.7% 73.3% 80.0% 76.7% 60.0%

Positiva con

opinión

82.1%

Uso Imagen Mejora lugar Fomento zona

Tendencia

opinion

Repercusión

medios

Resumen

Positivo 86.7% 73.3% 80.0% 82.1% 88.9% 60.0%

Resumen

indiferente 10.0% 16.7% 16.7% 10.0%

Resumen

negativo 13.3% 16.7% 3.3% 0.0% 10.0% 40.0%

Tabla 5 El Mirador de la Palmera. Explotación estadística de encuestas a residentes en Daya Vieja

Valoración Media

Resumen Positivo 82.2%

Resumen indiferente 10.7%

Resumen negativo 8.7%

Tabla 6 El Mirador de la Palmera. Resumen de explotación estadística de encuestas a residentes en Daya Vieja

Al igual que en el caso del Puente del Beso, se aprecia que los impactos, según la valoración de la población de Daya Vieja son positivos.

En este caso el grado de conocimiento por parte de los ciudadanos de la repercusión que en medios de comunicación tanto especializados como generalistas ha tenido la obra fuera del ámbito de la población es mayor que en el caso de Pilar de la Horadada. Aún así un 40 % de los ciudadanos indica no tener conocimiento alguno de estos hechos.


55

Figura 53 Gráfico de valoración de impactos de El Mirador de la Palmera, evaluado por residentes en Daya Vieja

Figura 54 Gráfico resumen de valoración de impactos de El Mirador de la Palmera, evaluado por residentes en Daya Vieja


56

4.1.2.2 Encuesta a responsables de la administración

Entrevistas en el Ayuntamiento a personal municipal, personal de atención al público:

¿Cuál considera que es el uso del Mirador de la Palmera?

Es un hito de referencia del pueblo. La palmera centenaria siempre ha sido un símbolo para los habitantes de Daya Vieja.


Personalmente me gusta mucho. Me parece que ha sido una idea original y las vistas son fantásticas desde la parte superior.

¿Considera que la zona ha mejorado con el mirador?

Mucho, no solo porque la plaza tiene más vida, sino que también estamos más tranquilos porque sabemos que ahora las palmeras están más protegidas y no se van a caer.

¿Considera que se ha incrementado el número de visitantes a la zona tras la construcción?

Sí, ha aumentado el número de personas que vienen a plaza, tanto de nacionalidad española como extranjeros, que vienen a hacer fotos y subirse al mirador.

¿Qué opinión se tiene en Daya Vieja del Mirador de la Palmera?

Ha obtenido una gran acogida por parte de los vecinos, ya que ha ayudado a preservar un símbolo para el pueblo como es las seis palmeras que nacen de una misma raíz.


Si, sé que ha salido publicado en los periódicos.

Al igual que en el caso del Kiss Bridge, la opinión es buena y corrobora lo obtenido en cuanto a aceptación y percepción de la obra por parte de los vecinos.

Al igual que en el caso del Kiss Bridge resulta valiosa la aportación respecto del número de visitantes que acuden con motivo de la obra, mostrando la contribución en la potenciación del lugar y generando actividad social y económica a su alrededor. Al igual que en el caso de Pilar de la Horadada, abre la posibilidad de cuantificar ese impacto en futuras investigaciones.

4.1.3 Conclusiones sobre el impacto medido mediante encuestas a la población y los responsables muncipales

Tal y como se ha expuesto anteriormente, si excluimos el índice de conocimiento del impacto fuera de las poblaciones, las valoraciones en ambas obras son positivas, quedando todos los índices positivos entre el 52 y el 89%. Por su parte los índices negativos oscilan entre el 0 y el 23%.

Es llamativo a este respecto que los índices negativos más bajos corresponden a la valoración de fomento del lugar, indicando una percepción muy mayoritariamente positiva o indiferente (47 % en el puente del Beso y 17 % en El Mirador de la Palmera respecto a esta última).


57

Ello indica que, aún valorando los otros aspectos puramente subjetivos de forma negativa, los vecinos han valorado, como no negativo el impacto socioeconómico de la obra en sus lugares de implantación.

Respecto del grado de conocimiento de los ciudadanos sobre la repercusión mediática de las obras objeto de los sondeos, esta es muy baja en el caso de Pilar de la Horadada (solo un 45% de los entrevistados expresa conocer al menos algo) y baja en el caso de Daya Vieja (un 60%).

Puesto que la valoración de los bienes públicos es importante para su uso y preservación, resultaría indicado reforzar la comunicación del "valor material y cultural de la obra" además del valor económico, más aún porque este último es ahora percibido como algo negativo por parte de la población.

4.2 Repercusión de las obras en los medios de comunicación generalistas y especializados

La aparición en medios de comunicación por motivos positivos da una idea del impacto producido en el "territorio social". Es por ello que se incluye este apartado como índice del éxito obtenido.

Se incluye seguidamente una lista no exhaustiva del impacto de las obras en medios de comunicación:

4.2.1 Kiss bridge

Seguidamente se indican las noticias publicadas o emitidas.

4.2.1.1 Medios audiovisuales (Radio y Televisión)

Canal 9. Noticia en Informativos de Mediodía. Febrero de 2013

https://www.youtube.com/watch?v=9MirKvJ_4Yc

Onda Cero Alicante. Noticia en informativos de mediodía. Febrero de 2014

Canal 10 Alicante, entrevista con Miguel Ángel Crespo con motivo de la publicación del artículo "A unique presterssed concrete pedestrian bridge in spain" Noviembre de 2014

4.2.1.2 Prensa escrita generalista, económica, publicaciones y revistas

Selección de las menciones en prensa escrita más destacadas:

El Mundo 20/02/2014 y 3/02/2014

http://www.elmundo.es/comunidad-valenciana/2014/02/20/5305efc8268e3eca738b457a.html

http://www.elmundo.es/elmundo/2013/02/03/alicante/1359891088.html

El País 19/02/2014

http://ccaa.elpais.com/ccaa/2014/02/19/valencia/1392837445_184519.html

ABC 20/02/2014 y 03/02/2014

http://www.abc.es/local-alicante/20140220/abci-premio-puente-pilar-201402201813.html

http://www.abc.es/local-alicante/20130203/abci-puente-pilar-premio-201302031822.html

Valencia Plaza 14/02/2014

https://www.youtube.com/watch?v=9MirKvJ_4Yc

http://www.elmundo.es/comunidad-valenciana/2014/02/20/5305efc8268e3eca738b457a.html

http://ccaa.elpais.com/ccaa/2014/02/19/valencia/1392837445_184519.html

http://www.abc.es/local-alicante/20140220/abci-premio-puente-pilar-201402201813.html

http://www.abc.es/local-alicante/20130203/abci-puente-pilar-premio-201302031822.html


58

http://www.valenciaplaza.com/ver/76678/el-puente-del-beso-de-guia-consultores-representara-a-espa%C3%B1a-en-los-premios-fib.html

Información 20/02/2014 y 07/02/2014

http://www.diarioinformacion.com/alicante/2014/02/20/oscar-hormigon-puente-alicantino/1471236.html

http://www.diarioinformacion.com/cultura/2014/02/07/profesores-ua-defienden-india-candidatura/1466359.html

La Verdad 20/02/2014 y 01/02/2013

http://www.laverdad.es/murcia/v/20140220/local/alicante/obra-kiss-bridge-convierte-201402200049.html

http://www.laverdad.es/alicante/v/20130201/orihuela/puente-beso-horadada-opta-20130201.html

Las Provincias 01/02/2013, 04/02/2014, 09/02/2014 y 20/02/2013

http://www.lasprovincias.es/v/20130201/orihuela/puente-beso-horadada-opta-20130201.html

http://www.lasprovincias.es/v/20140209/orihuela/puente-sobre-rambla-opta-20140209.html

http://www.lasprovincias.es/v/20130204/culturas/puente-alicantino-finalista-premio-20130204.html

http://www.lasprovincias.es/20140220/comunitatvalenciana/alicante/obra-kiss-bridge-convierte-201402200049.html

4.2.2 El mirador de la Palmera

Seguidamente se indican las noticias publicadas o emitidas.

4.2.2.1 Medios audiovisuales (Radio y Televisión)

Canal Vega Baja. Noticia en Informativos de Mediodía. 6 Abril de 2011

https://www.youtube.com/watch?v=tsJ0fdok7QU

4.2.2.2 Prensa escrita generalista, económica, publicaciones y revistas

Diario información 18/08/2010; 12/06/2012; 25/09/2014

http://www.diarioinformacion.com/vega-baja/2010/08/18/palmeras-corse-mirador/1036272.html

http://blogs.lainformacion.com/futuretech/2012/07/12/un-espectacular-mirador-para-proteger-la-palmera-centenaria-de-daya-vieja/

http://www.diarioinformacion.com/suscriptor/arte-letras/2014/09/25/variation-guggenheim-3-mirador-palmera/1548815.html

http://www.valenciaplaza.com/ver/76678/el-puente-del-beso-de-guia-consultores-representara-a-espa%C3%B1a-en-los-premios-fib.html

http://www.diarioinformacion.com/alicante/2014/02/20/oscar-hormigon-puente-alicantino/1471236.html

http://www.diarioinformacion.com/cultura/2014/02/07/profesores-ua-defienden-india-candidatura/1466359.html

http://www.laverdad.es/alicante/v/20130201/orihuela/puente-beso-horadada-opta-20130201.html

http://www.lasprovincias.es/v/20130201/orihuela/puente-beso-horadada-opta-20130201.html

http://www.lasprovincias.es/v/20140209/orihuela/puente-sobre-rambla-opta-20140209.html

http://www.lasprovincias.es/v/20130204/culturas/puente-alicantino-finalista-premio-20130204.html


59

5 Resumen de resultados obtenidos y conclusiones

Los resultados obtenidos son:

A. La obra "Puente del Beso de Pilar de la horada" B. La obra "El Mirador de la Palmera de Daya Vieja" C. Las conclusiones del diseño y análisis estructural de las obras construidas D. Las conclusiones sobre el impacto material, social y territorial

5.1 C.- Conclusiones del proceso de diseño y análisis estructural

Tras el proceso de diseño estructural y las pruebas y observaciones realizadas a las estructuras construidas y descritas en la tesis se puede concluir:

Resulta viable la utilización de estructuras de piel como soporte primario de estructuras etas singulares

En las obras proyectadas y construidas, de carácter singular e investigativo, los medios utilizados en el análisis estructural han resultados suficientemente precisos para diseñarlas y prever su funcionamiento estructural tanto estático como dinámico:

o El análisis en régimen elástico de segundo orden geométrico es suficiente para las estructuras proyectadas en las que se producen deformaciones de importancia, cuando la estructura no es sensible a los movimientos impuestos por la reología, como en El Mirador de la Palmera.

o En análisis no lineal evolutivo y no lineal con consideración de los fenómenos de retracción-fluencia es adecuado para el análisis de esfuerzos en caso contrario. Como el Kiss Bridge

o El análisis lineal con la consideración de la interación terreno-estructura es suficiente para la obtención de las características dinámicas de las estructuras diseñadas

o El armado por el método multicapa con consideración de régimen no fisurado y fisurado es adecuado para el armado en ELU de elementos finitos tipo lámina de hormigón, la comprobación de las tensiones en el hormigón puede estar muy del lado de la seguridad en láminas básicamente comprimidas.

o En las regiones D, donde las hipótesis de los elementos viga y lámina gruesa no son aplicables, por geometría o por la composición material de la estructura, son aplicables y suficientes los teoremas de límite superior e inferior para su diseño seguro en ELU.

o El análisis en teoría clásica, con consideración de la fisuración de los elementos lámina en la dirección de las tracciones máximas obtenidas mediante los modelos elementos finitos, es suficientemente precisa para la estimación de las aperturas de fisura, siendo viable la automatización de su análisis mediante un algoritmo programado, salvo en las regiones D.

o Para mejorar la precisión del análisis de apertura de fisura en estas estructuras construidas con hormigones autocompactantes, es necesaria la obtención de las características reológicas del hormigón concreto que se emplee.

En función de la configuración estructural, este tipo de estructuras puede ser susceptible de presentar interacción dinámica con las cargas producidas por los peatones


60

5.2 D.- Conclusiones sobre el impacto material, social y territorial

Según los indicadores empleados, la construcción de estas infraestructuras ha tenido un impacto positivo en los lugares de implantación:

Mejorando la percepción del lugar por parte de los usuarios

Fomentando el uso de la infraestructura y de la zona

Fomentando la interacción social en torno a las infraestructuras construidas

Atrayendo a usuarios ajenos al lugar, tanto residentes en las poblaciones donde se implantaron, como no residentes

6 Líneas de investigación futuras.

El tema de investigación que en esta tesis se ha limitado fundamentalmente a El Kiss Bridge y a El mirador de la Palmera, abre caminos muy diversos de investigación en el que se entrelazan varias disciplinas. Se pueden nombrar los siguientes:

Respecto del diseño y análisis estructural

Mejorar los algoritmos del método multicapa en ELU para evitar la sobreestimación de las compresiones en el hormigón en las partes básicamente comprimida de la estructura

Mejorar el procedimiento de obtención de la apertura de fisura y verificar la precisión con mediciones directas

Estudio de la interacción de estas estructuras con las acciones de los peatones movimiento, avanzando hacia la estandarización de las pruebas dinámicas.

Propuesta y verificación de procesos de análisis comunes para las estructuras de piel en su conjunto, ya sean de hormigón o de celosías metálicas.

Respecto del impacto material, social y territorial

Cuantificación de los impactos detectados en las encuestas. o Mejora de la percepción de lugar por los usurarios o Fomento del uso de la zona o Aumento de la interacción social o Atracción de usuarios y consiguiente aumento de la actividad económica

Detección de otros impactos no investigados y su cuantificación.


61

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Segunda parte. Recopilación de Publicaciones

i

ARTÍCULO I

Salvador Ivorra, Joaquín Alvado, Miguel Angel Crespo (2014). A UNIQUE PRESTRESSED CONCRETE PEDESTRIAN BRIDGE IN SPAIN (2014) Structural Engineering International. Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering (IABSE), 24 (4):568-574.

568 Technical Report Structural Engineering International 4/2014

A Unique Prestressed Concrete Pedestrian Bridge in SpainSalvador Ivorra, Prof. Dr., Civil Eng., University of Alicante, Alicante, Spain; Joaquin Alvado, Dr., Architectonic Projects, Design,

University of Alicante, Alicante, Spain; Miguel Angel Crespo, MSc. Civil Eng., Technical Chief Engineer, Guia Consultores;

University of Alicante; Alicante, Spain. Contact: [email protected]

DOI: 10.2749/101686614X14043795569932

of Pilar de la Horadada, in Alicante province (Spain).

The project was envisaged to establish a relationship between two parts of the town divided by an artificial rainwater channel. The pedestrian bridge crosses this channel with a veer of 45° with respect to the referred channel. Each side of the channel provides a cross-way: a new shape to define the neigh-borhood border.

The initial concept for the design was to develop the bridge as a singular structure: a new icon to identify the city with. The Japanese art of paper folding called “origami”1,2 was the conceptual origin of the design. White concrete was used in the place of paper to project a very light structure where the geometric shape of the construc-tion was the most important part of the structural design. To project this concept, the middle connection of the bridge was made with two pinned elements, representing a kiss: a soft touch between two main parts of the structure.

The bridge was recognized in the 2014 edition of the fib Awards for Outstanding Concrete Structures as making a valuable contribution to the image and promotion of concrete structures, and furthermore, it has the distinction of having been selected as a candidate for the Award by the Spanish National Member group in fib. It is also included in the “nominate structures” section of the 2014 Awards brochure.

Geometrical Descriptions

In the initial sketches, the decision to design the bridge as a connection of two different structures, each with its own rules, prescriptions and geometry, was taken. These parts have different structural behaviors. One structure has a large cantilever beam of 16 m length, while the other has a Y-plan geometry comprising the main pathway itself and a Venetian staircase (Fig. 1). The length of the main path of both struc-tures is over 60 m.

It was decided to work with bent plates of self-compacting concrete of 250–350 mm thickness. To obtain a floating sensation, a lot of time was spent designing different bent shapes and testing them on the com-puter and in physical models to get the perfect mixture of lightness and function.

The connection between the cantile-ver structure and the Y-shaped one is located over the middle of the channel. The encounter of the two sections in the central area is carried out on the lateral part of either structure, being connected by a framework of pinned steel beams on which a glass floor acts as a walkway (Fig. 2).

Each stretch has different transversal sections. These variable cross-sections were designed to adapt the dimen-sions and shapes according to the requirements of stiffness and strength imposed by the overall geometry of the footbridge and the acting loads used to design it. Figure 3a shows these sections of the cantilever part of the bridge and Fig. 3b shows the differ-ent structural sections of the Y-shaped bridge.

The cantilever structure has a U-shaped asymmetric cross-section with a 2,5 m-wide path and lateral walls of variable height (Fig. 3a). The maximal depth is 1,35 m at the section located over the central pile, and the minimal one is 0,25 m at the edge of the cantilever.

The Y-shaped structure has a Z-shaped (Fig. 3b) cross-section. In this case, the stresses caused by the vertical or hori-zontal loads are associated to bending, torsion and shear mechanisms.

Structural Analyses

A Finite Element software3 has been used to model the structural behav-ior of the bridge by the finite element method (FEM). Different geometri-cal alternatives have been defined to achieve the actual shape. Mathematical elements such as “shell,” “frame” and

Abstract

This paper describes the so-called Kiss Bridge. This structure resembles a kiss, a subtle touch of structures. The beams have been structurally designed to adapt the Japanese art of paper fold-ing called “origami.” The material used for constructing the floating beams is white reinforced concrete in the form of folded shells. The two geometrically different parts have distinct structural behaviors. The length of the main path-way of both structures is over 60 m. The pedestrian bridge crosses an arti-ficial rainwater channel with a skew of 45° with respect to the referred channel. The joint between the canti-lever structure and the Y-shaped one is located over the middle of the chan-nel. Each stretch has different trans-versal sections. The pedestrian bridge is made with prestressed self-compact-ing reinforced concrete of 60 MPa. The foundation is shallow, comprising footings and footing beams made of 25 MPa conventional concrete. The can-tilever structure with its foundations is designed as a semi-integral bridge whereas the Y-shaped one is an inte-gral structure. The dynamic behavior of the structure was carefully studied to ensure that the dynamic loads gen-erated by pedestrians do not cause excessive vibrations, especially to the cantilever structure, which could pres-ent dynamic interactions with the pedestrians walking. The bridge was recognized, in the 2014 edition of the fib Awards for Outstanding Concrete Structures, for having made a valuable contribution to the image and promo-tion of concrete structures.

Keywords: cantilever bridge; origami; prestressed concrete; self-compacting concrete; pedestrian bridge; dynamic load.

Introduction

This paper presents the conceptual design process, the general descrip-tion, the structural analysis and the tests developed to design and build a singular pedestrian bridge in the town

Aut

hors

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Structural Engineering International 4/2014 Technical Report 569

The material that renders the shape to the footbridge is white self-com-pacting concrete with 60 MPa char-acteristic strength. The concrete is reinforced with corrugated rebars of 500 MPa yielding stress steel. The cantilever structure (Fig. 3a) has been post-tensioned by means of four 5∅5 tendons with steel of 1860 MPa maxi-mal breaking strength. The initial tension force was 1020 kN for each. These pre-stress forces have been introduced in the numerical model as tendon elements.

The last numerical model used to simu-late the final geometry of the structure has 6820 nodes, 239 frame elements and 6328 area elements.

The loads and their combinations for structural design have been selected from the Spanish and European stan-dards: Eurocodes 0 and 1.4–8 Pilar de la Horadada is located in a seismic zone, and a spectral analysis was done according to the Spanish Standard

“link” elements are used to simulate the boundary conditions with soil. The design was developed in conjunction with the architect and the structural engineers to adapt the initial geometry to the necessary geometry in order to verify the ultimate limit states and ser-viceability limit states.

“link” have been used to simulate the different structural conditions. Figure 4 shows a general view of the numerical model: “frame” elements are used to simulate the foundation beams, steel columns and post-tensioned elements, “shell” elements are used to simu-late the main body of the bridge and

Elevation 2´

Ele

vati

on

3´

Ele

vati

on

3

Elevation 1´

65´

Ground 0oor plan

Elevation 1

Elevation 2

9,40

Slope 10% S. 2%

Slope 10% S. 2%

18,40 4,6528,10

S. 10%

S. 10%

2´

4´

3,20 9,45 1,50 13,95

2,70

2,70 114°

2,500,80

0,801,95

2,302,4

0

24

28,05

1,50 13,95

2,8

5

1´

6´

5

1

24,85

8,305,00

Elevation 1-1´

Elevation 2-2´

Elevation 3-3´

8,951,50

2,0

0 3,0

0

9,450,90

2,35 8,45 1,50

1,8

5 3,0

0

2,0

0

8,35 25,80

5,00 8,95 1,50 9,45 0,90

25,75

24,90 1,50 8,45 2,3525,75

(a)

(b)

Fig. 1: General geometric description (units: m). (a) Plan view. (b) Lateral view

(a) (b)

Fig. 2: General view of the pedestrian bridge. (a) Top view. (b) Bottom view

Aut

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were analyzed independently. This ini-tial assumption was made so as to be able to absorb the stresses stemming from the respective loads as separate items. The flat joint between the two elements will be able to transmit hori-zontal loads including those that occur across the pedestrian bridge: wind action and seismic action.

Shell Elements

The shell elements used are four node finite elements with six degrees of freedom per node. The internal forces

pedestrian walk and the foundation supports, which have been considered as linear springs from a prescribed modulus of subgrade reaction.

The post-tensioned tendons are located mostly in the walls of the path-way, which conforms to the U-shaped section. The two lower tendons on each side have been twisted spatially to be conveyed through the floor slab, at the extreme end of the cantilever (Fig. 3a).

To analyze the structural behavior of the bridge, the two parts of the bridge

NCSP-07.8 The footbridge has two central piles, one for each structure. The central pile of the cantilever struc-ture is a concrete wall with a twist at its middle for changing the direction of the wall section. In the lower part, the twist is parallel to the axis of the channel, whereas in the upper part of the pile which it is perpendicular to the axis of the main structure.

The numerical model considers the actual thickness of each element, the actual geometry of the steel bars and in concrete, those that configure the

Section a1-a1´

1,18

3 Ø 32

(a)

(b)

0,90 9,45 1,50

25,8024,90

8,95 5,00

0,95

0,15 0,35

0,76

0,50

1,11

0,25

0,16

0,42

0,35

0,35

0,90

0,12

1,29

1,75

1,908,653,2513,85

1,05 0,38

0,56 2,26 0,10

3,65

0,42 2,30 0,10

0,25

0,63

1,29

0,31

0,93

3,44

2,232,86

0,160,35

1,21

0,25

2,212,81

2,39

1,18

1,26

1,25

0,33 0,66 0,12

0,35

1,19

0,35

1,33

0,160,35

0,35

0,15

Section a2-a2´Section a4-a4´ Section a4-a4´

Section a3-a3´

Section b1-b1´

Section b2-b2´

Section 2-2´ Section c1-c1´b3

b3´b2´

b1´

b2b1

c2´c1´

c2c1

Section c2-c2´Section b3-b3´ Section 5-5´

Section 1-1´

a1´

a1 a2

a2´a3´

a3a4

a4´

2,202,83

2,51

0,25

2,86

0,89

0,24

1,24

0,542,82

0,22

5,258,201,508,45

0,102,28

3,82

0,27 1,050,12

23,40

1,24

Fig. 3: Variable sections of the bridge (units: m). (a) U-shaped sections, northern part. (b) Z-shaped sections, southern part

Fig. 4: Overall geometry and mesh finite element model; frame, shell and link elements

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(a)

(b)

Fig. 5: Considerations for reinforced concrete shells. (a) CEB—SAP2000. (b) Axial and

shear forces due to transverse shear at the cracked areas12

obtained from the model in each node are axial forces (f11 and f22), bending (m11 and m22), torsion (m12), in-plane shear (f12) and out-of-plane shear (v13 and v23). Each internal force is sche-matically shown in Fig. 5a.

The design of the reinforcement for the concrete shells in accordance with a pre-determined field of internal forces, as implemented in the numeri-cal model, is based on the provisions in Eurocode 2.9 In this project, the concrete sections of the area elements were designed according to the proce-dure described in the Code CEB-FIB Model 1990,10 with sizing plates used for sizing layers. This procedure is out-lined in Refs. [11, 12].

Figure 5a shows the procedure for obtaining the axial and shear forces of the top and bottom layers of the model assuming that the core does not have any cracks. The equivalent axial and in-plane shear forces are calculated for each layer.

Where a crack is present in the core, the aforementioned equivalent forces are increased to take into account the effect of transverse shear forces v12 and v23 and θ (cracking angle, assumed to be 45°). Figure 5b shows the forces (by unit length) that are to be added to those shown in fig 5a due to this effect. The horizontal component of the force conveyed by the struts must be balanced by means of axial forces in the upper and lower layer. These axial forces act to the direction of the total

shear force (being j the angle between this direction and the direction 1). These axial forces are equal for upper and lower layer (half of the overall force for each one). The figure shows the decomposition of the overall hori-zontal force by unit length in the direc-tions 1 and 2, consequently halves of them are to be added to the top and bottom, axial and in-plane shear forces, shown in figure 5a. The reinforcement amounts are calculated using strut&tie models with a stress limit for the steel of 0,9·fyk/1,15 = 3,91 MPa. The strut forces are compared with the limits as per EC2.

Ct1/Ct2 distance from the top of the section to the centroid of the top steel parallel to directions 1/2

d1/d2 lever arm for forces in direc-tions 1/2

Cb1/Cb2 distance from the bottom of the section to the centroid of the bottom steel parallel to di-rections 1/2

dt1/dt2 distance from the centroid of the top steel parallel to direc-tions 1/2 to the middle surface of the section

dv lever arm mean; h – (Ct1 + Ct2

+ Cb1 + Cb2)/2, where h is the slab thickness

C mean cover (in this case, equal for the bottom and top rein-forcement layers)

dtmax/

dbmax

maximum of dt1 dt2/db1 db2

dmin minimum of d1/d2

vt maximum shear, equal to (v2

13 + v223)

0,5

The analysis of the punching shear in the connecting zone between the two sec-tions of the Y-shaped concrete structure and the support steel pillar indicated the need for additional reinforcement. To solve this problem, a singular steel element was designed (Fig. 6a). It is embedded in the reinforced concrete in that area. This element is made with S275 steel with UPN sections and plates. Figure 6b shows a general view of this reinforcing element with the von Mises stress distribution for the most repre-sentative load combination. The outer diameter of 1,2 m of the steel element and its height of 0,14 m can be indicated as its general characteristics geometry. Shell elements were used to design the connecting zone.

Frame Elements

The two supporting piles of the bridge (Fig. 2) are made of different materi-als. The pillar corresponding to the south part with the Y–shaped struc-ture consists of a steel tilted lattice col-umn built with tubular sections. These elements were designed according to Eurocode 3.13

The Foundation: Link Elements

The foundation was built using con-ventional concrete; it is superficial and each part of the bridge is independent of the other side. It was necessary to build a large concrete cube in the bridge abutment zone to guarantee its static equilibrium, because the exis-tence of the large cantilever beam gen-erates significant bending moments in this position.

A modulus of subgrade reaction was introduced through a series of linear springs in all the elements of the model to simulate the foundation of the struc-ture and the soil–structure interaction. According to the geotechnical study performed, the vertical and horizon-tal modulus of subgrade reaction were considered as 7138 and 3390 kN/m3, respectively.

Load Tests Carried Out

Because of the geometric characteris-tics of this pedestrian bridge, several static and dynamic load tests were planned to verify the serviceabil-ity limit states defined in the project according to the Spanish Standards.

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Steel plate 20 mm(a)

(b)

Section, units M

Plan

Plan Upper plate Upper plate

Section b-b´

Plan

Steel ring Base plate

0,1

20

,10

0,0

4

Plate 15 mm

Steel plate 15 mm

Steel plate 20 mm

Plate 20 mm

Plate 20 mmPlate 15 mm

0 0,19 0,38 0,58 0,77 0,96 1,15 1,35 1,54 1,73 1,92 2,12 2,31 2,50 E+2

Concrete Clled

Plate 20 mm

Edge cut 30°

Plate 15 mm Plate 15 mm

Plate 20 mmPatch area

Plate 20 mmPatch area

Plate 40 mm

3Ø323ø32

Ø32

Ø32

B

B´

Plate 40 mm

Plate 20 mmPlate 20 mmPlate 40 mm

Plate 40 mm0,76

0,04

0,46

0,15

0,41

0,02

0,4

6

0,0

2

0,46

R0,19R

0,15

0,41

R0,50

0,4

6

0,8

7

Plate 15 mm

Fig. 6: Steel element to solve punching effect on Y-shaped bridge. (a) Geometric position (units: m). (b)von Mises stresses (units: N/mm2)

–10,0 –9,2

(a)

(b)

(c)

(d)

–8,3 –7,5 –6,6 –5,8 –4,9 –4,1 –3,2 –2,4 –1,5 –0,7 –0,2 1,0 E-3

–33,0 –30,8 –28,6 –26,4 –24,2 –22,0 –19,8 –17,6 –15,4 –13,2 –11,0 –8,8 –6,6 –4,4 E-3

Fig. 7: Numerical model and static load test. (a) and (c) Load position on the model. (b) and (d) Contour distribution of the vertical

displacements (units: m)

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7

× 10–4

–0,2

–0,1

0

0,1

0,2

(b)

(a)

garm

s

6

5

4

3

2

1

00 2 4 6 8 10

Frequency (Hz)

12 14 16 18 20

0 5 10 15 20 25

t (s)

30 35 40 45 50

Fig. 9: Results of the dynamic test. Values obtained at the extreme point of the cantilever:

(a) Recorded acceleration during a resonant load on the cantilever point. (b) FFT

analysis, main frequency of the pedestrian bridge, referred to in (a)

The static load test was designed with different load alternations in the struc-ture to simulate real load situations on the structure (Fig. 7). This load was represented by pallets with bags of cement located at the positions indi-cated by the test (Fig. 8).

The vertical displacement was regis-tered at several critical points on the structure (Fig. 8) to make a compari-son between the numerical model and the actual bridge in order to validate the model and to verify the service limit states.

Table 1 presents a comparison of the maximum vertical displacements pre-dicted by the numerical model experi-mentally and the results of the static tests when the bridge was fully loaded with a load of 2,2 kN/m2. These vertical dis-placements had the same order of mag-nitude; in conclusion, the parameters considered when modeling the behavior of the structure are in accordance with the actual behavior of the bridge.

The main objective of the dynamic load test was to analyze the main fre-quencies of the structure, the damping factor and the possible dynamic inter-action due to pedestrian traffic. For this purpose, several load hypotheses were analyzed by the numerical model and afterwards carried out on-site once the bridge was constructed.

Figure 9 shows the results of the response of the structure during the load test. In conclusion, it was possible to show a dynamic interaction between the pedestrian traffic and the structure, the predominant natural frequency being 3,4 Hz and the damping ratio being 2,5%. The damping ratio was obtained by the logarithmic decrement technique and the main frequency was calculated by the fast Fourier trans-form (FFT) of the registered signal. The values obtained from the dynamic tests are similar to those obtained in the FEM analyses. Figure 9 shows some of the results of the dynamic load test.

Bridge Construction Phase

Schematically, the construction proce-dure was as follows:

• Demolition and excavation were performed for the footings.

• Steelwork, shattering and casting of footing and footing beams were done for both structures.

• Steelwork, shattering and casting of piers and abutment walls were car-ried out (Fig. 10a).

A2

A2´ B1´ B2´ B3´

B3B2B1

A1´

A1

Fig. 8: Positions of the vertical displacement transducers during the load test

South part North part

FEM Test FEM Test

B1 B1� B1 B1� A1 A1� A1 A1�

–4,87 –7,45 –3,30 –5,05 –9,93 –5,71 –8,45 –9,45

B2 B2� B2 B2� A2 A2� A2 A2�

–1,77 –3,03 –1,77 –3,03 –1,28 –2,57 –1,16 –1,62

B3 B3� B3 B3�

–3,37 –8,16 –2,28 –5,53

Table 1: Vertical displacement (mm) at some points on the structure: numerical fi nite

element model (FEM) and tests

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Fig. 10: Construction works. (a) Formwork and steel work for the cantilever structure. (b) Casting of the slab

(a) (b)

• For both structures, conventionalscaffolding was suffi cient because ofthe low level of the structure over thechannel bed. The formwork of onlyone structure was in place at the sametime to avoid problems with fl ooding.

• Wooden planks and steel formworkpanels were used for making theformwork.

• The level of the formwork of bothstructures was adjusted to takeinto account the expected defl ec-tions. This was crucial to avoid fur-ther problems in the joining areabetween both structures.

• The casting of the decks was done intwo phases, one for the slabs and theother for the walls (Fig. 10b).

• After the completion of the decks,the pre-stressing steel was placedand stressed.

• In order to reduce creep effects, thescaffolding was kept in place duringthe entire construction phase.

• The last element to be completedwas the steel and glass slab that con-nects both structures.

Conclusions

It was decided to achieve two things at the same time: a structural land-mark for the city and a risky design. The bridge now connects the two sides of Pilar de la Horadada, which were disconnected because of the constant flow of water during the rainy sea-son. The design plan was to construct a kiss-like, delicate structure, which provided each part of the channel with particular characteristics.

The venture was an experimental design, an archetypal landmark envis-

aged on the computer and tested and executed in the field. Different soft-ware was used to analyze the ULS and SLS according to the Spanish and European Standards. The initial idea was to work with the principles of the Japanese art of paper fold-ing, origami, to bend the plates in order to get the perfect shape for the structure.

Today, everything functions as visual-ized: one can see bicycles, and walk-ers, runners and skaters crossing the channel and sometimes chatting in the middle of the structure, over the glass platform. Aspects designed on the computer have been trans-formed into reality, for the city and its citizens.

Acknowledgement

The authors wish to acknowledge the assis-tance and support of the fib-Congress 2014 Scientific Committee, the Generalitat Valenciana, the town Council of Pilar de la Horadada; Rafael Gillen; Justo Oliva; and David Jimenez for the technical collaboration.

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Belgium: CEN Central Secretariat, Rue de

Stassart 36, B-105.

SEI Data Block

Owner:

Generalitat Valenciana

Contractor:

JV Urdinter&Intersa

Steel (t): 17,2

Concrete (m3): 238

Prestressing steel (t): 0,565

Estimated cost (EUR millions): 0,433

Service date: November, 2012

Aut

hors

Cop

y

Segunda parte. Una aportación sobre el uso de estructuras de piel, el caso del Kiss Bridge y El Mirador de la Palmera

ii

ARTÍCULO II

Salvador Ivorra, Joaquín Alvado, Miguel Angel Crespo (2015). STEEL PEDESTRIAN BRIDGE TO PROTECT A UNIQUE TREE. Structural Engineering International. Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering (IABSE) 25(3):345-350


Museum in New York. The structure consists of a helical steel truss beam that completes three ascending laps enveloping half the height of the trunks, embracing the tree completely. At the top, there is a steel ring where each trunk of this palm is anchored through cables at several points. These cables reduce significantly the forces and moments that wind loads gener-ate on the base of the trunks and their clamping on the ground. This reduces the possible breakage and/or excessive deformation of each trunk during epi-sodes of strong winds.2

The design also intended to visually connect the town centre with the sur-rounding fields to show the visitors the relationship between the town and its surroundings, and the change of the landscape with the coming of the dif-ferent seasons. A lookout landmark, with a spiralling promenade that cul-minates in a narrow overpass jutting out over a major town thoroughfare, was created. El Mirador de la Palmera offers stunning views of the “Vega Baja”, “Rojales” and “La Marina” areas. The result of this special struc-ture is the “Variation Guggenheim 3”, or “Viewpoint from the Palm Grove”, a 3D steel-frame spiralling walkway. Despite the fact that this construc-tion certainly used more materials and took up more space than a simple ret-rofitting system, the designed structure allows visitors walking close to the tree to enjoy an especially pleasant experi-ence, and has created a valuable archi-tectural icon as well. In addition to the

six-trunk palm tree to bear strong wind loads. This palm tree is in Daya Vieja, a small town located in the southeast of Spain in the province of Alicante. The tree appears in the catalogue “Arboreal Monumental Heritage of Valencia”, published by the Valencia Region Government in 2006, and its new version (which includes the modification made in the original and its enlargement) that was published on 23 November 2012,1 once the construction of this structure was completed. As it is a catalogued tree, the law enforces its preservation and enhancement. The tree belongs to the Phoenix dactylifera variety and is more than 210 years old, with a height of 20.50 m and a perimeter of about 18.85 m; it is located in the main square of the town. The decision to design a structure to retrofit the tree was taken after the collapse of one of its trunks during an episode of strong winds.

The first requirements that were imposed on the project were that it should neither harm the tree nor acquire a greater prominence than it. The proj-ect was designed to highlight and to pro-tect the tree, while it also had a specific use. The project was adjusted step by step from the initial conception to the final version, considering many differ-ent options. The three- dimensional (3D) steel frame structure was finally chosen as the one that would best comply with the prerequisites both in service and during its construction.

The final proposal was based on the external geometry of the Guggenheim

Abstract

This paper describes the “Variation Guggenheim 3: Mirador de la Palmera” project in Daya Vieja (Alicante, Spain). This structure was inspired by the Guggenheim Museum in New York and was designed to protect a landmark palm tree from wind loads. This six-trunk palm tree was declared a monument by the Valencian government in 2012. The structure that now protects it appears to fly around the palm tree creating a helicoidal skywalk made of steel, while retrofitting the lateral trunks of the tree to protect them from collapse. An 18 m long straight beam starts on the top of this helix, and stretches towards a look-out point that offers a view of the whole village and its surroundings. The reduc-tion of the visual impact of the struc-ture on the tree was a major aim for the project design. The structural elements are as slender as possible to avoid visual obstruction of the tree. They are painted white, while the walkway steel corru-gated plate is painted green in order to highlight its neat shape among the blur created by the apparent mess of bars of the supporting structure. The two main pillars of this pedestrian bridge were designed in steel and geometrically resemble trees. A ground penetrating radar analysis was performed to detect the palm root location and to decide the best foundation system. Slender cast-in situ steel–concrete micropiles along with a concrete pile-cap, raised some centimetres above the ground level, were used to reduce the damage to the roots. The projected pile-cap is a slender, continuous, circular ring whose geometry resembles that of a concrete bench. This structure was a finalist for the Architecture Awards for the best construction projects in 2010–2014, pre-sented by the Diputación de Alicante.

Keywords: steel structure; tree loads; pedestrian bridge; elevated pile cap; tree wind loads.

Introduction

The structure described in this paper is specifically designed to help a unique

Steel Pedestrian Bridge to Protect a Unique TreeSalvador Ivorra, Prof., Dr, Civil Eng., University of Alicante, Alicante, Spain; Joaquin Alvado, Dr, Architectonic Projects,

University of Alicante – Design, Alicante, Spain; Miguel Angel Crespo, MSc. Civil Eng., Technical Chief Engineer,

Guia Consultores; University of Alicante, Alicante, Spain. Contact: [email protected]

DOI: 10.2749/101686615X14210663188097

100

50

0

–50

–100

–150

–200

P01

P02

(a) (b)

P04 P03

–5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4

Fig. 1: Preliminary research: GPR (a) Longitudinal sections studied (b) location of the

main root of the tree


diameter, easing the construction and providing rhythm and neatness at the same time. To support the spiral 3D frame, 24 twisted solid steel bars ∅63.3 × 15 mm were laid on two circles over the concrete ring foundation, 12 in each. The rhythmical staggered disposi-tion and the twisted shape correspond to the idea of dividing the double spi-ral into equal segments, 3 m long. The main supporting structure is made of quasi-vertical components, retrofitted one to another, that lie on the founda-tion and reach the level of 9.5 m. The ends of these elements are attached to a planar ring-shaped beam that pro-vides rigidity to the whole supporting structure. Finally, in order to reduce buckling, the lengths of the slender rods were designed with pinned round bar connectors of ∅20 mm between the two layers of the quasi-vertical elements.

This structure supports a triangular truss helix beam made of round bars ∅63.3 × 4 mm. The steel walkway is 1 m wide and it is separated from the main structure by a distance of more than 2 m (Fig. 2). The supporting structure of the pedestrian bridge is anchored to the backbone by a spatial structure (a so-called duck beak) and horizontal bars that are articulated to the supports to avoid the appear-

by enlarging the micropiles through the existing layers of soft soil, the reduction of the expected settlements and the small size of the machinery needed for the work. The foundation system was completed with a concrete floating ring pile-cap elevated 200 mm above the current level of the ground to avoid any damage to the roots because of its construction; this struc-ture performed its duty perfectly and had the shape and functionality of a bench.

Geometrical Descriptions

The main structure is of a steel dou-ble-spiral shaped 3D frame. The spiral radius grows as the structure climbs up along the complex shape. The exterior radius at the foundation level is 3.5 m and reaches a length of 5 m at the top. The double spiral-shape was designed to balance the momentum loads trig-gered by the spatial steel walkway along with those caused by the wind exposure of the structure itself and the palm tree. The distance between the main double-spiral bars is 1.15 m. The spatial frame (wire-like) structure has a shape similar to that of an inverted cone.

In order to rationalize the structure, it was designed using bars of the same

alluring views and the fun pedestrian walk, the idea of making the tree a focal point and, conversely, to extol it, is an example of the sustainable think-ing that infiltrates much of today’s architecture.

The tower resembles a roller coaster made for pedestrians. This roller coaster offers, instead of speed, awe-some 360º views of Daya Vieja and unique points of view of the palm tree, while protecting it from collapse.

Thus the El Mirador de la Palmera serves both as a spiralling walkway/lookout tower and a brace for the unique palm tree that it embraces.

In 2014, this structure was a finalist for the Architecture Awards presented by the Diputación de Alicante for the best construction projects in 2010–2014.

Preliminary Studies

The choice of the foundation design was strongly influenced by the char-acteristics of the soil and the location of the roots of the tree which had to be protected. In order to design it, a series of geotechnical tests were car-ried out.

− Surveys: They indicated that the groundwater table level was at 1.2 m from the surface; this level varied considerably during the different seasons, reaching up to a depth of 1.0 m. A 10 m deep lithological column was obtained consisting of loose fi ne sand and silt with some soft clay lay-ers in between.

− Tomography: This was performed to detect the location of the tree roots and bulb, where the three trunks meet. The detection of these ele-ments of the rooting system was cru-cial to avoid damaging them during the construction of the foundation. A soil tomography test with ground penetrating radar (GPR) was con-ducted using a 500 MHz antenna. A diameter of 15 m around the palm tree was tested making longitudi-nal sections (Fig. 1a). This system allowed identifi cation of the char-acteristic variations of the materials up to 2 m below the location of the GPR.3

Finally, the deep foundation using the option of micropiles was the most suitable one because of its better per-formance in terms of reduction of damages to the bulb where the trunks of the palm tree meet, its adaptable bearing capacity, which enabled pro-vision of sufficient strength simply

6.00 5.00 4.00 3.03

6.00

R: 6

.89

5.00 4.00 3.03

10.2

4

(a)

(b)

Fig. 2: General geometrical description. (a) Lateral view and (b) plane view (Units: m)


mm over the ground and has the shape of a park bench (Fig. 5).

Structural Analyses

Structural analysis software4 was used to create a 3D model of the pedestrian bridge by the finite element method (FEM). Different structural alterna-tives were defined to arrive at the existing shape. The project design was developed together with expert agri-cultural engineers, the architect and the structural engineers to adapt the geometry and loads to the final geom-etry, to verify the ultimate limit states and the serviceability limit states and to ensure the integrity of the tree dur-ing wind loads.

“Frame” elements were used to simu-late the 27 554 degrees of freedom model in all the structures, “shell” ele-ments were used to simulate the deck segments and “link” elements were used to simulate the boundary condi-tions with the soil (Fig. 6).

For analysing the structural behav-iour, the classical loads defined by the standards were considered: self weight, pedestrians’ live loads, snow, seismic loads, and wind and thermal effects.5–8 In addition, a particular load on the

The tree-shaped pillars are made of steel tubular sections ∅80 × 20 mm, three-dimensionally triangulated and reinforced with steel gusset plates at the starting and/or supporting points (Fig. 4). The clamps of these elements to the foundation have a small stiff-ness in the longitudinal direction of the bridge. This forces the main structure to provide the main lon-gitudinal bracing to the complete structure and, conversely, to bear the subsequent load effects. In contrast, the rigidity of the pillars in the trans-verse direction is high, because of their truss configuration, so that they do not need any help from the rest of the structure.

A deep foundation was designed as a result of the preliminary stud-ies. Sixteen ∅100 mm concrete–steel micropiles 15 m in length were bored and constructed through the bulb and root system of the palm tree. They are located under the pile-cap: a circular ring 1.0 m high, with 7 m for the exter-nal diameter and 5 m for the inner diameter, made of reinforced concrete. The micropiles are clamped to the pile cap in a staggered configuration, seven to the inner part and eight to the outer part of the ring. The pile cap floats 300

ance of additional bending moments in these very slender elements (Fig. 3). This geometry is intended to create a blurred view, like looking through an irregular fabric, avoiding interferences of regular patterns to the tree view that would have affected the natural perception of it.

The truss beam that forms the pedes-trian pathway stretches to reach the level of the main street of the town resting on two tree-shaped pillars 10 m high. It provides a lookout at an eleva-tion of 11.0 m over the street, higher than any other construction in the town with the exception of the church tower.

The section of the footbridge is made up of a tetrahedral triangulated truss beam. The lower tubular profile is a steel round bar ∅88.9 × 4 mm. The upper base plate has two stiffening gussets and diagonal profiles ∅20 mm. Because of the section design of the beam, the side rails are very light and their structural contribution is only to absorb pedestrian loads. This continu-ous beam places the observation point more than 15 m from the main struc-ture, with its closure on a glass rail-ing that generates greater freedom of vision.

Plate t = 10 mm

Plate t = 10 mm AISI-316L

Plate t = 8 mm AISI-316L

Tube ∅ 63.3 mm t = 15 mm 316AISIL

Tube ∅ 22 mm

Detailarticulated joint

Structural detailsDimensions in m (unless noted otherwise)

48° 48° 48° 48°

Reinforced structure

Lean structure footbridge_main spiralTube ∅ 48.3 t = 4 mm

Tube ∅ 63.3 t = 4 mmSpiral shape rereinforced pillars

∅ 48.3 t = 4 mm

Drilling 40% holes ∅ 30 mm

Plate t = 10 mm AISI-316Ldrilling 40% holes ∅ 30 mm

Tube ∅ 22 mmTube ∅ 22 mm T 30

Tube ∅ 22 mm

Tube ∅ 88.9 t = 4 mm Tube ∅ 88.9 t = 4 mm

Tube ∅ 60.3 t = 4 mm

Tube ∅ 48.3 t = 4 mm

Tube ∅ 48.3 t = 4 mm2.10

1.0

01.0

0

1.0

0

143°

48°

1.0

0

1.1

0

Detail

Elevation

Plan

Tube ∅ 48.3 t = 4 mm

Plate t = 10 mm

Plate t = 10 mm

0.10

0.49

0.2

6

Detail articulated joint Detail articulated joint Detail articulated joint Detail articulated joint

Fig. 3: Structural system to support the helical walkway on the main structures (Units: m)


structure was considered: the loads generated by wind on the branches of the palm tree and transmitted to the structure.9 To estimate these loads, 12 branches of each trunk with a total exposed wind surface of 12.5 m2 were considered. Each branch was assumed

Section

Elevation

A′ B′

C′

Soil

1.00

1/2 IPN

IPE 240

IPE 240IPE 240

Plate t = 15 mm

Steel micropile

Soil

Plate t = 8 mm. S275

Plate t = 10 mmPlate t = 15 mm

Floating concrete fundation

∅ 16 B500S



Floating concrete fundation

∅ 16 B500S

Steel micropile

Soil

Steel micropile

Soil

1.00

1/2 IPN S275

Section B–B′

Section C–C′

Cantilever-foundation attachment

A

0.6

0

2.00

0.40

2.40

0.10

Complete weldingComplete welding

0.9

5

IPE 240

0.40

0.10

0.9

5

B

C

Dimensions in m (unless noted otherwise)

Section A–A′

Fig. 5: Structural details of the walkway and the pile cap (Unit: m)

Trunk 2

Trunk 2

24 25

2726

Ele

vati

on

1

Ele

vati

on

2

Ele

vati

on

2

Ele

vati

on

1

Trunk 1Section B–B′

∅ 8

0 ×

20

AIS

I31

6L

∅ 8

0 ×

20

∅ 8

0 ×

20

AIS

I31

6L

∅ 8

0 ×

20

AIS

I31

6L

∅ 8

0 ×

20

AIS

I316

L

∅ 8

0 × 2

0 A

ISI3

16L

∅ 8

0 ×

20

AIS

I316

L

∅ 63.3 × 4

∅ 8

0 ×

20

B′ A′

AB

Section A–A′

Upper face

Back face

1.00 5.98

Plates t = 0.7 mmreinforce


Main structure ∅ 80 × 20 AISI316L - round bar

Secondary structure: 63X4

Reinforced plates t = 0.7 mm

Round bars1


Detail joint

Detail 2joint

2

1

1

2

3

2

3 4

1.54

1.24

1.64

1.58

0.84

1.37

3.263.75

10.23

Fig. 4: Structural details of the tree-shaped pillars

to be a flag, with a pressure coefficient of 1.2 and a force coefficient of 0.25. The wind velocity considered for each branch was 34 m/s. A force of 0.28 kN on the structure was calculated for each trunk. This simplified procedure presented results in agreement with

the ones obtained by Ref. [10] for a Phoenix canariensis palm tree apply-ing Eurocode 1 and its dynamic effects. These six loads were distributed on the top circular ring. They were anchored to the structure by stainless steel cables. European and Spanish stan-


dards were used for the final design of the complete structure.11–13

Conclusions

The steel spatial walkway and lookout now connects the centre of the town of Daya Vieja with the surroundings, the fields and the landscape. The idea was to achieve two goals at the same time: a structural solution for the monumen-tal six-headed tree and an audacious footbridge to provide a view of the surrounding territory. The design plan was to construct a 3D, light steel frame structure to protect the palm tree while at the same time projecting a unique structure to promote the image of this small southeastern Spanish village (Fig. 7).

The experimental design was itera-tively designed on the computer in order to give the most accurate shape to the structural function and to sub-mit the structural plan to the town council. Another software was used to rationalize the dimensional thickness and the floating sensation for the walk-way. The whiteness of the main frame structure provides the construction with an abstract composition that con-trasts with the spatial green walkway that floats above the town centre. The “Variation Guggenheim 3” is a new facility for the citizens to appreciate both the natural and artificial beauty of Daya Vieja.

Acknowledgements

The authors wish to acknowledge the finan-cial support of Diputación de Alicante; the town Council of Daya Vieja; and Rafael Gillen and David Jimenez for the technical collaboration.

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Fig. 6: Overall geometry and mesh finite element model, frame elements

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view

(a)

(b) (c)


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Owner:

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Steel (t): 25.5Concrete (m3): 15Estimated cost (EUR millions): 0.552

Service Date: February 2011

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