LA ESTRUCTURA DE ACERO UNA ALTERNATIVA CONVENIENTE EN INSTALACIONES AEROPORTUARIAS M.I. Héctor Soto Rodríguez Asesor Técnico AHMSA Director General CRDIC [email protected] México, D.F.

7 de septiembre de 2015

TEMARIO 1. OBJETIVO 2. DEFINICIÓN 3. ESTRUCTURAS DE ACERO PARA HANGARES DE AVIONES 4. ESTRUCTURAS PARA TERMINALES AEREAS 5. CASO PARTICULAR: NUEVO AEROPUERTO DE LA CIUDAD DE MÉXICO (NACM) 6. CONCLUSIÓN

OBJETIVO

Presentar las ventajas competitivas de la estructura de acero en instalaciones aeroportuarias, en las que se requiere salvar grandes claros y fuertes volados, para diversos usos arquitectónicos, con una sola estructura, con poco material, y para resguardar una concentración masiva de usuarios (Estructura grupo A).

Aeropuerto Internacional de Suvarnabhumi, Bangkok, Tailandia

Boceto del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NACM). El proyecto arquitectónico de una terminal aérea es de los temas más complejos de la Arquitectura. Son edificios muy importantes, ya que se convierten en las entradas y salidas de ciudades o países.

PUERTAS QUE CONECTAN LA TIERRA CON EL AIRE .

OBJETIVO

En este trabajo se hará referencia exclusivamente a estructuras de acero para hangares de aviones y de terminales aéreas (estaciones aéreas).

DEFINICIÓN Una TERMINAL AEREA es un lugar específico muy importante de un AEROPUERTO (ESTACIÓN PARA AVIONES), que se utiliza para abordar, cargar, y preparar los vuelos nacionales o internacionales, y que requiere espacios con geometrías y necesidades arquitectónicas diversas tales como: Salas de embarque Estacionamientos Locales comerciales Casas de cambio Hoteles Restaurantes Oficinas

Todos estos espacios están dentro de una estructura única.

Anteproyecto de la Terminal 2 de la Ciudad de México. Cortesía Arq. Josefina Rivas Acevedo Grupo ARQUIDECTURE, Mérida, Yucatán.

Aeropuerto Internacional de Frankfurt, Alemania

Vista general del boceto del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM)

DEFINICIÓN

Aeropuerto Internacional de Zumbi dos Palmares, Brasil. Cortesía Asociación Latinoamericana del Acero (ALACERO)

Terminal aérea en el Desierto de Atacama, Chile. Cortesía: Asociación Latinoamericana del Acero (ALACERO). Relativamente cerca de este lugar quedó marcada en la historia de Chile el exitoso rescate de 33 mineros atrapados en la Mina de San José, Copiapo, a finales del 2010.

Aeropuerto Internacional Pinto Martins, Fortaleza, Estado de Ceará, Brasil Cortesía: Centro Brasileiro da Construcao em Aco (CBCA)

En el diseño de las terminales aéreas deben resolverse requerimientos espaciales, ambientales, funcionales y estructurales. Es necesario solucionar los flujos de personas, equipaje, aviones, etc., garantizando la seguridad de cada uno y evitando cruces en salidas y llegadas a la terminal. Los espacios deben ser acogedores para el usuario, tanto para los viajeros y los trabajadores

ESTRUCTURAS DE ACERO PARA HANGARES DE AVIONES

Las alternativas estructurales tradicionales para los hangares de aviones se resumen en: 1. Marcos rígidos con columnas y trabes de peralte variable a dos o varias aguas 2. Columnas y armaduras de celosía (alma vacía) 3. Armaduras espaciales asiladas 4. Estructuras espaciales o tridimensionales 5. Mástiles con tirantes para soporte de cubiertas ligeras en voladizo 6. Velarias (lonas plásticas)

ESTRUCTURAS HANGARES AVIONES

La estructuración de hangares para aviones es similar a la de naves industriales de acero. Se requiere una estructura que salve grandes claros sin apoyos intermedios, frecuentemente a base de marcos rígidos con contraventeo horizontal en cubierta y vertical en varias crujías para limitar los desplazamientos laterales ocasionados por viento o sismo.

Las partes que constituyen una nave industrial típica para hangares de aviones son: estructura a base de marcos rígidos: columnas IR o W, cabezales o trabes principales de peralte variable o armaduras; cubierta de acero ligera (lámina y montenes o joist ESJ), fachadas a base de montenes (perfiles CF de lámina doblada), y lámina ligera y contraventeo horizontal en cubierta (ángulos LI) y en las paredes laterales de la estructura (ángulos, tubos OR o HSS).

ESTRUCTURAS HANGARES AVIONES

En estructuras a base de marcos rígidos, izquierda, suelen emplearse un conjunto de marcos en la dirección transversal, y la resistencia ante fuerzas horizontales longitudinales se logra por medio de contraventeos verticales, colocados convenientemente, combinados frecuentemente con los contraventeos horizontales de cubierta, que sirven también para proporcionar estabilidad lateral a dichos marcos.

ESTRUCTURAS ESPACIALES

Estructuras tridimensionales o espaciales para salvar grandes claros. NO confundirla con la TRIDILOSA

ESTRUCTURAS ESPACIALES

Izquierda, Elementos estructurales básicos modulares de las estructuras espaciales o tridimensionales. A la derecha, gráfica para el predimensionamiento de este tipo de estructura.

Estructura espacial en cubierta de la Terminal aérea del Aeropuerto Internacional Pinto Martins, Fortaleza Estado de Ceará, Brasil. Cortesía: Centro Brasileño de la Construcción en Acero (CBCA)

Plantas estructurales de estructuras espaciales o tridimensionales. Existe una gran cantidad de sistemas de conectores o nudos para la unión de las barras de las estructuras espaciales (sistema ortz, mero, etc.)

Estructura espacial típica para hangares de aeropuertos.

ESTRUCTURAS DE ACERO PARA TERMINALES AEREAS

Aeropuerto Internacional de Beijing, China, Arq. Norman Foster Fuente: The Phaidon Atlas of 21 st Century World Architecture

Estructuras de acero a base de columnas armadas en cajón y armaduras tipo Warren, ambos elementos estructurales de peralte variable. Aeropuerto Internacional de Suvarnabhumi, Bangkok, Tailandia.

Estructuras de acero reticulares a base perfiles tubulares rolados HSS Aeropuerto Internacional Santos Dumont, Brasil, el segundo aeropuerto más importante de Rio de Janeiro, Brasil

Terminal aérea del Aeropuerto Internacional General Mariano Escobedo, Municipio de Apodaca, Monterrey, Nuevo León. Armaduras de peralte variable, fabricadas con placa.

Modelo matemático tridimensional Terminal Aérea 2, Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (AICM). Estructura de acero a base de marcos rígidos ortogonales con columnas armadas, rectangulares, a base de tubos HSS y armaduras principales y secundarias, de grandes claros tipo Pratt, fabricadas también con HSS. Largueros IR para soportar la losacero tipo Ternium 25, calibre 22 (anteriormente IMSA, Sección 4).

Proceso constructivo Terminal Aérea 2, Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México. Los largueros IR soportan los grandes tableros dividiéndolos en sub tableros que trabajan en una sola dirección y que apoyan el sistema de piso compuesto acero-concreto típico Losacero Ternium 25.

Aspecto general de la fase final de montaje de la estructura de acero de la Terminal aérea del Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (AICM)

Terminal aérea del Aeropuerto Augusto Severo, Brasil Fuente: Aco e Arquitetura. Estudo de Edificacoes no Brasil

Terminal aérea del Aeropuerto Augusto Severo, Brasil. Estructura a base de armaduras de peralte variable tipo Warren, soportadas por columnas armadas en V. Fuente: Aco e Arquitetura. Estudo de Edificacoes no Brasil

Terminal Aérea Suvarnabhumi, Bangkok, Tailandia.Cubierta soportada por armaduras espaciales aisladas, fabricadas con perfiles tubulares de sección circular. Resultado: Grata apariencia.

Terminal del aeropuerto Internacional de Vancouver, Canadá. Columnas tipo árbol para soportar la cubierta y el fuerte volado

ESTRUCTURAS TERMINALES AEREAS

Las armaduras de peralte variable tienen la ventaja que permiten proyectar cubiertas sinuosas, fuertemente irregulares, con lo que se enriquece notablemente la estética de las terminales aéreas.

Terminal aérea en el Desierto de Atacama, Chile. Cortesía: Asociación Latinoamericana del Acero (ALACERO)

Aeropuerto Internacional Rey Abdulaziz, Norete de Yida, Arabia Saudita. Estructuras a base de numerosas velarias.

CASO PARTICULAR: NUEVO AEROPUERTO INTERNACIONAL DE LA CIUDAD DE MÉXICO (NAICM) PUNTOS PARTICULARES DE VISTA DEL AUTOR

Vista general del Boceto del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM)

Norman Foster, el arquitecto mejor calificado a nivel mundial en diseño arquitectónico de aeropuertos, quien está desarrollando actualmente en México, con el Arq. Fernando Romero el Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM), un proyecto de vanguardia en sustentabilidad e innovación tecnológica.

“La mejor arquitectura proviene de una síntesis de todos los elementos que separadamente la componen e informan sobre el carácter de un edificio; la estructura que lo sostiene; los servicios que permiten su funcionamiento; su ecología; la calidad de la luz natural; el simbolismo de la forma; la relación entre el edificio y el entorno o el paisaje urbano; la manera en la que te mueves a través de él o a su alrededor y, por último, pero no menos importante, la habilidad para elevar los espíritus. La arquitectura dirige todas estas cosas y muchas otras más”. NORMAN FOSTER

Norman Foster propone un enfoque holístico en el diseño del NAICM. Será un aeropuerto que motivará la inspiración de otras terminales aéreas del mundo.

CONSIDERACIONES TÉCNICAS PUNTOS DE VISTA DEL AUTOR

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

1. La estructura de acero es y será en el futuro inmediato, el mejor sistema constructivo. Insustituible para salvar claros fuertes (grandes áreas) sin columnas intermedias y aporta además una estética excepcional que no se puede lograr con otro sistema constructivo.

Vista general del interior del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM)

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

2. La estructura de acero ofrece una impresionante libertad de expresión en formas, desde conceptualizaciones estructurales tradicionales hasta diseños innovadores de vanguardia muy eficientes y razonablemente económicos.

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

El Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM), permitiría mostrar al mundo nuestra historia e identidad.

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

Al analizar cuidadosamente el video que circula actualmente en la red del Boceto del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM), se pueden inferir los siguientes aspectos arquitectónicos y estructurales relevantes.

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

ASPECTOS ARQUITECTÓNICOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

1. Grandes claros, fuertes volados, fachadas y cubiertas curvas y sinuosas 1.Modulación estructural (repetición de piezas) 2. Forma de trabajo sencilla: fuerzas internas de tensión y compresión 2. Ligereza de la estructura 3. Mano de obra sencilla calificada 4. Montaje rápido con equipo mínimo

ASPECTOS ARQUITECTÓNICOS RELEVANTES

Los revestimientos translúcidos en combinación con la estructura de acero logran efectos visuales muy impactantes con una variedad de atractivos colores.

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

En general, la ligereza de una estructura de acero se traduce en EFICIENCIA para mejorar el comportamiento sísmico bajo sismos moderados y fuertes.

Además, permite que en la estructura se generen menores fuerzas de inercia y consecuentemente, la RESPUESTA SÍSMICA es baja.

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

LIGEREZA, GRANDES ESPACIOS, FORMA INUSUAL Y BELLEZA ESTRUCTURAL

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

A menor peso de una estructura de acero, las oscilaciones y las aceleraciones en el suelo se reducen, consecuentemente, el riesgo de que ocurran fallas estructurales o colapso catastrófico pudiera ser remoto.

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

La posibilidad de diseñar CONEXIONES ESTÁNDAR con gran precisión geométrica reduce el tiempo de fabricación y de montaje y además, elimina los errores inherentes de la mano de obra humana. PROGRAMA TEKLA.

ASPECTOS RELEVANTES ESTRUCTURALES

La construcción con acero no solamente garantiza un control de calidad desde las etapas de diseño estructural fabricación y montaje, sino que también permite la planeación y el manejo de todas las variables, para lograr estructuras altamente confiables de acuerdo con las condicionantes impuestas en el proyecto arquitectónico.

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

ASPECTOS RELEVANTES ESTRUCTURALES

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

De acuerdo con el Arq. Norman Foster, los sistemas estructurales tensionales corresponden a la forma más eficiente y adecuada de utilizar el acero en estructuras de grandes claros, fuertes volados y en cubiertas ligeras. Este concepto estructural se ha utilizado en arquitectura desde hace muchos años y es una aplicación particular de los puentes colgantes y atirantados.

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

Las estructuras suspendidas trabajan a tensión axial y adoptan líneas quebradas, formas poligonales, catenaria (peso propio) o una parábola; depende de las cargas aplicadas. Cada estructura a tensión conlleva a otra en compresión (ARCO).

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

En ambos elementos estructurales las fuerzas internas son axiales, de TENSIÓN en el caso del CABLE y de COMPRESIÓN en el ARCO. Las estructuras más eficientes son las que trabajan a tensión; luego las que están sometidas a compresión; finalmente las que están sujetas a flexión y a flexocompresión (compresión axial y flexión).

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES En esta zona del Valle de México, el suelo se caracteriza por ser excesivamente blando, su capacidad de carga es del orden de 2 a 3 ton/m2. En el caso supuesto de que se construya el NACM en este sitio, será necesario proponer un sistema novedoso de inclusión de micropilotes, de 20 cm de diámetro, convenientemente separados, dispuestos al tresbolillo, hincados a 15 o 20 m de profundidad,, y posteriormente efectuar encima de esta “parilla” un mejoramiento de terreno. Este tipo de cimentación ya se ha utilizado en otras zonas de suelo blando de la Ciudad de México (Aragón) y en teoría, el suelo se vuelve más resistente y rígido. El coeficiente sísmico en esta zona suele ser del orden de 0.45.

CONCLUSIÓN Dadas las características especiales del “boceto” del Nuevo Aeropuerto de la Ciudad de México (NACM), edificio de baja a mediana altura y del sitio(suelo excesivamente blando y zona de alta sismicidad), en el caso hipotético que se construya la obra por decisión presidencial, la edificación puede considerarse altamente vulnerable (los efectos sísmicos y hundimientos regionales pudieran ser críticos, si no se toman decisiones acertadas y convenientes). Sin lugar a dudas, los dos problemas mencionados son muy serios y ameritan una reflexión muy cuidadosa, arduo trabajo de equipo interdisciplinario y especial atención en la planeación, diseño y construcción por parte de todos los involucrados en dicho megaproyecto, especialmente en los aspectos del diseño de la cimentación y de su estructura de acero. LA SEGURIDAD SISMICA LA GARANTIZAMOS TODOS O LA VULNERAMOS TODOS.

AGRADECIMIENTOS A LA FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA UNAM AL COMITÉ ORGANIZADOR Y AL PERSONAL PARTICULARMENTE: ING. RAÚL GRANADOS GRANADOS M.I. OCTAVIO GARCÍA DOMÍNGUEZ M.I. FERNANDO MONROY MIRANDA ING. CARLOS ARROYO VEGA M.I. MIGUEL ÁNGEL RODRÍGUEZ VEGA ALACERO: ALBERTO POSE ARQUIDECTURE: ARQ. JOSEFINA RIVAS ACEVEDO CRDIC: ARQ. MA. ELENA MALDONADO PORRAS P.A. ANDREA LÓPEZ GONZÁLEZ

DE

APOYO.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN “FELICES FIESTAS PATRIAS”