Construir una instalación para cumplir con los requisitos de colapso progresivo impuestos por el gobierno fue un desafío que solo agregó a la complejidad de la construcción del Complejo de Investigación de Guerra Litoral en Panama City, Florida. El nuevo complejo técnico de investigación de guerra es parte de las Instalaciones de Apoyo de Guerra de Superficie Naval y está administrado por la Marina de los EE. UU. Este tipo de instalación debe cumplir con todos los requisitos normales de construcción con restricciones adicionales que deben cumplirse como parte del entorno posterior al 11 de septiembre.
La instalación para la guerra se encuentra en la costa para proporcionar capacidades de lanzamiento y recuperación para diversas plataformas de investigación autónomas y no tripuladas. Contiene laboratorios en su interior para trabajar en sensores, baterías, navegación, comunicaciones, sistemas de control, e incluye también espacios de apoyo, con almacenamiento cubierto. Este proyecto incluyó mejoras en el sitio, como escaleras de acceso a la costa, una rampa para botes, un tanque de pruebas y grúas. La demolición de varios edificios formó parte del programa, al igual que un plan de mantenimiento de cinco años. Algunos de los objetivos de la instalación eran crear un escaparate y una instalación de vanguardia. La Marina exigió que fuera de la más alta calidad, bajo costo inicial y sin mantenimiento.
DESAFÍOS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN
Esta instalación funciona como un laboratorio para la investigación y el desarrollo de instrumentos de guerra de alta tecnología. El programa fue muy bien definido por la Marina de Guerra y se proporcionó un diagrama específico de proximidad de salas. El flujo, la distribución y las relaciones espaciales fueron críticos para el uso eficiente del edificio. Todo esto tuvo que lograrse dentro de un sitio muy reducido y con estricto cumplimiento de la superficie máxima bruta. Haskell, una empresa de diseño y construcción, trabajó en estrecha colaboración con el personal de la Marina para garantizar las relaciones de flujo y distribución más eficientes.
La característica más destacada de este proyecto, por diseño y necesidad, no se puede ver y, con suerte, nunca será necesaria. En un entorno posterior al 11 de septiembre, el diseño para mitigar el colapso progresivo es tan importante para este tipo de instalación crítica como lo son los baños y las escaleras. Esta instalación cumple con ambas características críticas y, sin embargo, sigue siendo muy eficiente, y detallada con cuidado y reflexión.
Uno de los mayores desafíos del proyecto fue utilizar concreto precolado (tilt-up) para el cerramiento exterior, al mismo tiempo que se cumplían los requisitos gubernamentales para colapso progresivo. Un colapso progresivo es una situación en la que la falla local de un componente estructural primario conduce al colapso de elementos adyacentes, lo que a su vez puede llevar a un colapso adicional. Este requisito gubernamental provocó un diseño estructural único en el tilt-up, que permite la redistribución de las cargas de los pisos en caso de una falla súbita de un elemento de soporte exterior primario.
Durante la construcción, cinco tormentas con nombre, incluidos los huracanes Dennis e Ivan, azotaron directamente el sitio del proyecto. Además, el proyecto estaba ubicado en las orillas de la Bahía Alligator en Ciudad de Panamá, y hubo una erosión significativa del sitio. Para aliviar esto, se expandió y fortificó el enrocado para proteger el sitio de la erosión por la bahía. El proyecto pudo entonces completarse a tiempo y dentro del presupuesto.
DISEÑO Y CUESTIONES DE TRATAMIENTO
El propietario seleccionó el tilt-up como una de las posibles cerchas exteriores junto con bloques de mampostería de concreto (CMU) y concreto prefabricado. Haskell propuso el tilt-up por su durabilidad y idoneidad como superficie interior expuesta y lisa. Debido a la capacidad de Haskell para demostrar las sobresalientes capacidades de colapso progresivo del tilt-up, el propietario aceptó el tilt-up como cercha exterior. Además, se entregó a la Armada dentro de su presupuesto y cronograma, que fueron criterios importantes para la adjudicación del proyecto.
Desde las primeras etapas del proyecto se tomaron varias decisiones importantes sobre los materiales y acabados. La más relevante fue la elección del ladrillo como material principal para la fachada (en consonancia con los edificios existentes del campus). Los paneles de pared de hormigón prefabricados servirían de sistema de soporte para el revestimiento exterior de ladrillo, al tiempo que actuarían como elementos portantes y muros de corte para resistir las cargas laterales causadas por el viento. Además, la superficie interior de algunas de las áreas podría ser de hormigón prefabricado, y partes de este deberían quedar expuestas al exterior para expresar las funciones interiores de la instalación. A continuación, se creó una jerarquía de tratamientos arquitectónicos que ilustraba que los laboratorios y las salas de investigación eran las partes más importantes y significativas del edificio. Como resultado, esta es el área que se revistió con ladrillo colocado a mano. En segundo lugar, después de esos elementos del programa, estaban las áreas de circulación y las oficinas generales. Estas se han dejado como paneles tilt-up expuestos. Además, el metal de color bronce utilizado en el techo, los bajantes y los marcos de las ventanas es un estándar básico y complementa los tonos rojo anaranjados del ladrillo.
El edificio está estructurado con un marco de acero para adaptarse a las distribuciones de oficinas/laboratorios, mientras que el área de gran altura no tiene columnas y utiliza los paneles de muros de carga inclinables para soportar el sistema de grúa y la estructura del techo. Por último, pero no menos importante, se ajustan las elevaciones de las vigas del piso para acomodar el uso de pisos técnicos donde sea requerido por el cliente.
COLAPSO POR VOLTEO Y COLAPSO PROGRESIVO
La construcción con paneles de concreto armado precolados (tilt-up) se adapta idealmente a una estructura que requiera resistencia al colapso progresivo por cargas accidentales. Esto se basa en varias características únicas de la construcción tilt-up.
Por ejemplo, el concreto prefabricado tiene una tremenda capacidad de absorción de energía debido a la parrilla de barras de refuerzo fundidas en cada panel. Además, los datos de las pruebas y la propia experiencia de proyecto de Haskell confirmaron la capacidad del concreto prefabricado para experimentar distorsiones y daños significativos y aún así soportar cargas considerables. El concreto prefabricado también es extremadamente resistente a cualquier tipo de penetración localizada, incluidas las cargas de impacto accidentales.
Los paneles de concreto prefabricado y levantados de varios pisos suelen experimentar las cargas más severas durante la operación de izaje. Esto significa que los paneles en su configuración vertical, “en su lugar”, tienen capacidades de carga de reserva. Debido a esta resistencia de reserva inherente, el sistema de paneles prefabricados y levantados puede evitar fácilmente el colapso progresivo en caso de que una explosión dañe una porción de la estructura. Es esencial prestar especial atención al diseño de los paneles y a algunos detalles innovadores para aprovechar esta resistencia de reserva. Si la sección inferior de un panel se destruye, los paneles adyacentes pueden soportar fácilmente la sección superior del panel dañado utilizando elementos empotrados y placas de conexión a lo largo de los lados de los paneles.
En caso de que una sección del sistema de diafragma de piso resulte destruida y los paneles pierdan su apoyo lateral a ese nivel, los paneles están diseñados para cubrir verticalmente un tramo sin apoyo prolongado de dos pisos.
Si el panel ubicado inmediatamente debajo de una conexión de viga está comprometido, dicha unión ha sido reforzada con “barras colgantes” adicionales dentro de los paneles para asegurar que la viga permanezca soportada.
Otra ventaja de utilizar paneles prefabricados tipo tilt-up para los requisitos de colapso progresivo es que los paneles portantes se diseñan y construyen sustancialmente como elementos individuales que dependen únicamente del soporte lateral de los diafragmas de piso. Por lo tanto, la falla de un elemento no se transmite fácilmente a través de las juntas de los paneles a elementos adyacentes. Además, en la construcción tilt-up, la resistencia a cargas laterales del edificio se distribuye alrededor de todo el perímetro. Como resultado, hay una redundancia considerable y no existen elementos vulnerables y localizados que resistan cargas laterales, como arriostramientos cruzados, que puedan ser comprometidos por una explosión.
Con una atención detallada a unos pocos aspectos específicos, la construcción basculante cumple plenamente los requisitos antiterroristas y de protección de fuerzas de este proyecto.
PREMIOS
El proyecto ha recibido múltiples premios por su diseño innovador, incluyendo el premio TCA Tilt-Up Achievement Award 2007 – División de Aplicación/Tecnología Innovadora. El First Coast Chapter de Associated Builders and Contractors seleccionó este proyecto para un premio a la Excelencia en Construcción. El proyecto también ha sido galardonado con el National Design-Build Award a la mejor edificación del sector público por menos de $15 millones otorgado por el Design-Build Institute of America.
ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO: COMPLEJO DE INVESTIGACIÓN DE GUERRA RIBEREÑA
Tamaño: 3,693 m²
Panel más alto: 19 m.
Panel más grande: 1150 pies cuadrados. Panel más pesado: 115.000 lb
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