INTROOUCCION

Diseño, Fabricación y Montaje de Columnas Arborescentes.

Las peculiares columnas arborescentes precoladas de con-creto de 28.4 m para un estacionamiimto, requirieron estudiosespeciales para su manejo que afectaron su diseño, fabricacióny montaje.

Raras veces en la industria del concreto prefabricado, un fa-bricante presenta una combinación de elementos precolados ypresforzados para un proyecto en el cual lo más atractivo e in-teresante son los elementos mismos de concreto. Tal proyectoes el del Estacionamiento de la calle Crown en New Haven,Connecticut, en donde columnas arborescentes de una sola pie-za, de 28.4 m de largo y con un peso de 37.2 ton se empleanen Ia fachada de la estructura. A causa de lo excepcional de es-tas columnas, este informe trata los conceptos de diseño, fabri-cacibn, manejo y montaje que fueron establecidos y utilizadosen el proyecto.

CONCEPTOS DE DISENO.

El objetivo principal del proyecto fue el de construir un es-tacionamiento de 40s cuerpos consistente en siete niveles apo-yados en columnas exteriores de 40 x 50 cm, e interiores de 40x 60 cm, dispuestas según una separación de 2.75 m de centroa centro en la zona central y en la posterior; en el frente, se dis-tribuyen columnas arborescentes de 50 x 60 cm, con una sepa-racibn de 5.50 m, centro a centro. Los elementos de pisoson en forma de T, de 2.75 m de ancho y de 91 cm de peralte,que descansan en los apoyos individuales de cada columna y en

Plano original de la cimbra metálica y del armado de una columna tipo.

cada nivel, con la excepción de las aberturas de paso en cadaextremo del estacionamiento, en dondevigas T invertidas de 91cm de ancho por 66 cm de peralte soportan a las vigas T sencillas.

La visión de un peatón de la fachada frontal del edificio,Fig 1, muestra la relación entre las vigas T sencillas y las co-lumnas arborescentes, y de las columnas entre si.

El concepto de diseño empleado para determinar el refuerzoprincipal en una columna arborescente fue el de lograr empo-tramiento parcial en la base de la columna y en cada piso sub-siguiente. Esto se logró usando anclajes gruesos en la base yconexiones capaces de absorber pequeños momentos en cadapiso. Como la distancia entre la base y el nivel del primer pisoera de aproximadamente 7 m, sierído las separaciones restantes 8entre los pisos de 3.28 m, se utilizó una reduccibn de resisten-cia para compensar la esbeltez de las columnas. Como las co-lumnas intermedias fueron diseñadas para resistir la fuerza delviento ejercida sobre la construcción, las columnas arborescen-tes externas no tenían que resistir ninguna fuerza lateral. Enconsecuencia, se encontró que seis varillas del número 10 de ’grado A 615-60 serían suficientes para soportar cargas vertica-les con excentricidades mínimas.

Sin embargo, un estudio posterior demostró que la cantidadnecesaria de refuerzo no estaba definida en función de las con-sideraciones anteriores sino por los esfuerzos producidos du-rante el manejo, transporte y montaje, los cuales excedían enmucho a otros cualesquiera que experimentarían estas colum-nas arborescentes durante su existencia. La cantidad de refuer-zo resultó ser aproximadamente el 1.6 por ciento del área de la

Revista IMCYC, No. 62, Vol. XI, mayo-junio 1973

columna, lo que es realmente una cantidad mínima de aceropara columnas de estas dimensiones.

FABRICACION

Para asegurar que las columnas arborescentes tuvieran el me-nor número de imperfecciones superficiales posibles, se fabricóun molde de acero en forma de columna, de tal manera que tu-viera un número mínimo de uniones. Estas sólo se tuvieron enlos cambios de perfil de las columnas (en cada apoyo) y nuncase presentaron en ninguna de las cuatro caras expuestas. La ca-ra “superior” de la columna en el molde se escogió como carainterna de la estructura; la cara exterior o expuesta no deberíatener ninguna imperfección perceptible ya que el molde fuéhecho de placa de acero sin uniones.

La Fig 2, tomada del plano de taller utilizado para fabricarlas columnas arborescentes, muestra las previsiones tomadasen el colado para el manejo de las columnas, lascualesfuerondistintas, tal como se ve en los planos, según SB trate de sacar-las del molde o según se trate del montaje. Para sacarlas delmolde calcu!amos un mecanismo de levantamiento de cuatropuntos mediante horquillas de izamiento coladas en la cara

“superior”. Además, para el montaje, se col6 un mango de15.2 cm de diámetro (modelo CSA 104) en la parte superiorde la columna, por encima del último apoyo, junto con pernosde anclaje de 3.25 cm de diámetro (modelo CSA 103) en otrosdos lugares. El mango superior de 15.2 cm de diámetro sirviócomo unico punto de izamiento para la columna, justo hasta elmomento previo del fraguado sobre los tornillos de anclaje,

Los detalles del mango de 15.2 cm de diámetro, Fig 3, mues-tran el refuerzo utilizado alrededor de aquél para distribuiresfuerzos concentrados al momento del pandeo del perno prin-cipal de carga, ocurrido durante el montaje.

Le cara interna o “superior” de la columna recibió un acaba-do con llana de acero. Además, las cuatro caras de la columnafueron acabadas a mano antes de transportarlas.

TRANSPORTE Y MONTAJE

Para transportar una columna.de 28.4 m de largo, de una so-la pieza, se construyeron remolques de extremos especiales, u-tilizando un sistema de dos apoyos robustos que creaban unsoporte de cuatro puntos sobre dos articulaciones, una sobre laquinta rueda del tractor y la otra sobre la plataforma traseracon ruedas.

2 Plano ds la fabricaci6n de la columna que muestra losdispositivos paramanejo rudo. En la parte superior se aprecia la viste frontal y en laparte inferior. la vista lateral.

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2. ALL BOLTS. NUTS 6 WASHERS TO BE A307. UNLESS NOTED

3. ALL REBAR FROY SIZES 82 THRU .5 TO BE A61540. UNLESS NOTED

4. ALL REBAR FROY SIZES 16 AND ABOVE TO BE A61560. UNLESS NOTED

5. ALL PLATES, ANGLES AWD ROLLED SECTIONS TO BE A36. UNLESS NOTE0

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Detallas del yugo de izamiento para trabajo rudo.

Revista IMCYC, No. 62, Val. XI, mayo-junio 1973

Enganchamientoco lumna.

del yugo de izado a la parte superior d e l a

La Fig 4 muestra estos dos robustos apoyos sobre el tractory el remolque soportando la columna de 28.4 m en el sitio dela obra. Las ménsulas del robusto apoyo frontal pasan por en-cima de la cabina y vienen del apoyo delantero, y consecuente-mente la parte alta de la columna sobresale considerablementepor encima del apoyo para crear el soporte adecuado de cuatropuntos cuyas dimensiones aparecen en la Fig 2.

Al llegar a la obra un gran yugo se enganchó mediante unpasador macizo de 12 cm de diámetro a través del mango de15.2 cm dediámetró’colado en la parte más alta de la columna(Fig 5). Este yugo fue fabricado según la tolerancia en la ali:neación de más o menos 6 mm, pues cualquier desalineamientocon respecto a la vertical en la rotación de la columna duranteel montaje tendería a descascarar la cara “superior” de la co-lumna. Una investigación preliminar, para determinar el ma-nejo más eficiente de la columna durante el montaje, demos-

Columnas transportadas en remolques de extremos espaciales.

tró que un mecanismo de levantamiento de tres puntos, utili-zando dos grúas, serfa el más viable. En consecuencia, se usbuna grúa de 77 ton montada sobre llantas, en combinazión conuna grúa para maniopde anclaje de 3 cm d

as de 127 ton. Quedaron colados pernose diámetro en la cara interna de la colum-

na, para servir de puntos de izamiento para la grúa de 77 ton,mientras que la grúa de 127 ton se enganchb al yugo de iza-miento montado en la parte superior de la columna. Ambasgrúas levantaron la columna desde el cami6n, tomando propor-cionalmente parte del peso de Bsta, Fig 6, mientras el remolquese alejaba por debajo de la columna.

6Izamiento por tres puntos mediante dos grúas

Se hizo girar la columna hasta que quedara en posjcibn ver-tical, Fig 7, donde la carga que soportaban las dos grúas encombinacibn se pasó a la grúa de 127 ton. La grúa de 77 tonse aflojó, se desenganchó y se retiró, con el objeto de que lagrúa más grande pudiera colocar la columna sobre sus pernosde anclaje.

El tiempo y el costo del montaje se redujeron al mínimocon el uso de dos grúas que levantaron un elemento estructuralde 28.4 m de longitud. El tiempo de carga empleado para po-ner cada columna en un camión fue de aproximadamente 1 1/2horas y éste fue más o menos el tiempo empleado en el monta-je una vez que el remolque lleg6 al lugar de la obra.

En la obra se montaron 572 elementos estructurales en 58días de trabajo utilizando solamente la grúa de 1.27 ton, excep-to para el montaje de las columnas arborescentes, que requi-rieron el uso de la segunda grúa. -:

La propietaria del inmueble es la New Haven Parking Au-thority dirigida por el Sr. John P. Cavallero, Jr., Director deTránsito y Estacionamiento; el arquitecto fue Carleton Gran-berry Asociados de New Haven, y el ingeniero fue Pfiste-rer-Tor Asociados, también de New Haven. El contratista de laconstrucción fue la Compañla Dwight Building de Hamden,Connecticut.

En posición vertical, una grba levanta a la columna medianteel yugo de izado.

Vista del edi f ic io completamente terminado.