Design and calculation of the construction process of cast-in-situ concrete floor slabs for two residential building involving two underground floors, ground level and 8 and 12 floors in Parque de Valdebebas, Madrid (Madrid)

Abstract

[EN] To date, most common concrete structure is the residential multi-story buildings. Construction process for them usually consists on erecting temporary structures which support fresh concrete weight until it has cured for a time. In the case of floor slabs, those temporary structures are composed by formwork panels beneath the floor slabs which are supported by means of steel shores which transfer loads from the upper levels to the building foundations. Shoring-striking sequence starts with the installation of a shores level and the formwork panels over them. Subsequently, floor slab is poured. Once it has reached an adequate strength, shoring system is stroke and sent up to the recently pour slab to cast the next floor slab. There are variations of this process which involve the early removal of a part of the shores (clearing) or the removal and reinstallation of shores before definitively strike them (reshoring). Unforeseen high loads may appear throughout the construction operations arising from shoring-striking construction process and these loads may produce excessive deflections and crack on the structure that impact on the future structure safety and serviceability. Current Master¿s Degree Final project carries out the study of two multi-story buildings with 10 and 14 floors in all that are part of the same real estate development in Madrid. They present different types of floor slabs and different in-service loads so eight cases are studied on the same real estate development. First design method to be applied is the one developed by Grundy and Kabaila in 1963. Further to this method, construction loads estimations on shores and slabs are obtained after every construction operation for each one of the considered critical spans (floor slab space between four columns). Depending on the established construction process, construction loads will take different values. Final objective is to design a process which produces reduced construction loads so construction stage does not become more critical than in-service stage. However, this simplified method is based on hypotheses which have been proved to overestimate loads on shores and underestimate loads on slabs. Additional calculation are required to clarify these unsafe results. In 2011 Calderon et al. devised a powerful calculation method with an elaborated formulation but practical to use which is able to carry out a detailed analysis of construction loads on shores and slabs. This method allows to take into account operation times and estimate concrete properties at each moment so construction process is defined by a larger number of variables. Different processes have been defined for critical spans trying to optimize costs and delays. A shoring-reshoring-striking procedure is found to be the most optimal for the two structures of the building employing three levels of shores. Last step consist on developing a FE model of one of the analyzed spans in order to validate results.

[CA] En l'actualitat, les estructures de formigó més comuns són els edificis residencials de diverses plantes. El procés constructiu d'aquests edificis de formigó consisteix normalment en aixecar estructures temporals que suporten el pes del formigó fresc fins que aquest ha forjat durant un temps. En el cas de lloses de forjat, aquestes estructures temporals estan compostes d'uns panells d'encofrat sota la llosa que se sostenen mitjançant puntals metàl·lics que transfereixen les càrregues des dels pisos superiors fins a la fonamentació de l'edifici. Càrregues inesperadament elevades poden aparèixer al llarg d'aquestes operacions constructives causa de la seqüència de cintrat-descimbrat i aquestes càrregues poden provocar fletxes excessives i fissures en els forjats que poden tenir impacte sobre la seguretat i l'aptitud en servei de l'estructura. El present Treball Final de Màster porta a terme l'estudi de dos edifici de diverses plantes amb 10 i 14 forjats respectivament que formen part del mateix projecte residencial a Madrid.El primer mètode de disseny que s'aplica és el desenvolupat per Grundy i Kabaila en 1963. D'acord amb aquest mètode, les estimacions de càrregues de construcció en puntals i en forjats s'obtenen després de cada operació constructiva en cadascun dels vans (àrea de forjat entre quatre pilars) que s'han considerat crítics. Depenent del procés constructiu emprat, les càrregues de construcció prenguessin diferents valors. L'objectiu final és dissenyar un procés que provoqui càrregues de construcció reduïdes de manera que la fase constructiva no sigui més crítica que la fase de servei. Un cop les càrregues en servei s'han calculat, s'estimen les càrregues constructives sota diferents processos constructius. Després es tria la seqüència de cintrat-descimbrat més òptima. No obstant això, aquest mètode simplificat està basat en hipòtesis que s'ha demostrat que sobreestimen les càrregues en els puntals i subestimen les càrregues en els forjats. Es requereixen càlculs addicionals per tant per aclarir aquests resultats qüestionables. El 2011 Calderón et al. van desenvolupar un poderós mètode de càlcul amb una formulació complexa però pràctica d'usar que és capaç de dur a terme una anàlisi detallada de les càrregues de construcció en puntals i forjats. Però no només el va critico sinó també les obertures adjacents han de ser completament definits. Aquest mètode permet tenir en compte les dates de les operacions constructives i estimar les propietats del formigó en cada moment pel que el procés constructiu està definit per un major nombre de variables. Diversos processos s'han fixat per a diferents obertures crítics intentant sempre optimitzar costos i terminis. S'ha conclòs que un procediment de cintrat-recimbrado-descimbrat amb tres jocs de puntals és el més òptim per a les estructures dels dos edificis estudiados.El últim pas del procés de càlcul consisteix a desenvolupar un Model d'Elements Finits per validar els resultats obtinguts avant

[ES] En la actualidad, las estructuras de hormigón más comunes son los edificios residenciales de varias plantas. El proceso constructivo de estos edificios de hormigón consiste normalmente en levantar estructuras temporales que soportan el peso del hormigón fresco hasta que este ha fraguado durante un tiempo. En el caso de losas de forjado, estas estructuras temporales están compuestas de unos paneles de encofrado bajo la losa que se sostienen mediante puntales metálicos que transfieren las cargas desde los pisos superiores hasta la cimentación del edificio. Cargas inesperadamente elevadas pueden aparecer a lo largo de estas operaciones constructivas debido a la secuencia de cimbrado-descimbrado y estas cargas pueden provocar flechas excesivas y fisuras en los forjados que pueden tener impacto sobre la seguridad y la aptitud en servicio de la estructura. El presente Trabajo Final de Master lleva a cabo el estudio de dos edificio de varias plantas con 10 y 14 forjados respectivamente que forman parte del mismo proyecto residencial en Madrid. En ellos se presentan diferentes tipos de forjados y diferentes hipótesis de carga asique se estudian ocho casos en todo el complejo residencial.El primer método de diseño que se aplica es el desarrollado por Grundy y Kabaila en 1963. Conforme a este método, las estimaciones de cargas de construcción en puntales y en forjados se obtienen después de cada operación constructiva en cada uno de los vanos (área de forjado entre cuatro pilares) que se han considerado críticos. Dependiendo del proceso constructivo empleado, las cargas de construcción tomaran diferentes valores. El objetivo final es diseñar un proceso que provoque cargas de construcción reducidas de manera que la fase constructiva no sea más crítica que la fase de servicio. Una vez las cargas en servicio se han calculado, se estiman las cargas constructivas bajo diferentes procesos constructivos. Sin embargo, este método simplificado está basado en hipótesis que se ha demostrado que sobreestiman las cargas en los puntales y subestiman las cargas en los forjados. En 2011 Calderón et al. desarrollaron un poderoso método de cálculo con una formulación compleja pero práctica de usar que es capaz de llevar a cabo un análisis detallado de las cargas de construcción en puntales y forjados. Este método permite tener en cuenta las fechas de las operaciones constructivas y estimar las propiedades del hormigón en cada momento por lo que el proceso constructivo está definido por un mayor número de variables. Varios procesos se han fijado para diferentes vanos críticos intentando siempre optimizar costes y plazos. Se ha concluido que un procedimiento de cimbrado-recimbrado-descimbrado con tres juegos de puntales es el más óptimo para las estructuras de los dos edificios estudiados.El último paso del proceso de cálculo consiste en desarrollar un Modelo de Elementos Finitos de uno de los vanos estudiados para validar los resultados obtenidos por el anterior cálculo.