La estructura proyectada por Berra Ingenieros corresponde a los edificios destinados a hospitalización, del Nuevo Hospital General de Toledo. La arquitectura ha sido desarrollada por el equipo formado por Álvaro Siza, Antonio Sánchez-Horneros y Emilio Sánchez-Horneros (pincha aquí para ver las características generales del proyecto del hospital).
Estas zonas presentan la típica configuración de pastillas o alas de hospitalización, común a muchos hospitales de grandes dimensiones, pero totalmente novedosos en cuanto a su aspecto estético. Cada pastilla es sensiblemente rectangular de aproximadamente 93 m de largo y 20.70 m de ancho, estando destinadas al uso de hospitalización cinco alas con sus características propias, conocidas como zonas F1 a F5.
Por encima de rasante, el edificio presenta 8 niveles de forjados más la cubierta. La singularidad que ha motivado una tipología estructural metálica ha sido que el edificio presenta vanos o espacios de hasta 36 m sin pilares intermedios:
Los apoyos de que se dispone son tres núcleos de hormigón de 40 m de altura (pincha aquí para ver post sobre las características de estas cajas) situándose dos en los extremos del módulo y uno aproximadamente en el centro del vano, dando lugar a dos vanos: un primer vano típicamente de 36 m aproximadamente, y un segundo vano de 32 m aproximadamente.
Las zonas F1 y F5 sólo tienen un vano resuelto con estructura metálica, al ser el resto luces habituales (7.20m), quedando fuera del alcance del presente post.
La solución estructural es, a grandes rasgos, análoga en los distintos vanos de las distintas zonas. A continuación se muestra un alzado, en la dirección del vano, de la solución empleada en las zonas F2-F3-F4 para el primer vano (aproximadamente 36m), pero conceptualmente igual en el resto de zonas para los vanos de 32 m:
La parte de la estructura situada bajo rasante se ha resuelto mediante pilares y forjados de losa maciza y no son objeto de interés en la presente publicación.
La estructura del edificio situada sobre rasante entre los dos núcleos de hormigón consta, en alzado, de dos celosías, una superior y otra inferior. De la celosía superior cuelgan los niveles +5, +6 y +7, siendo el cordón inferior de la celosía sustento del nivel +8 y el cordón superior el del nivel +9 de cubierta. Sobre la celosía inferior se apoya el forjado correspondiente al nivel +4; asimismo el cordón superior sirve de sustento del nivel +3.
La sustentación del edificio de hospitalización consiste, por tanto, en dos conjuntos de 12 cerchas para la celosía inferior (N+3) y otro conjunto de otras 12 cerchas para la celosía superior (N+8). Las cerchas superiores tienen 2.50 m de canto y las inferiores 2.00 m, medido entre ejes de cordones, excepto en la zona F5 donde las cerchas inferiores, al tener una planta más el edificio, son de canto 3.00 m.
La sustentación del edificio de hospitalización consiste, por tanto, en dos conjuntos de 12 cerchas para la celosía inferior (N+3) y otro conjunto de otras 12 cerchas para la celosía superior (N+8). Las cerchas superiores tienen 2.50 m de canto y las inferiores 2.00 m, medido entre ejes de cordones, excepto en la zona F5 donde las cerchas inferiores, al tener una planta más el edificio, son de canto 3.00 m.
A nivel de cada forjado, se dispone de vigas principales de la luz del vano, que se apoyan sobre tirantes o pilares –conectados a su vez a las celosías superior e inferior- y al propio muro de los núcleos de hormigón. Entre vigas principales se disponen las correspondientes viguetas, acortando la luz para el apoyo de la chapa colaborante (o directamente sobre los cordones de las celosías en el caso de estar situado a nivel de los mismos).
Los pilares y tirantes se sitúan cada 7.20 m sobre las alineaciones PT1 a PT4, en cada una de las 12 cerhas indicadas como P1 a P6 (son simétricas).
Una planta tipo corresponde con la indicada en la siguiente figura:
Una planta tipo corresponde con la indicada en la siguiente figura:
Otro aspecto importante de la estructura es el atado transversal de las celosías, mediante cerchas transversales a las anteriores situadas sobre los pórticos PT:
Estos pórticos transversales tienen como principal objetivo uniformizar las deformaciones entre pórticos; adicionalmente dotan de rigidez al conjunto, que de este modo se comporta de forma más “monolítica”.
Con los esquemas arriba detallados queda resuelta la transferencia de esfuerzos verticales a los apoyos.
Los esfuerzos horizontales se transmiten a los muros de los núcleos de hormigón mediante esquemas de diagonalización en el plano que se aplican nivel a nivel. Nótese que esta diagonalización sirve asimismo para limitar las deformaciones en el plano debidas a las acciones horizontales.
Existen tres tipos de diagonalización: uno para los forjados sobre viguetas; otro para el cordón inferior y otro para el cordón superior. Este último tiene además una segunda función, que es la de coartar el pandeo del cordón comprimido en el plano del forjado, muy importante dada la magnitud de esfuerzos a soportar.
La tipología de las celosías superior e inferior es tipo Warren con el canto plegado en el apoyo. Por ello, la diagonalización de los niveles correspondientes al cordón inferior acompaña al cordón inferior en la zona del apoyo y está, por tanto, inclinado:
Otro aspecto de la estructura es que las cerchas apoyan sobre enanos metálicos. Estos enanos deben transmitir los esfuerzos horizontales hasta los apoyos (neoprenos), por ello se ha diseñado una viga riostra que ata dichos enanos. Esta viga riostra tiene varios diseños en función de la altura de los enanos. Cuando la altura de los enanos es pequeña se emplea el siguiente esquema:
En el nivel +8 y +3, correspondientes a los cordones inferiores de las celosías, para dar apoyo al forjado en la zona contigua al muro se ha previsto un perfil auxiliar que tiene permitido el desplazamiento longitudinalmente en el apoyo.
Existen varios detalles más relacionados con el apoyo del forjado, así como de las viguetas de forjado sobre el muro de hormigón que no se comentan aquí por carecer de interés.
