ESTADIO MONUMENTAL DEL CLUB UNIVERSITARIO DE DEPORTES

Alejandro Muñoz Peláez (*) Daniel Quiun Wong (*) Marcos Tinman Behar (*) César Huapaya (**)

(*) Socio Fundador de Prisma Ingenieros, Profesor del Departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú

(**) Ingeniero Estructural de Prisma Ingenieros, Profesor del Departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú

RESUMEN

En este trabajo se describen los aspectos más importantes involucrados en el diseño y construcción del Estadio Monumental del Club Universitario de Deportes. Se comentan las dificultades que planteaba el proyecto y se describen las soluciones adoptadas.

El diseño estructural a cargo de PRISMA INGENIEROS empezó en Agosto de 1996; contempló losas aligeradas con viguetas prefabricadas en los edificios, muros pantalla en la rampa en espiral de acceso a la cancha, puentes peatonales y vehiculares, cimentaciones con características particulares, entre otros detalles.

1 Generalidades

El Estadio Monumental es parte del Gran Complejo Recreacional del Club Universitario de Deportes, ubicado en el distrito de Ate, en la provincia de Lima. El estadio está proyectado para albergar 60000 espectadores en sus tribunas y casi 10000 en los 22 edificios perimetrales de suites con palco-terraza, que son hasta de 7 pisos. Los 22 edificios conforman 60000 m2 de área construida y contendrán a los 1176 suites con palco y terraza familiares. Las graderías se encuentran bajo superficie en un ángulo de talud de 24º aproximadamente. La cancha de fútbol oficial tiene 70m de ancho por 105m de largo, que cumplen con los requerimientos de la FIFA. (Ref. 1)

El proyecto contempla, frente al edificio principal de la zona de occidente, la construcción de una rampa en espiral que desemboca en un túnel vehicular que, por debajo del edificio, conduce directamente a los camarines, cancha y otras instalaciones, que se ubican debajo de la tribuna occidente.

Los accesos a las tribunas son independientes, como también han sido independizados los accesos a ciertos ambientes del estadio y a los palco-suites, mediante puentes peatonales y vehiculares. La circulación de personas y vehículos a los diferentes ambientes del estadio hizo necesario resolver problemas de desniveles utilizando muros de gravedad de hasta 5 m de altura hecho con piedras grandes asentadas con mortero de cemento.

Asimismo, ha sido destinada un área de 100000 m2 para estacionamientos con capacidad para 2500 vehículos. Existen también áreas destinadas al cuerpo general de bomberos, defensa civil y local comunal, un área de concentración de jugadores y área de escuela de fútbol. La fig. 1 muestra una planta general del proyecto, donde se aprecia la cancha, las graderías, los edificios de palcos, la rampa en espiral de acceso a camarines, el área de estacionamientos, etc.

2 Datos del Proyecto Estructural

El estudio de suelos determinó que el suelo donde está ubicado el estadio es una grava densa, especificando un esfuerzo admisible de qt = 4 kg/cm2, a 2 m de profundidad como mínimo (Ref.2). El diseño estructural se basó en una resistencia a compresión del concreto a los 28 días de 210 kg/cm2. La sobrecarga utilizada fue en general de 250 kg/m2, para corredores y escaleras se utilizó 400 kg/m2 y para techos 100 kg/m2.

Figura 1. Vista en Planta del Estadio Monumental Universitario de Deportes

Dada la magnitud, importancia y ubicación del proyecto, fue necesario realizar un estudio de riesgo sísmico, el mismo que determinó un espectro de diseño (Ref. 2). Los parámetros para la construcción del espectro de diseño propuesto, junto a los correspondientes a la Norma Sismo Resistente de 1977 (NSR-77), vigente a la fecha en que se realizó el diseño, y la vigente de 1997 (NTE E-030) se muestran en la Tabla 1.

Z U S C Cmáx Tp

NSR-77 1 1.3 1.0 0.4 0.3

NTE E-030 0.4 1.3 1.0 2.5 0.4

Estadio 0.4 1.3 1.0 2.5 0.5

Tabla 1. Parámetros para la construcción de los espectros de diseño.

La figura 2 muestra los espectros de pseudoaceleración para el diseño, construidos con los parámetros descritos anteriormente. Se puede apreciar que el espectro obtenido para el estadio es similar al de la Norma de 1997, sin embargo, fue obtenido antes de que dicha norma entrara en vigencia. Los edificios del proyecto fueron básicamente analizados con el programa de la Ref. 3. Pseudoaceleración de Diseño

0

0.05

0.1

0.15

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Período (segundos)

Pseu

doac

eler

ació

n ZU

SC/R

RNC-77NTE E-030Estadio

Figura 2. Espectro de Pseudoaceleración utilizado para el diseño del estadio.

3 Edificio Típico

Cada uno de los 22 edificios perimetrales tiene características propias que lo diferencian de los demás. Por ejemplo, los edificios son desde 5 hasta 7 pisos, algunos con reducciones en planta (ver fig. 9 y Ref. 4). Sin embargo, todos excepto el edificio principal de occidente tienen algunas similitudes estructurales. En la fig. 3 se muestra la planta de uno de estos edificios y en la fig. 4 se muestra parte de la elevación de una viga típica en la dirección corta del edificio, y en la fig. 10 se puede observar las terrazas desde el último piso.

En general, los edificios contienen 2 suites por paño con palco y terraza. Las suites tienen un área total de 22m2, y la terraza tiene una inclinación que varía de 33° a 40° aproximadamente, desde el nivel más bajo de suites al más alto, para una mejor visibilidad del campo de juego en la altura.

El sistema estructural utilizado consiste en pórticos de concreto armado formados por columnas y placas unidas por vigas de peralte h=0.55m. En la parte exterior del edificio se tiene, cada dos ejes, una serie de columnas inclinadas en elevación, en forma de U (columna C-2) o dos en forma de L (columna C-3) entre dos edificios vecinos (ver fig. 15). Estas columnas parten fuera del edificio y están fuera de contacto con la losa en los pisos inferiores y recién en el último nivel ya se encuentran con la losa. Por este motivo, el análisis sísmico se efectuó con dos modelos distintos, considerando y no considerando la columna como parte del pórtico en la dirección perpendicular al campo de juego. Para el diseño se tomó las acciones sísmicas mayores de estos dos análisis. Como comentario de los resultados de estos análisis, para el diseño de las vigas, el modelo con la columna domina; mientras que el otro modelo domina para las placas perimétricas.

Para la estructura de las losas de techo, se optó por un sistema de viguetas prefabricadas, sobre las cuales se vació una losa superior de h=5 cm (ver fig. 5). Las viguetas se preconstruyeron con la armadura inferior correspondiente al análisis, y se añadió refuerzo superior en los apoyos, dentro de la losa previo al vaciado in situ. Este sistema, además de utilizar ladrillos livianos fabricados con agregado ligero, utiliza una distancia entre viguetas de 62.5 cm, lo que reduce el peso propio de la losa con respecto a un aligerado convencional. Si se hubiera utilizado un aligerado de h=0.25m el peso propio seria de 350 kg/m2, pero con las viguetas prefabricadas se redujo a 280 kg/m2.

El diseño de una vigueta típica tiene 2 varillas de 3/8” inferiores corridas, con 1 bastón de 3/8” en paños intermedios y 1 bastón de ½” en paños extremos. El acero negativo consistió en 2 o 3 varillas de ½”. En cuanto a la construcción, la ventaja de usar estas viguetas radica en que para el encofrado, ya no se requiere de tablones para los ladrillos, y hay un mayor espaciamiento permitido entre soleras, lo que significó ahorro de tiempo, materiales y mano de obra.

En la zona de las terrazas donde se ubican los 9 asientos del palco, se empleó una losa maciza de h=0.20m, diseñada aprovechando los pasos para alojar vigas; además el parapeto de borde se utilizó como apoyo de la losa. Estas vigas se apoyan en las vigas de los ejes transversales, las que son de forma quebrada siguiendo la forma de la terraza, y de sección invertida en la parte inclinada con peralte h=0.70 m (ver corte X-X de la fig. 4).

En cada edificio, el bloque de escaleras representó un problema estructural, dada la alta rigidez de las placas que las conforman. Si la ubicación de las escaleras en planta era asimétrica con el edificio, se independizó de la estructura del edificio de palcos a fin de no introducir efectos de torsión (este es el caso mostrado la fig. 3). En los casos que el bloque de escaleras es centrado con la planta, se conectó con el edificio de palcos formándose una sola estructura.

Figura 3. Edificio Típico

Figura 4. Elevación de una viga típica

Figura 5. Detalle de aligerado con viguetas prefabricadas

4 Edificio Principal de la Zona Occidente y Acceso vehicular a los camarines

El edificio principal de la zona occidente, se diferencia de los demás no sólo por su configuración, sino por los accesos diferenciados que posee y las características especiales de su cimentación. En la fig. 6 se presenta el corte frontal y en la fig. 7 se presenta el corte transversal, donde se puede observar el puente vehicular de acceso al museo y a las suites de occidente (tercer nivel), el puente de acceso para periodistas (segundo nivel), el acceso a las graderías (primer nivel), la rampa de acceso en espiral, que da a un sótano para invitados especiales y el túnel de acceso a los camarines y cancha. Las fig. 11, 12, 14 y 17 muestran el edificio en etapa de construcción, donde se aprecian algunas de las estructuras mencionadas. Por su complejidad esta estructura fue la que demandó más tiempo en diseño y construcción.

El acceso a los camarines y otras instalaciones interiores que se encuentran debajo de la tribuna occidente, además de la cancha, permite el paso de un ómnibus a esta zona. Está formado por una rampa en espiral que desciende hasta la boca del túnel, el cual sigue descendiendo con una pendiente de 10% debajo del edificio, y desemboca al nivel de la cancha.

La rampa en espiral que se encuentra frente al edificio principal de la zona occidente, permite salvar un gran desnivel en corto espacio, aproximadamente 12 m. (ver fig. 11 y 17). Las caras laterales de la rampa están constituidos por muros pantalla de 25 cm de espesor, con un ensanche en la vecindad del anclaje de 40 cm. La rampa propiamente dicha es un pavimento de concreto armado. Para el análisis y posterior diseño, se empleó un modelo de elementos finitos.

Por debajo del edificio principal se encuentra el túnel de acceso a los camarines y cancha (fig. 8). El túnel tiene forma de arco de circunferencia, con 6.60m de diámetro y casi 40m de largo, las paredes tienen un espesor de 30 cm mínimo y tienen doble malla de armadura. La distancia entre las columnas (en la dirección longitudinal), menor al diámetro del túnel, impedía que uno de los ejes de columnas de la estructura de 7 pisos, se apoyara directamente sobre el terreno, y obligaba a apoyarla directamente sobre el túnel (fig. 16). La necesidad de reducir los esfuerzos transmitidos al túnel obligó a utilizar una losa de cimentación (solado) de 170 m2 de área por 0.60 m de espesor, para las columnas de esa zona. Bajo el solado y cubriendo el túnel, se especificó un material denominado “relleno estructural rígido” consistente en cemento más hormigón extraído de la misma excavación.

Figura 6. Corte frontal del edificio principal de occidente

Figura 7. Corte Transversal del edificio principal de Occidente, rampa en espiral y túnel

Figura 8. Corte longitudinal y transversal del Túnel

5 Puentes de acceso

Para el acceso a los edificios de palcos, en forma separada del público de graderías, el proyecto contempló la existencia de 9 puentes de uso peatonal (incluyendo el puente de acceso de periodistas), y uno de uso vehicular de 100 m de largo. En todos los puentes peatonales a excepción del puente de acceso de periodistas, el proyecto arquitectónico exigió que las columnas, que reciben a las vigas transversales, estén fuera de contacto con la losa del puente. Así las vigas longitudinales se apoyan en las transversales, las cuales llegan a las columnas que son de sección circular.

Para el análisis sísmico en la dirección longitudinal, el modelo consistió en una gran viga apoyada en resortes, los que simulaban la rigidez de las columnas en voladizo. Por el contrario, en la dirección transversal, la unión de estas columnas con las vigas transversales forman pórticos resistentes a cargas de sismos.

El puente vehicular tiene las mismas características arquitectónicas de los puentes antes descritos, pero por su longitud fue dividido en tres tramos con la inclusión de dos juntas. El tramo central tiene además la particularidad de recibir en 4 de sus columnas, la estructura del puente de acceso de periodistas (ver figura 14) cuya forma es curva en planta y que pasa por debajo del puente vehicular. En dichas columnas se genera un aumento de su rigidez lateral en comparación con las otras columnas de este puente. 6 Vestuarios

Bajo este nombre se trabajó los ambientes de camarines, tópicos, control antidopaje, bomberos, ambulancia, capilla y en el techo, una plataforma para transmisiones por televisión.

El área de esta zona es todo el largo de la tribuna occidente con parte de la tribuna norte y sur, tiene un ancho de 6.6 m y se extiende por debajo de las filas más bajas de las graderías. El nivel de piso está a 1.50 m por debajo del nivel del campo de juego, siendo el techo una losa inclinada maciza de 0.15 m. El muro de contención extremo tiene 6 m de altura y la presión del terreno se reparte entre los pórticos transversales que reciben fuerza horizontal por este efecto.

7 Graderías

Se examinaron una serie de alternativas para la construcción de las graderías, las que se ubican sobre el terreno natural. Las dos alternativas finales fueron una serie de losas prefabricadas

apoyadas en vigas vaciadas sobre el terreno y una losa de concreto simple, en forma de grada y vaciada sobre el terreno, utilizando un encofrado deslizante; se optó por esta última por ser más económica, empleándose una máquina especial (ver fig. 18).

Se especificó juntas de contracción cada 5 m hechas con sierra de una profundidad de ¼ del espesor de la losa y las de dilatación cada 30 m o separando los paños según la arquitectura.

Previo a la construcción, se tuvo que efectuar una prueba de campo para evaluar el coeficiente de fricción suelo-concreto, ya que las graderías están apoyadas sobre un talud inclinado de suelo natural (Ref. 5). Uno de los problemas encontrados fue que hubo una sobreexcavación la cual se completó con un relleno. En este caso se redujo el coeficiente de fricción y fue necesario colocar muros de contención, apoyados en el terreno natural, para proveer trabazón a las graderías y evitar su deslizamiento. Otro problema fue que en un sector se encontró roca que impedía lograr la inclinación requerida del talud; en este caso se hicieron perforaciones en la roca para colocar armadura y rellenar con epóxico.

8 Conclusiones

La importancia de la obra en cuestión hizo necesario la elaboración de diversos estudios que conllevaron la participación multidisciplinaria de muchas empresas y profesionales, en perfecta coordinación con la empresa constructora, a fin de materializar la obra con el menor costo y manteniendo siempre la seguridad que esta obra amerita.

Las estructuras no convencionales que se presentaron en el proyecto plantearon dificultades que pudieron ser resueltas gracias al trabajo dedicado de ingenieros peruanos, demostrando su alto grado de competencia.

Referencias

1. Club Universitario de Deportes, Estadio Monumental del Club Universitario de Deportes. Página Web oficial del Club Universitario de Deportes. (www.universitario.com.) Lima, 1998.

2. GEOCONSULT S.A. Estadio Monumental del Club Universitario de Deportes, Estudio de Mecánica de Suelos y de Riesgo sísmico. Lima, 1996.

3. Muñoz Peláez, Alejandro. Programas AMETRI AMISIS para el análisis automático de estructuras. Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, 1998.

4. PRISMA INGENIEROS C.A. Estadio Monumental del Club Universitario de Deportes. Archivo 1996-1998.

5. GEOTECNIA & PAVIMENTOS E.I.R.L. Evaluación del Coeficiente de Fricción Suelo Natural-Concreto de las Graderías- Estadio Monumental Universitario de Deportes. Lima, 1998.

Fig. 9. Variantes de edificios típicos.

Fig. 11. Rampa en espiral para ingreso directo a camarines.

Fig. 13. Puente de acceso a palcos.

Fig. 10. Terrazas con vigas en volado.

Fig. 12. Edificio principal de occidente en construcción.

Fig. 14. Puente para periodistas.

Fig. 15. Columna inclinada de edificio típico de 7 pisos, muros de piedra y puente de ingreso.

Fig. 17. Boca de túnel de acceso a camarines

Fig. 16. Columnas de primer piso sobre túnel

Fig. 18. Máquina para construcción de las graderías