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Jul 27, 2023

Evaluación Estructural de la Torre Moser / Abril 2017

- Nota del editor / La siguiente información fue proporcionada a los medios durante una conferencia de prensa el 1 de junio de 2017 en el Centro Municipal de Naperville. Este informe proporciona una evaluación exhaustiva de

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Nota del editor/ La siguiente información fue proporcionada a los medios durante una conferencia de prensa el 1 de junio de 2017 en el Centro Municipal de Naperville.

Este informe proporciona una evaluación exhaustiva del estado actual de los elementos estructurales de la Torre Moser. La evaluación se centra en las partes interior y exterior de la torre, que fueron analizadas mediante inspecciones visuales realizadas por personal experimentado. La inspección interior de la estructura fue realizada por Engineering Resource Associates, Inc. (ERA) y la inspección exterior fue realizada por Collins Engineers, Inc. (Collins) como subconsultores de ERA.

Se hizo referencia a los dibujos de diseño arquitectónico originales preparados por Charles Vincent George Design Group en 1999 para guiar las inspecciones interiores y exteriores y para informar las inspecciones relacionadas con las conexiones estructurales revestidas de concreto o ocultas a la vista. El estudio de la reserva de la ciudad de Naperville preparado por Joseph C. Renn, PE también fue instructivo sobre la historia de la Torre Moser.

La estructura de la Torre Moser se compone de secciones individuales de hormigón prefabricado y pretensado que han sido postensadas juntas para formar cuatro pilares verticales principales. Los cuatro pilares han sido apuntalados lateralmente con siete anillos de acero estructural espaciados intermitentemente a lo largo de la altura de la torre. Una revisión de los planos de taller de hormigón prefabricado ayudaría a identificar cómo se hicieron estas conexiones. Los planos de taller de hormigón prefabricado no estaban disponibles para que los usáramos como referencia; por lo tanto, se desconocen dichos cambios en este momento.

Los Apéndices A y B incluyen cada uno un resumen completo de las observaciones visuales interiores y exteriores junto con las fotografías correspondientes. El Apéndice C incluye los dibujos del arquitecto originales preparados por Charles Vincent George Design Group.

La Torre Moser fue construida en 1999 y 2000 por la Fundación Millennium Carillon. Originalmente, la Torre estaba destinada a ser un edificio cerrado con una altura de 72 ′ 9 ″ sobre el nivel del suelo. La construcción se interrumpió por falta de fondos adecuados. En ese momento ya se había erigido la estructura principal. La nivelación del sitio, el servicio eléctrico, la iluminación, el sistema de alarma contra incendios y el acceso a la cabina del carillón estaban incompletos. Durante los siguientes cuatro años, varios trozos de hormigón se soltaron y cayeron de la estructura. Se hicieron varios intentos de reparación con epoxis, selladores y otros materiales con poco éxito.

En 2005, la Ciudad contrató a un consultor para investigar la causa del desconchado del concreto. El informe identificó que la expansión de la lechada dentro de las zonas de los elementos prefabricados de hormigón de la estructura fue el principal factor que contribuyó a provocar daños por congelación y descongelación y un mayor desconchado. El informe completo que describe los detalles de esta investigación se puede encontrar en el Apéndice E. La última vez que se documentó que piezas de concreto cayeron de la estructura fue en 2005.

En 2005, la ciudad de Naperville asumió la responsabilidad de la construcción del proyecto y completó la estructura. Al hacerlo, la parte de la Torre debajo del nivel 72′ 9″ se convirtió en una estructura expuesta, se eliminaron los sistemas mecánicos asociados y se simplificó el trabajo en el sitio. Una consecuencia importante de esa decisión fue que las conexiones de acero estructural terminadas con hormigón prefabricado, que originalmente estaban destinadas a estar protegidas de la intemperie, ahora quedaron expuestas. Todas las conexiones de acero ahora expuestas a la intemperie son, por tanto, más susceptibles a la corrosión. Esta corrosión es particularmente grave cuando la humedad atrapada entre el acero y el hormigón provoca el revestimiento del acero, la expansión de volumen asociada del acero incrustado y el agrietamiento del hormigón donde la conexión es responsable de la estabilidad lateral estructural. Otra consecuencia de convertir la parte inferior de la Torre en una estructura expuesta fue que el ascensor ya no estaba protegido por un cerramiento que podría acortar su vida útil.

Ahora es evidente que la intrusión climática ha causado corrosión prematura y deterioro de la estructura. El almacenamiento y manipulación inadecuados de muchos de los paneles prefabricados de hormigón entre la primera y la segunda fase de construcción provocaron grandes grietas y astillas. Estas deficiencias fueron reparadas con mortero y parches que ahora muestran signos de deterioro y falla. Además, el grado actual de erosión superficial en algunos de los paneles prefabricados de hormigón parece ser un indicador de hormigón de mala calidad. En el Apéndice D se incluyen fotografías de estas deficiencias observadas.

En nuestra opinión profesional, los principales riesgos estructurales son:

Con base en nuestras investigaciones y observaciones de la estructura, para reparar las deficiencias y evitar un mayor deterioro que amenace la integridad estructural de la Torre Moser, recomendamos seguir de cerca y abordar los siguientes problemas principales.

Se prevé que abordar estas cuestiones requerirá una combinación de mantenimiento, rehabilitación y sustitución de determinados elementos. Los detalles estructurales que muestran el tipo y alcance de las posibles mejoras se incluyen en el Apéndice F.

Se evaluaron varias alternativas para reparar y rehabilitar la estructura. A continuación se presenta un resumen de cada alternativa y sus costos estimados. Las opiniones preliminares de los ingenieros sobre los costos probables de construcción se proporcionan en el Apéndice G. Los costos descritos en estas estimaciones son de naturaleza conceptual, se presentan en dólares de valor presente y se refinarán durante la fase de diseño.

Alternativa 1A–Reparar estructura existente (monofásica) $2,785,000

Alternativa 1B: Reparar la estructura existente (múltiples fases) $3,058,000

La alternativa 1 incluye la reparación de los defectos identificados como se describe en el informe para abordar los problemas de acero estructural y concreto como un proyecto de una sola fase o de múltiples fases. La principal ventaja de esta alternativa es que aborda problemas que han llevado a un deterioro continuo y acelerado de la estructura. La principal desventaja es que es significativamente más costoso que el mantenimiento continuo y las partes de la estructura que estaban destinadas a encerrarse seguirán expuestas a los elementos.

Alternativa 2A: Cerrar y reparar la estructura (monofásica) $3,547,000

Alternativa 2B: Cerrar y reparar la estructura (múltiples fases) $3,750,000

La Alternativa 2 incluye las reparaciones descritas en la Alternativa 1 más el cerramiento de la parte inferior de la estructura tal como fue diseñada originalmente como un proyecto de una sola fase o de múltiples fases. La principal ventaja de esta alternativa es que aborda los problemas estructurales identificados y protege la parte inferior de la estructura de la exposición continua a los elementos. La principal desventaja es que es la alternativa más cara.

Alternativa 3–Mantenimiento de la estructura y desmantelamiento de la estructura $1,576,000

Esta alternativa implica medidas de mantenimiento simples para mantener la estructura en operación, incluidas reparaciones de la membrana de la plaza; reparación de grietas y superficies de paneles de concreto; reparaciones de juntas de mortero; limpieza, refuerzo y pintura de acero estructural; reparaciones y reemplazos de tapajuntas de anclaje; y reemplazos de selladores. La principal ventaja del mantenimiento de la estructura únicamente es que retrasa gastos mucho más significativos para reparar los defectos identificados o cerrar la estructura como se diseñó originalmente. La principal desventaja es que la estructura continuará deteriorándose en los defectos y en los lugares expuestos y no aborda problemas de desconchado del concreto potencialmente inminentes.

En algún momento, el mantenimiento puede volverse demasiado costoso y es posible que sea necesario desmantelar la estructura; por lo tanto, esta alternativa también incluye el desmantelamiento y remoción de toda la estructura y la restauración del sitio a una condición de césped. Esto implicaría un gasto único para desmantelar la estructura y pondría fin al uso de la Torre Moser y el Carillón del Milenio.

El propósito de esta investigación e informe es definir sustancialmente la condición estructural actual de la Torre Moser y desarrollar recomendaciones para posibles reparaciones para impedir un mayor deterioro y extender la vida útil de la estructura.

En 1999, la comunidad local concibió y adoptó la Torre Moser y el Carillón del Milenio como símbolo cívico para marcar la entrada al XXI milenio. El concepto inicial era que la torre de 160 pies de altura albergaría un carillón de 72 campanas, un pequeño centro de exposiciones y representaría un servicio público para complementar el Riverwalk y los parques adyacentes.

La torre comprende una base de hormigón armado que soporta una fachada arquitectónica compuesta de hormigón prefabricado con un marco estructural integral. Se planeó que la torre estuviera cerrada con vidrio hasta el nivel 72 ′ 9 ″, y el atrio interior así formado para tener calefacción, aire acondicionado y ventilación mecánica. Toda el área cerrada estaría protegida con un sistema automático de rociadores contra incendios y un sistema de alarma contra incendios.

La construcción de la torre comenzó en 1999 y finalizó en 2001 por falta de fondos. El trabajo estructural completado incluyó cimientos de hormigón, la estructura de la torre de acero, la fachada de hormigón prefabricado, acero estructural para el hueco del ascensor y el techo propuesto a 72′ 9″ sobre el nivel del suelo. Se completó una nivelación preliminar importante del sitio más un camino de acceso, pero la mayoría de las aceras, escalones, muros de contención, iluminación, una fuente de agua, etc. no se completaron. Se cerró la cabina del carillón y se instalaron calefacción y aire acondicionado temporales. Se instalaron y pusieron en funcionamiento campanas de carillón, clavier y controles.

El costo final de construcción para la Fase I fue de aproximadamente $3,820,000. Esto incluía costos de arquitectura, ingeniería y administración de la construcción. En 2004, la Ciudad desarrolló un plan de finalización para la torre que resultaría en un costo sustancialmente menor para completar la construcción y reduciría los costos operativos. El concepto incluía:

En 2005, antes de completar el trabajo de la Fase II como se describe anteriormente, la Ciudad contrató a un consultor para investigar la causa del descascaramiento del concreto. El informe resultante identificó el ataque de sulfato en las bolsas de lechada como el factor contribuyente. El ataque de sulfato provocó que la lechada se expandiera y las fuerzas expansivas ejercidas sobre el hormigón prefabricado que rodeaba las bolsas de lechada provocaron el agrietamiento inicial en el hormigón. Luego se permitió que el agua entrara en las grietas, lo que provocó daños por congelación y descongelación y un mayor desconchado. En el informe se hicieron recomendaciones para eliminar toda la lechada de estas bolsas en los lugares donde se produjo el desconchado, eliminar el concreto desconchado en mal estado y desarrollar un plan de reparación para reemplazar el concreto desconchado y la lechada deteriorada. En general, se eliminaron todas las lechadas y el hormigón en mal estado; sin embargo, no se eliminó la lechada en todos los lugares. El trabajo de lechada sólo se realizó donde el concreto se estaba desconchando. La eliminación de la lechada en todos los lugares habría requerido una revisión estructural sustancial y probablemente un soporte temporal mucho más allá del alcance o presupuesto del proyecto de reparación y, por lo tanto, no se completó.

El trabajo de la Fase II se completó en 2007 a un costo de aproximadamente $3,300,000. Este costo incluyó todos los costos de arquitectura, ingeniería y administración de la construcción.

Como se muestra en la Figura 1, la Torre Moser consta de niveles superiores e inferiores. Cada nivel consta de una combinación de componentes de hormigón y acero. Las observaciones estructurales detectadas y documentadas durante las inspecciones interiores y exteriores se catalogan por niveles y se incluyen en los Apéndices A y B.

La estructura primaria está compuesta por cuatro pilares prefabricados, postensados, de hormigón y acero. El postensado fue diseñado para someter los componentes a altos esfuerzos de compresión con el fin de proporcionar resistencia a los esfuerzos de flexión sísmicos y del viento. En cada extremo de las columnas y aletas se anclan cables de postensado. El anclaje del cable es fundamental para la estabilidad estructural. Las cuatro columnas postensadas están apuntaladas lateralmente con siete anillos de compresión de tubos de acero de alta resistencia en forma de polígono. Los siete anillos de compresión son fundamentales para la estabilidad estructural. Según nuestras inspecciones, la intrusión de agua y la aparición de corrosión son evidentes en muchos de los anillos de compresión. Las conexiones entre las cuatro columnas postensadas y los siete anillos de compresión poligonales son componentes clave de estabilidad.

Las ubicaciones de estas características también se muestran en la Figura 1 a continuación. Las figuras 2 y 3 incluyen vistas en planta en sección transversal de la Torre Moser en cada nivel. La Figura 4 muestra cómo se inspeccionaron y documentaron las columnas desde el interior de la estructura.

Figura 1: Vista en alzado mirando hacia el oeste

Este dibujo está tomado de los dibujos de Charles Vincent George Design Group.

Figura 2: Vista en planta típica para el nivel del sótano

Figura 3: Vista en planta típica desde el nivel de entrada 1 al nivel de cabina

Figura 4: Vista en planta típica de columnas de hormigón

Las inspecciones de ingeniería estructural se realizaron visualmente desde el suelo, las estructuras interiores de escaleras y plataformas, y haciendo rappel por el exterior de la estructura. Los elementos estructurales evaluados incluyen columnas y aletas de hormigón prefabricado, estructuras de soporte de acero y superficies de acero y hormigón de las escaleras y plataformas de observación.

ERA completó las inspecciones interiores de la Torre Moser entre julio y septiembre de 2015. Los elementos interiores, las escaleras y las plataformas se inspeccionaron individualmente dentro de cada nivel de la estructura, como se muestra en la Figura 1. Las observaciones visuales se documentaron e inventariaron, incluidas fotografías de los elementos accesibles. . Esta información se proporciona en el Apéndice A.

Collings completó la inspección exterior descendiendo en rappel por la torre el 25 de agosto de 2015. Este trabajo fue supervisado por ERA para coordinar los procedimientos de inspección y documentación. También se inspeccionaron los elementos de acero y concreto del revestimiento exterior en cada nivel, como se muestra en la Figura 1. El concreto se sondeó con un martillo de inspección para determinar áreas de delaminación e identificar áreas de aparente deterioro y/o angustia. Esta información se proporciona en el Apéndice B.

Las observaciones se realizaron visualmente desde el suelo, las escaleras interiores, las estructuras de las plataformas y haciendo rappel por cuerdas a lo largo del exterior. Los defectos y daños identificados generalmente incluyen corrosión del acero estructural, exposición del anclaje postensado, agrietamiento del concreto prefabricado, delaminación de la superficie del concreto prefabricado, deterioro de las juntas de mortero del concreto prefabricado, deterioro del sellador y fugas en la plaza. La información recopilada e incluida en los Apéndices A y B se resume a continuación.

Nota del editor:La información proporcionada en este informe por Engineering Resource Associates, Inc. (ERA) y su subconsultor Collins Engineers, Inc., así como los comentarios de los asistentes a la conferencia de prensa dirigida por el director de TED Bill Novack y el presidente de la Comisión Riverwalk, Geoff Roehll y Las reuniones públicas posteriores de la Comisión Riverwalk ponen de relieve las difíciles decisiones que enfrenta el futuro de este servicio a lo largo del Riverwalk de Naperville.

Cada semana que la plataforma de observación de la Torre Moser ha estado abierta, esta publicación recomienda encarecidamente a los visitantes que suban a la torre para observar la magnífica vista de esta Tree City USA y mucho más allá de Naperville en la distancia.

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