UPV



Análisis de componentes principales y su aplicación a los puentes

¿Cuántas variables nos hace falta para definir completamente un puente losa? Las variables se encuentran relacionadas unas con otras, de forma que es posible determinar variables sintéticas subyacentes (llamadas componentes principales) capaces de explicar un elevado porcentaje de la variación de dichas variables. Como veremos en el artículo que os dejo, bastan tres componentes principales para explicar el 80,8% de la varianza de los datos de las losas macizas, y cuatro para modular el 79,0% en las aligeradas.

El análisis de componentes principales pretende transformar el conjunto de datos inicial (de variables correlacionadas) en un nuevo conjunto reducido de nuevas variables independientes, llamadas componentes principales. El análisis de componentes principales es un análisis estadístico que pertenece a los denominados métodos multivariantes. Se utiliza en multitud de disciplinas para interpretar los datos. En este video se realiza un ejemplo para la interpretación de datos de caracterización morfológica típicos de la conservación de recursos fitogenéticos. Autor: Fita Fernández, Ana María.

A continuación os dejo una explicación intuitiva del análisis de componentes principales del profesor José Luís Vicente Villardón, de la Universidad de Salamanca.

También os dejo un artículo científico donde utilizamos esta técnica en la caracterización de puentes losa postesados. Su referencia es:

YEPES, V.; DÍAZ, J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2009). Caracterización estadística de tableros pretensados para carreteras. Revista de la Construcción, 8(2):95-109.

Descargar (PDF, 1.08MB)

20 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  |  

Aportaciones al Congreso sobre Optimización de Estructuras HPSM/OPTI 2016, Siena (Italia)

200x250_hpsm16Los días 19, 20 y 21 de septiembre de 2016 se celebra en Siena (Italia) uno de los congresos más importantes sobre optimización de estructuras: “The 2016 International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials HPSM/OPTI 2016“. Participo en dicho congreso tanto en su Comité Científico como la aportación de tres comunicaciones. A continuación os paso los resúmenes de dichas comunicaciones.

MARTÍ, J.V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.  (2016). Heuristic design of precast-prestressed concrete U-beam and post-tensioned cast-in-place concrete slab road bridges.

Abstract: This paper proposes simulated annealing and threshold accepting procedures for the automatic design of two different bridge types. Both cases are prestressed concrete road bridge decks typically used in public road construction. Simulated annealing is first applied to a precast beam of 30-30 meters of longitudinal spans and 12.00 m of width. The beam has a double U-shape cross-section and a beam spacing of 6 m. This problem involves 59 discrete design variables for the geometry of the beam and the slab, concrete grade, reinforcing steel and prestressing steel. The simulated annealing method indicates savings of about 5% with respect to a traditional design. The second bridge case is a 20-36-20 m post-tensioned cast-in-place concrete slab road bridge deck. This example needs 33 discrete variables to define the complete structure. The threshold accepting method is used for the optimization. Our findings indicate savings of about 7.5% with respect to the design based on experience. Finally, the results show that heuristic optimization provides other options to reduce the design costs of real prestressed bridge decks.

Keywords:  precast-prestressed concrete, post-tensioned cast-in-place, U-shape cross-section, slab deck, heuristic optimization

GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.  (2016). Computer-Support Tool for Automatically Optimize Bridges.

Abstract:  In bridge design, many variables like material grades, cross-sectional dimensions, passive and pre-stressing steel need to be modeled to evaluate the structural performance. Efficiency gains are intended while satisfying the serviceability and ultimate limit states imposed by the structural code. In this paper, a computer-support tool is presented to analyze continuous post-tensioned concrete (PSC) box-girder road bridges, to minimize the cost, and to provide the optimum design variables. The program encompasses six modules to perform the optimization process, the finite-element analysis and the limit states verification. The methodology is defined and applied to a case study. A harmony search algorithm optimizes 32 variables that define a three-span PSC box-girder bridge located in a coastal region. However, the same procedure could be implemented to optimize any structure. This tool enables one to define the fixed parameters and the variables that are optimized by the heuristic algorithm. Moreover, the output provides useful rules to guide engineers in designing PSC box-girder road bridges.

Keywords:  post-tensioned concrete; computer-support tool; box-girder bridges; harmony search

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2016). Design optimization of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement by a hybrid evolutionary algorithm.

Abstract: In this paper, the influence of steel fiber-reinforcement when designing precast-prestressed concrete road bridges with a double U-shape cross-section is studied through heuristic optimization. A hybrid evolutionary algorithm (EA) combining a genetic algorithm (GA) with variable-depth neighborhood search (VDNS) is formulated to minimize the economic cost and CO2 emissions, while imposing constraints on all the relevant limit states. The case study proposed is a 30-m span-length with a deck width of 12 m. The problem involved 41 discrete design variables. The algorithm requires the initial calibration. Moreover, the heuristic is run nine times so as to obtain statistical information about the minimum, average and deviation of the results. The evolution of the objective function during the optimization procedure is highlighted. Findings show that heuristic optimization is a forthcoming option for the design of real-life prestressed structures. This paper provides useful knowledge that could offer a better understanding of the steel fiber-reinforcement in U-beam road bridges.

Keywords:  steel fiber-reinforcement, precast-prestressed concrete, U-shape cross-section, hybrid evolutionary algorithm

 

16 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  |  

¿Qué es un cable-grúa o blondín?

BLONDINTambién denominado como cable-grúa, grúa funicular o andarivel, es una instalación similar a los puentes-grúa donde la viga-puente se reemplaza por un cable portante sobre el que se desliza el carretón del que se suspende la carga. Tanto el accionamiento del carretón como los movimientos de izado o descenso se consiguen mediante cables que se manejan desde el suelo. Su aplicación es habitual en la construcción de presas, puentes, astilleros, etc. El nombre de “blondin” viene del funámbulo y acróbata francés Jean François Gravelet-Blondin ( 1824-1897).

Esquema de funcionamiento del blondín

Esquema de funcionamiento del blondín

Se distinguen los siguientes cables en el blondín:

  • Cable vía o cable carril: cable atirantado sobre el que se desplaza el carretón o bicicleta. Está fijo a dos mástiles o torres, actuando a modo de dintel de pórtico.
  • Cable tractor o de vaivén: es el que desplaza al carretón.
  • Cable elevador: sirve para el izado de la carga, fijando la posición vertical del gancho.
Sistema de cables del blondín

Sistema de cables del blondín

Los tipos de blondines más habituales, en función de los grados de libertad de los soportes, son los siguientes:

  • Fijos: si los mástiles son completamente inmóviles.
  • Basculantes: cuando un mástil es fijo y el otro abatible alrededor de la base.
  • Radiales: con un mástil fijo y el otro desplazable sobre carriles.
  • Paralelos: si los dos mástiles pueden deslizarse paralelamente sobre carriles.
Blondín de cable fijo

Blondín de cable fijo

Blondín de cable basculante

Blondín de cable basculante

Blondín de cable radial

Blondín de cable radial

Los blondines han permitido alcanzar luces que se aproximan a los 1000 m, y una capacidad de carga ha llegado a las 50 t. Sin embargo las características normales de estas instalaciones se recogen en la Tabla. Sin embargo, estos equipos requieren una instalación compleja y por tanto difícilmente amortizable si la obra no es de gran volumen.

Tabla.- Características normales de los blondines

Luz entre torres 300 – 1,000 m
Capacidad de carga 10 – 25 t
Altura de las torres 10 – 30 m
Velocidad de traslación del carretón 2 – 8 m/s
Velocidad de elevación del gancho 0.3 – 1.5 m/s
Velocidad de traslación de las torres 0.1 – 0.3 m/s

 

Os dejo un vídeo de un blondín usado en la construcción de la presa de Ibiur.

En este otro vídeo podéis ver cómo se vacía hormigón con un blondín.

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevación. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 200 pp.

15 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  |  

Los itinerarios temáticos como elementos diferenciadores del producto turístico global

 

Puente de Alcántara, icono y foco de peregrinación para los ingenieros civiles

Puente de Alcántara, icono y foco de peregrinación para los ingenieros civiles. Imagen: V. Yepes, 2016

YEPES, V. (2000). Los itinerarios temáticos como elementos diferenciadores del producto turístico global. Actas del V Congreso Internacional sobre Caminería Hispánica. Tomo II, pp. 1359-1372. AACHE Ediciones. Valencia, 17-22 de julio.

1      INTRODUCCIÓN.

El desarrollo tecnológico en las sociedades de consumo de los países desarrollados ha propiciado en las últimas décadas un aumento de la disponibilidad de tiempo libre para el ocio. Este período sobrante después del trabajo, el sueño y los quehaceres personales y domésticos ha permitido el auge de una gran variedad de actividades recreativas que permiten reparar la fuerza y la vitalidad de las personas y que puede incluir ocupaciones tan diversas como ver la televisión o pasar unas vacaciones en el extranjero (Boniface y Cooper, 1987). El turismo puede representar una de las facetas de las actividades recreativas, aunque también incluye desplazamientos no estrictamente vinculados con el ocio (convenciones, ferias, congresos, negocios, etcétera). (más…)

14 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  |  

¿Es fácil optimizar estructuras de hormigón?

Es más, ¿es posible que un ordenador sea capaz de diseñar de forma automática estructuras óptimas sin darle ninguna pista o información previa? Estoy convencido que a la vuelta de un par de años, todos los programas comerciales tendrán paquetes de optimización estructural que permitirán reducciones de coste en torno al 5-15% respecto a los programas actuales. Ya os adelanto que esta nueva tecnología va a traer consigo nuevas patologías en las estructuras de hormigón, que con la optimización se parecen más a las estructuras metálicas. Con el tiempo habrá que introducir capítulos o restricciones en las futuras versiones de la EHE o de los Eurocódigos. En este post vamos a continuar comentando aspectos relacionados con la modelización matemática, la optimización combinatoria, las metaheurísticas y los algoritmos.

Toda esta aventura la empezamos en el año 2002, con el primer curso de doctorado sobre optimización heurística en la ingeniería civil, que luego hemos ido ampliando y mejorando en el actual Máster Oficial en Ingeniería del Hormigón. Ya tenemos varias tesis doctorales y artículos científicos al respecto para aquellos de vosotros curiosos o interesados en el tema. Para aquellos que queráis ver algunas aplicaciones concretas, os recomiendo el siguiente capítulo de libro que escribimos sobre la optimización de distintas estructuras con un algoritmo tan simple como la cristalización simulada. Para aquellos otros que tengáis más curiosidad, os dejos algunas publicaciones de nuestro grupo de investigación en el apartado de referencias.

Os paso, para abrir boca, una forma sencilla de optimizar a través de este Polimedia. Espero que os guste.

Referencias: (más…)

13 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  |  

La “crisis” de las infraestructuras

Preservar las infraestructuras en un estado mínimamente adecuado de conservación y mantenimiento es una necesidad de primer orden en cualquier sociedad. Sin embargo, por motivos que a veces son estructurales y otras coyunturales, los responsables de esta tarea no prestan la atención y los recursos necesarios para este cometido. Parece que la inversión en conservación de los activos siempre ha sido insuficiente incluso en países desarrollados.

En efecto, parece evidente que el desarrollo económico que tuvo lugar en países como el nuestro en la última parte del siglo XX se centró, en el caso por ejemplo de las carreteras, en ampliar la red para apoyar dicho desarrollo. Si bien es cierto que estas nuevas infraestructuras nacen con un periodo de vida relativamente largo, también es cierto que una parte nada desdeñable de dicha infraestructura está empezando a notar el paso del tiempo, y lo que es peor, parece que podemos vivir dentro de un horizonte no tan lejano, a un verdadero colapso en los niveles de servicio prestados por estos activos. Lo peor de todo ello es que estas infraestructuras se financiaron a largo plazo y la siguiente generación se va a encontrar con la sorpresa de tener que pagar (más…)

12 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  |  

Cimentación mediante cajones de aire comprimido

Disposición general de un cajón neumático (adaptado de Wilson y Sully, 1949)

Un cajón es una estructura que hundida a través  del terreno o del agua permite colocar la cimentación a la profundidad de proyecto, y que posteriormente pasa a formar parte de la estructura definitiva. Estos cajones pueden ser de fondo abierto o de fondo cerrado (ver cajones flotantes). Nos centraremos en este post en los cajones de fondo abierto en las que existe una cámara de trabajo sometida a una presión superior a la atmosférica para impedir que el agua entre en la excavación. Se trata de las cimentaciones mediante cajones neumáticos o de aire comprimido.

Alguien puede preguntarse a qué viene un post sobre una técnica que tiene riesgos evidentes de ejecución y que ya en un artículo de Presa y Eraso (1970) nos avisaba que era una técnica en trance de desaparecer. Hoy día existen procedimientos (por ejemplo pilotes de gran diámetro) que son más sencillos de construir, suficientemente seguros, rápidos y económicos que permiten evitar riesgos innecesarios, especialmente los procesos de compresión y descompresión que requieren tiempos suficientes, tal y como ocurre en los trabajos realizados por los buzos o submarinistas. Pues bien, razones históricas y docentes nos llevan (más…)

9 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  |  

Puentes de acero inoxidable

Harry Brearley (1871-1948)

El acero inoxidable, inventado en la primera década del siglo XX por Harry Brarley, presenta características de resistencia a la corrosión que los diferencia de los aceros convencionales al carbono. Estos aceros presentan un contenido mínimo de un 11% de cromo, aunque suele añadírsele también níquel. El acero inoxidable no es un material desconocido, aunque como se verá a continuación, ha sido poco empleado en obras civiles. Se puede encontrar en usos domésticos o en amplios usos industriales como plantas químicas, componentes de automoción o aeronáutica. Baddoo (2008) indica que el consumo mundial de acero inoxidable ha crecido al 5% anual durante los últimos 20 años, sobrepasando el crecimiento de otro tipo de materiales. Respecto a los últimos adelantos en los aceros inoxidables en cuanto a material, se recomienda la revisión realizada por Lo et al. (2009).

No sólo el aspecto estético, (más…)

8 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  |  

Sistema “lift-slab”, precursor de los forjados postesados

Técnica “lift-slab”. www.joostdevree.nl

Las losas de hormigón postesado en edificación pueden encontrarse ya en el año 1955 en los Estados Unidos cuando apareció un sistema de construcción denominado “lift-slab”, patentado por Tom Slick, que consistía en hormigonar las losas en la planta baja de forma que sirvieran de encofrado para las otras, y elevarlas hasta su posición definitiva tras sucesivas operaciones de izado. En pocos años, entre los años 50 y 60, los constructores emplearon este método constructivo, que se hizo con una parte muy importante del mercado de la edificación americano.

Inicialmente, las losas eran de hormigón armado, lo que generaba dos problemas básicos:
– Las losas tendían a pegarse las unas con las otras en el momento del izado y se fisuraban debido al peso propio añadido al tratar de despegarlas.
– En vanos de 8,5 a 9 m los espesores de las losas oscilaban entre 20 y 25 cm., por lo que las deformaciones eran un problema importante.

Los ingenieros que trabajaban con este método constructivo tenían conocimiento del pretensado y del modo como podía evitar las deformaciones. En estas primeras realizaciones el postesado empezó a solucionar los problemas del aligeramiento del peso para reducir flechas y la fisuración. La técnica del postesado ya se utilizaba por aquellos años en Europa en puentes y otras tipologías constructivas.

Los sistemas más conocidos de izado de forjados son el Jack Block en el que los gatos están situados en la parte inferior y el Lift-Slab en el que los gatos se colocan sobre los pilares. En el caso del Lift-Slab los forjados se construyen unos sobre otros, eliminándose así todo encofrado, interponiéndose entre dos consecutivos unas láminas de separación. Este procedimiento permite ejecutar los forjados en óptimas condiciones, sobre un plano horizontal sin puntales ni encofrados, a cambio de una elevación cuidadosa de cada una de las placas y la ejecución de las uniones de elementos ya terminados, donde a veces es difícil establecer la continuidad.

Os dejo a continuación un vídeo donde podemos ver los principios básicos de este procedimiento constructivo. Espero que os guste.

 

7 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  |  

Conjetura sobre la existencia de puentes romanos sobre el Turia a su paso por Valencia

valenciahistoriadelaciudadvalenciarepublicana01

© SIAM Ajuntament de Valencia

Quería dejar constancia en este post de la gran labor que el profesor Modest Batlle, de la Escuela de Ingenieros de Caminos de Barcelona, está llevando como coordinador de la revista “Cuadernos de diseño en la obra pública” (ISSN: 2013-2603) . Se trata, probablemente, de una de las pocas revistas  cuyo objetivo es la toma de conciencia de la importancia que tiene el diseño en las obras de ingeniería. Acaban de editar el número 5 de la revista con colaboradores tales como Javier Manterola, José Luís Manzanares, Francisco Bueno, Jorge Bernabeu o Teresa Navas. En dicho número también he tenido la oportunidad de participar con un artículo denominado “Conjetura sobre la existencia de puentes romanos sobre el Turia a su paso por Valencia”. Os lo paso por si os resulta de interés y os animo a leer el resto de la revista.

Referencia:

YEPES, V. (2013). Conjetura sobre la existencia de puentes romanos sobre el Turia a su paso por Valencia. Cuadernos de diseño en la obra pública, 5:14-19.

6 septiembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  |  

Previous Posts

Universidad Politécnica de Valencia