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ciclo de vida


Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - ciclo de vida, Puentes, seguridad, sostenibilidad, toma de decisiones    

Colapso puente en Cerde帽a. https://pxhere.com/es/photo/600583

En art铆culos anteriores ya hemos mencionado la necesidad de aumentar progresivamente los fondos para el mantenimiento y conservaci贸n de las infraestructuras. Estos fondos deben aplicarse de una manera eficiente, buscando la toma de decisiones basadas en los aspectos t茅cnicos y econ贸micos, teniendo tambi茅n en cuenta los factores sociales y ambientales. Aqu铆 vamos a prestar especial atenci贸n a los puentes.

La gesti贸n de puentes se define, por tanto, como el conjunto de acciones a llevar a cabo para garantizar la seguridad y calidad de servicio de las estructuras gestionadas y optimizar el uso de recursos disponibles. No obstante, esta gesti贸n no debe limitarse a la fase de servicio del puente, y debe establecerse tan pronto como sea posible, preferiblemente en la fase de dise帽o, proyecto y ejecuci贸n.

Los sistemas de gesti贸n de puentes, seg煤n se puede extraer de las aplicaciones desarrolladas en los diferentes pa铆ses que ya los tienen implementados, se plantean como herramientas cada vez m谩s desarrolladas como resultado de la evoluci贸n de las computadoras y su capacidad de procesamiento. Generalmente presentan una estructura modular, con una serie de elementos comunes, que forman los siguientes m贸dulos b谩sicos:

  • Inventario
  • Inspecci贸n y evaluaci贸n
  • Apoyo a las decisiones y la gesti贸n. Matrices de decisi贸n
  • Cat谩logo de da帽os

Componentes de un sistema de gesti贸n de puentes (Austroads, 2002)

Estos sistemas deben ayudar al gestor a tomar decisiones basadas en la informaci贸n recopilada durante las inspecciones y determinaci贸n de la condici贸n de los puentes, simulando varios escenarios de acci贸n para poder predecir el nivel de conservaci贸n futuro de cada elemento y optimizar los recursos econ贸micos para realizar acciones que prolonguen la vida 煤til de los puentes de la red y mantengan un nivel de servicio adecuado. En la siguiente figura se muestra esquem谩ticamente el planteamiento conceptual de los efectos de la aplicaci贸n de estrategias de conservaci贸n en mantenimiento, frente a pol铆ticas de no inversi贸n:

Concepto de vida 煤til y su gesti贸n. Le贸n Gonz谩lez (2008)

Los modelos de evoluci贸n del deterioro futuro de elementos plantean una previsi贸n de la degradaci贸n, bas谩ndose en diferentes teor铆as probabil铆sticas. Hay modelos deterministas, modelos seg煤n evoluci贸n planificada de da帽os o probabil铆stico, basado en el estado actual del elemento y probabilidad de una tasa predeterminada de deterioro en el tiempo y modelos de valoraci贸n de costes que tienen en cuenta un an谩lisis econ贸mico a lo largo del ciclo de vida de los puentes gestionados.

Los sistemas de gesti贸n de puentes deben aportar criterios objetivos para determinar en qu茅 momento compensa tomar la decisi贸n de llevar a cabo medidas de conservaci贸n, teniendo en cuenta los beneficios de la inversi贸n y los riesgos de que los deterioros puedan crecer con el tiempo y suponer costes de reparaci贸n mucho m谩s elevados.

Esquema de funcionamiento del sistema de gesti贸n de puentes (Ministerio de Fomento, 2012)

 

Por tanto, aunque no es tarea sencilla, pues siempre hay un cierto condicionamiento del contexto econ贸mico por el que pueda atravesar la administraci贸n gestora, que pudiera tener que restringir el gasto por debajo de l铆mites que garantizasen la optimizaci贸n de las labores de gesti贸n, se proponen las siguientes etapas generales descritas en diferentes metodolog铆as de sistemas de gesti贸n de puentes:

1潞. Definici贸n de los elementos est谩ndar en un puente

2潞. Inventario y creaci贸n de una base de datos de puentes y elementos existentes.

3潞. La identificaci贸n mediante labores de inspecci贸n de puentes de las anomal铆as de cada elemento y el desarrollo modelos para predecir el futuro deterioro.

4潞. Desarrollo de acciones de conservaci贸n y mantenimiento para cada conjunto de elementos y cada una de las tipolog铆as de anomal铆a detectadas.

5潞. Desarrollo de modelos de optimizaci贸n y toma de decisiones.

En general, existe un avance importante, llevado a cabo en los 煤ltimos a帽os en pa铆ses desarrollados, en lo que a las etapas de inventariado y creaci贸n de bases de datos se refiere, existiendo lagunas y l铆neas de acci贸n pendientes en lo que se refiere a las etapas finales de implementaci贸n de sistemas de gesti贸n (modelos de predicci贸n y toma de decisiones), siendo esta 煤ltima la l铆nea de investigaci贸n que ayudar谩 a la optimizaci贸n de los recursos disponibles, como culminaci贸n del desarrollo de la t茅cnica en cuanto a gesti贸n, conservaci贸n y聽mantenimiento de los puentes.

En las referencias os dejo algunos art铆culos de nuestro grupo de investigaci贸n relacionada con la gesti贸n de los puentes a lo largo de su ciclo de vida, con la optimizaci贸n multiobjetivo y la toma de decisi贸n multicriterio.

Referencias:

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016).聽Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety.Engineering Structures,聽125:325-336.聽DOI:聽10.1016/j.engstruct.2016.07.012.

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M. (2017).聽Multi-Objective Design of Post-Tensioned Concrete Road Bridges Using Artificial Neural Networks.Structural and Multidisciplinary Optimization, 56(1):139-150. doi:10.1007/s00158-017-1653-0

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M.; YANG, D.Y. (2017).聽Lifetime Reliability-Based Optimization of Post-Tensioned Box-Girder Bridges.Engineering Structures,聽145:381-391. DOI:10.1016/j.engstruct.2017.05.013聽OPEN ACCESS

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V. (2018).聽Life cycle cost assessment of preventive strategies applied to prestressed concrete bridges exposed to chlorides.Sustainability, 10(3):845. doi:10.3390/su10030845 (link).

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V. (2018).聽Social life cycle assessment of concrete bridge decks exposed to aggressive environments.Environmental Impact Assessment Review, 72:50-63.聽https://doi.org/10.1016/j.eiar.2018.05.003

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2018).聽Life cycle impact assessment of corrosion preventive designs applied to prestressed concrete bridge decks.Journal of Cleaner Production, 196:698-713.聽https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.06.110

PENAD脡S-PL脌, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; MART脥, J.V.; YEPES, V. (2016).聽A review of multi-criteria decision making methods applied to the sustainable bridge design.Sustainability, 8(12):1295.聽DOI:10.3390/su8121295

PENAD脡S-PL脌, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; MART脥, J.V.; YEPES, V. (2018).聽An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge.Sustainability, 10(3):685. doi:10.3390/su10030685 (link)

PENAD脡S-PL脌, V.; MART脥, J.V.; GARC脥A-SEGURA, T.;聽 YEPES, V. (2017).聽Life-cycle assessment: A comparison between two optimal post-tensioned concrete box-girder road bridges.Sustainability, 9(10):1864. doi:10.3390/su9101864聽(link)

SIERRA, L.A.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2017).聽Method for estimating the social sustainability of infrastructure projects.Environmental Impact Assessment Review, 65:41-53. DOI: 10.1016/j.eiar.2017.02.004

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; PELLICER, E. (2018).聽Bayesian network method for decision-making about the social sustainability of infrastructure projects.聽Journal of Cleaner Production, 176:521-534.聽https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.12.140

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2017).聽Assessing the social sustainability contribution of an infrastructure project under conditions of uncertainty.Environmental Impact Assessment Review, 67:61-72.聽DOI:10.1016/j.eiar.2017.08.003聽(link)

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2018).聽A review of multi-criteria assessment of the social sustainability of infrastructures.Journal of Cleaner Production,聽187:496-513. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.03.022.

2 julio, 2018
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - cemento, ciclo de vida, estructuras, hormig贸n    

Revestimiento de suelo de resina epoxi l铆quida

Un revestimiento constituye una barrera que impide el paso y el acceso de los agentes agresivos exteriores en el hormig贸n. Se trata de capas finas, de unas micras hasta 3 mm de espesor, de diferentes productos, que pueden ser pinturas o micromorteros de diferentes composiciones qu铆micas. Los agentes agresivos de los que el revestimiento debe realizar una protecci贸n son, entre otros, los siguientes:

  • El agua, por lo que el revestimiento debe ser impermeable
  • L铆quidos agresivos, por lo que el revestimiento debe ser resistente qu铆micamente
  • Cloruros y otros iones, que normalmente vienen disueltos en agua
  • Di贸xido de carbono, por lo que el revestimiento debe ser una barrera a dicho gas

 

Se utilizan como revestimiento productos diferentes seg煤n el tipo de protecci贸n que se quiera realizar. Los productos m谩s habituales son las resinas epoxi, las resinas de brea-epoxi, las emulsiones bituminosas, las pinturas acr铆licas, las impregnaciones de siloxanos, los micromorteros de cementos y los micromorteros de epoxi-cemento.

Resinas epoxi

La resina epoxi constituye un revestimiento formado por dos componentes termoendurecibles.聽 Son muy interesantes como revestimiento del hormig贸n porque presentan una gran adherencia, buenas resistencias mec谩nicas, magn铆fica resistencia qu铆mica, elevada impermeabilidad a l铆quidos y gases y una buena resistencia a la abrasi贸n y a los golpes. Las resinas epoxi puras presentan las mejores caracter铆sticas, pero debido a la dificultad existente en su aplicaci贸n por la elevada viscosidad, se emulsionan con agua o se disuelven con disolventes org谩nicos.

Resinas de brea-epoxi

La uni贸n de la brea -que es un producto d煤ctil y el谩stico-, con la resina epoxi -que presenta una excesiva rigidez-, produce un revestimiento de mayor flexibilidad y menor coste que la聽 resina epoxi, si bien con unas caracter铆sticas menores en cuanto a la resistencia qu铆mica y mec谩nica. As铆 y todo, resulta un producto adecuado para determinados usos.

Pinturas bituminosas

Las emulsiones bituminosas se componen de bet煤n asf谩ltico, agua y un agente emulsionante. Son pinturas que se pueden aplicar a brocha, rodillo o proyecci贸n mec谩nica. Estos productos se caracterizan por su gran impermeabilidad al agua, su facilidad de aplicaci贸n y colocaci贸n, su buen comportamiento en contacto con el terreno y su bajo coste.

Pinturas acr铆licas

Se trata de resinas acr铆licas emulsionadas en agua o con disolventes org谩nicos a fin de mejorar su fluidez y aplicabilidad. Se trata de unas pinturas que se suelen utilizar para evitar la carbonataci贸n del hormig贸n. Entre sus caracter铆sticas principales destaca su excelente impermeabilidad tanto al agua, al di贸xido de carbono y a los cloruros, su buen aspecto est茅tico y su permeabilidad al vapor de agua.

Impregnaciones a base de siloxanos

Son impregnaciones que, sin llegar a formar una pel铆cula continua, se introducen en los poros del hormig贸n e impiden la entrada de las gotas de agua al cambiar su tensi贸n superficial. Este car谩cter hidr贸fugo hacen a estas impregnaciones adecuadas para proteger al hormig贸n de los ataques por cloruros, pues 茅stos viajan disueltos en el agua.

Micromorteros de cemento

Son mezclas de cemento, arena fina y resinas sint茅ticas (normalmente acr铆licas). Forman un revestimiento de 2-3 mm impermeables y con una buena resistencia a la abrasi贸n. Dejan una superficie muy cerrada y adecuada para una posterior aplicaci贸n de otra pintura de revestimiento. Son adecuados estos revestimientos para hormigones que puedan estar sumergidos de forma no permanente, incluso en entornos donde ataquen los cloruros.

Micromorteros de epoxi-cemento

Son como los anteriores, pero sustituyendo las resinas acr铆licas por resinas epoxi. En este caso, adem谩s de aditivo, las resinas epoxi act煤an como ligante junto al cemento. Ello permite una gran impermeabilidad y resistencia mec谩nica, y unas resistencias qu铆micas aceptables. Para un ataque qu铆mico medio suele bastar una capa de 2 mm. Adem谩s, tambi茅n son recomendables en combinaci贸n con posteriores aplicaciones de pinturas de resinas epoxi.

 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - ciclo de vida, estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, Puentes, sostenibilidad    

Acaban de publicarnos un art铆culo en la revista聽Environmental Impact Assessment Review聽(primer decil del JCR), de la editorial ELSEVIER, en el que se realiza una valoraci贸n de las medidas preventivas consideradas en el proyecto a lo largo del ciclo de vida de un puente de hormig贸n sometido a un ambiente costero, donde los clorh铆dricos suponen una agresi贸n que supone un mantenimiento de la infraestructura. En el art铆culo se analizan 15 dise帽os diferentes y se comprueba que no siempre realizar un mantenimiento m铆nimo supone menores impactos ambientales. Adem谩s, los tratamientos superficiales y la adici贸n de humo de s铆lice supone una reducci贸n del 70% en los impactos.

Adem谩s, la editorial ELSEVIER nos permite la聽distribuci贸n gratuita del art铆culo聽hasta el 6 de agosto de 2018. Por tanto, os paso el enlace para que os pod谩is descargar este art铆culo:聽https://authors.elsevier.com/a/1XERB3QCo9R2ye

Referencia:

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2018).聽Life cycle impact assessment of corrosion preventive designs applied to prestressed concrete bridge decks.Journal of Cleaner Production, 196:698-713.聽https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.06.110

Abstract:

Chloride corrosion of reinforcing steel in concrete structures is a major issue in the construction sector due to economic and environmental reasons. Assuming different prevention strategies in aggressive marine environments results in extending the service life of the exposed structures, reducing the maintenance actions required throughout their operation stage. The aim of the present study is to analyze the environmental implications of several prevention strategies through a life cycle assessment using a prestressed bridge deck as a case study.

The environmental impacts of 15 prevention alternatives have been evaluated when applied to a real case of study, namely a bridge deck exposed to a chloride laden surrounding. The Eco-indicator 99 methodology has been adopted for the evaluation of the impacts. As some of the alternatives involve the use of by-products such as fly ash and silica fume, economic allocation has been assumed to evaluate their environmental impacts.

Results from the life cycle analysis show that the environmental impacts of the chloride exposed structure can be reduced significantly by considering specific preventive designs, such as adding silica fume to concrete, reducing its water to cement ratio or applying hydrophobic or sealant treatments to its surface. In such scenarios, the damage caused to the environment mainly due to maintenance operations and material consumption can be reduced up to a 30鈥40% of the life cycle impacts associated to a conventional design. The study shows how the application of life cycle assessment methodologies can be of interest to reduce the environmental impacts derived from the maintenance operations required by bridge decks subjected to aggressive chloride laden environments.

Keywords:

Life cycle assessment;聽Chloride corrosion;聽Preventive measures;聽Eco-indicator 99;聽Bridge deck;聽Sustainable design;聽Concrete

Highlights:

  • Life cycle assessment of different design strategies for bridge decks in marine environments.
  • 15 different design alternatives were studied and compared with the conventional design.
  • Less maintenance does not always result in lower environmental impacts.
  • Steel and maintenance are main contributors to environmental burdens.
  • Surface treatments and the addition of silica fume reduce impacts up to 70%.

 

 

 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - ciclo de vida, estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, Puentes, sostenibilidad, toma de decisiones    

By retocada por Yeza de la versi贸n original de Alonsoquijano [Public domain], from Wikimedia Commons

Actualmente existe una tendencia clara hacia la evaluaci贸n de los impactos en todas las etapas del ciclo de vida de un producto. Esta tendencia ha llegado a los proyectos de estructuras, donde la evaluaci贸n de las repercusiones sociales, ambientales y econ贸micas de las distintas alternativas no deriva en una decisi贸n clara y un铆voca de la mejor soluci贸n, sobre todo cuando los objetivos que se pretenden se encuentran enfrentados entre s铆 (Jato-Espino et al., 2014; Penad茅s-Pl脿 et al., 2016; Zamarr贸n-Mieza et al., 2017; Sierra et al., 2018). El problema de seleccionar la mejor opci贸n en el 谩mbito del proyecto de puentes ha supuesto una l铆nea de investigaci贸n que se ha desarrollado enormemente en las 煤ltimas d茅cadas. Balali et al. (2014) expusieron que los problemas relacionados con la toma de decisiones a lo largo del ciclo de vida de un puente se pueden enmarcar dentro de las siguientes fases: (a) proyecto, (b) construcci贸n, y (c) uso y mantenimiento. Estas fases son las que se consideran habitualmente por otros autores (Malekly et al, 2010), que adem谩s a帽aden una 煤ltima fase en el ciclo de vida de un puente: (d) reciclado o demolici贸n.

As铆 pues, el proyecto de puentes se caracteriza por la presencia de m煤ltiples objetivos de dise帽o -muchos contradictorios entre s铆-, y la selecci贸n de la mejor opci贸n entre distintas alternativas. La calidad, la constructibilidad, la seguridad, el impacto ambiental y el coste son los aspectos que normalmente se consideran en el dise帽o y la planificaci贸n de las operaciones de mantenimiento de un puente. La optimizaci贸n multiobjetivo (Multi-Objective Optimization, MOO) resulta una herramienta 煤til cuando varios objetivos desean optimizarse simult谩neamente. MOO proporciona un conjunto de soluciones eficaces, constituyendo la denominada frontera de Pareto. Las soluciones que forman parte de la frontera de Pareto no pueden mejorarse sin que empeore cualquier otra soluci贸n de dicho conjunto. Koumousis y Arsenis (1998) utilizaron MOO para el dise帽o de estructuras de hormig贸n. Liao et al (2011) revisaron los estudios que utilizaron metaheur铆sticas para problemas relacionados con el ciclo de vida de un proyecto de construcci贸n. Por su parte, Zavala et al. (2013) estudiaron las metaheur铆sticas utilizadas en la optimizaci贸n multiobjetivo de las estructuras.

Se pueden rese帽ar varios estudios que han utilizado la optimizaci贸n multiobjetivo para comparar el dise帽o de estructuras de hormig贸n armado (Reinforced Concrete, RC) atendiendo a la reducci贸n de las emisiones de gases de efecto invernadero y la reducci贸n de costes (Mart铆nez-Mart铆n et al., 2012; Garc铆a-Segura et al., 2014, 2016; Yepes et al, 2015). Pay谩 et al. (2008) optimizaron p贸rticos de edificaci贸n de RC utilizando como funci贸n objetivo la constructibilidad, los costes econ贸micos, el impacto ambiental y la seguridad general de la estructura. Mart铆nez-Mart铆n et al. (2012) optimizaron las pilas RC de un puente considerando como funciones objetivo el coste econ贸mico, la congesti贸n de las armaduras pasivas y las emisiones de CO2. Yepes et al. (2015) incorporaron como funci贸n objetivo la vida 煤til en el dise帽o de una viga de secci贸n en I confeccionada con hormig贸n de alta resistencia. Garc铆a-Segura et al. (2014) incluyeron, adem谩s, un factor que eval煤a la seguridad global en esa misma estructura.

A pesar de que los dise帽os deben garantizar cierta durabilidad, esta funci贸n objetivo suele utilizarse m谩s en el 谩mbito de la gesti贸n del mantenimiento de infraestructuras ya existentes. As铆, Liu y Frangopol (2005) emplearon la optimizaci贸n multiobjetivo en puentes deteriorados atendiendo a su estado, a los niveles de seguridad y al coste de mantenimiento de la estructura a lo largo del ciclo de vida. Sabatino et al. (2015) optimizaron las operaciones de mantenimiento de la estructura a lo largo de su ciclo de vida bajo los objetivos simult谩neos de reducci贸n del coste de mantenimiento y la utilidad m铆nima anual asociada con un indicador relacionado con la sostenibilidad. Torres-Machi et al. (2015) optimizaron la gesti贸n sostenible de un pavimento considerando simult谩neamente aspectos econ贸micos, t茅cnicos y ambientales.

Otro aspecto de inter茅s en el 谩mbito de la investigaci贸n son los procedimientos que permiten seleccionar una soluci贸n de un conjunto de opciones posibles atendiendo a m煤ltiples criterios. Las t茅cnicas de toma de decisiones proporcionan un procedimiento racional a las decisiones basadas en cierta informaci贸n, experiencia y juicio. Estas t茅cnicas pueden clasificarse de acuerdo con la forma en la que el decisor articula sus preferencias. En un proceso 鈥a priori鈥, los expertos asignan los pesos de cada criterio en la etapa inicial. El proceso 鈥a posteriori鈥 no requiere una definici贸n previa de las preferencias. Por ejemplo, la optimizaci贸n multiobjetivo genera una gama de soluciones 贸ptimas, que se consideran igualmente buenas 鈥揻rontera de Pareto-. En este caso, la toma de decisiones tiene lugar 鈥a posteriori鈥. Este enfoque permite el an谩lisis de las mejores soluciones seg煤n cada objetivo, lo cual proporciona informaci贸n sobre la relaci贸n entre los objetivos y las soluciones. Jato-Espino et al. (2014) presentaron una revisi贸n del desarrollo de los m茅todos de decisi贸n multicriterio aplicados a la construcci贸n. Existen numerosas t茅cnicas de toma de decisiones multicriterio. TOPSIS (Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution), VIKOR (Multi-criteria Optimization and Compromise Solution), MAUT (Multi-Attribute Utility Theory), AHP (Analytical Hierarchy Process), ANP (Analytical Network Process), PROMETHEE (Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluations), DEA (Data Envelopment Analysis), COPRAS (Complex Proportional Assessment) o QFD (Quality Function Deployment), son, entre otras, las m谩s extensamente utilizadas.

Abu Dabous y Alkass (2010) presentaron una estructura jer谩rquica para la toma de decisiones en la gesti贸n de puentes basados en MAUT y AHP. Sabatino et al. (2015) recurrieron a la teor铆a de utilidad de m煤ltiples atributos para evaluar diversos aspectos de la sostenibilidad estructural considerando los riesgos asociados a los fallos en el puente y las actitudes frente al riesgo de los decisores. Ardeshir et al. (2014) emplearon un AHP difuso para seleccionar la ubicaci贸n para la construcci贸n de un puente. Aghdaie et al. (2012) emplearon AHP y COPRAS para calcular la importancia relativa de los criterios y clasificar las alternativas en la selecci贸n de ubicaciones para construir nuevas pasarelas. Balali et al. (2014) seleccionaron el material, el procedimiento constructivo y la tipolog铆a estructural de un puente mediante la t茅cnica PROMETHEE. Tanto VIKOR (Opricovic, 1998) como TOPSIS (Hwang y Yoon, 1981) son m茅todos que seleccionan soluciones basadas en la distancia m谩s corta a la soluci贸n ideal. Opricovic y Tzeng (2004) compararon VIKTOR y TOPSIS y mostraron que presentan algunas diferencias en relaci贸n con la funci贸n de agregaci贸n y los efectos de normalizaci贸n. La t茅cnica difusa (fuzzy) (Zadeh, 1965) es una t茅cnica 煤til para representar la incertidumbre inherente en la vida real. Joshi et al. (2004) evaluaron un conjunto de criterios para seleccionar la cimentacion m谩s adecuada mediante fuzzy. AHP se combina con fuzzy (Jakiel y Fabianowski, 2015, Wang et al., 2001) para seleccionar entre distintas tipolog铆as de puentes RC y alternativas de plataforma offshore, respectivamente. Abu Dabous y Alkass (2010) indicaron la dificultad en establecer la importancia relativa entre dos elementos con planteamientos deterministas, debido a la incertidumbre inherente al comportamiento de los diferentes elementos.

Se han propuesto muchos m茅todos para reducir el conjunto de soluciones procedentes de la frontera de Pareto (Hancock y Mattson, 2013). El m茅todo de la regi贸n de 鈥渞odilla” (Rachmawati y Srinivasan, 2009) constituye un m茅todo 鈥a posteriori鈥 que distingue los puntos para los cuales una mejora en un objetivo da lugar a un empeoramiento significativo de al menos otro objetivo. Una regi贸n de 鈥渞odilla鈥 en el frente 贸ptimo de Pareto, visualmente es una protuberancia convexa en la parte delantera, la cual es importante para la toma de decisiones en contextos pr谩cticos, pues a menudo constituye el 贸ptimo en equilibrio. Los m茅todos de agrupaci贸n se centran en ensamblar soluciones en grupos y seleccionar soluciones representativas (Saha y Bandyopadhyay, 2009). Los m茅todos de filtrado eliminan las soluciones de Pareto que ofrecen poca informaci贸n al decisor (Mattson et al., 2004). Yepes et al. (2015a) propusieron un procedimiento sistem谩tico 鈥a posteriori鈥 para filtrar la frontera de Pareto, a la vez que proporcionaba conocimiento relevante derivado del proceso de resoluci贸n. Esta t茅cnica simplifica la elecci贸n de la soluci贸n preferente. Para ello se combinan matrices AHP aleatorias con la minimizaci贸n de la distancia para seleccionar la soluci贸n m谩s cercana a la ideal.

Se puede consultar una revisi贸n bibliogr谩fica reciente sobre la aplicaci贸n de las herramientas de decisi贸n multicriterio al ciclo de vida de los puentes en el trabajo de Penad茅s-Pl脿 et al. (2016). En este trabajo se comprueba c贸mo no existe una m茅trica universalmente aceptada para medir la diversidad de objetivos de todo tipo que se utilizan en la selecci贸n de la mejor opci贸n de proyecto de un puente para un caso determinado. Para ello se analizaron un total de 77 art铆culos publicados desde 1991. El estudio aplic贸 un an谩lisis multivariante de correspondencias (ver Figura). De este modo, se recogen los m茅todos de decisi贸n multicriterio que debe aplicar el ingeniero para la selecci贸n de alternativas seg煤n la fase del ciclo de vida del puente, as铆 como los criterios que se han considerado en dichos trabajos. La relaci贸n m谩s obvia se ha identificado entre la l贸gica difusa y la fase de uso y mantenimiento. Tambi茅n se observa que el m茅todo AHP es ampliamente usado en las tres primeras fases del ciclo de vida de un puente. Finalmente la fase de demolici贸n o reciclado es la menos estudiada, asoci谩ndose principalmente al m茅todo ANP.

Figura. An谩lisis de correspondencias entre la toma de decisiones y el ciclo de vida (Penad茅s-Pl脿 et al., 2016)

Referencias:

Abu Dabous, S.; Alkass, S. (2010). A multi鈥恆ttribute ranking method for bridge management. Engineering, Construction and Architectural Management, 17(3), 282鈥291.

Aghdaie, M.H.; Zolfani, S.H.; Zavadskas, E.K. (2012). Prioritizing constructing projects of municipalities based on AHP and COPRAS-G: A case study about footbridges in Iran. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 7(2), 145鈥153.

Ardeshir, A.; Mohseni, N.; Behzadian, K.; Errington, M. (2014). Selection of a bridge construction site using Fuzzy Analytical Hierarchy Process in Geographic Information System. Arabian Journal for Science and Engineering, 39(6), 4405鈥4420.

Balali, V.; Mottaghi, A.; Shoghli, O.; Golabchi, M. (2014). Selection of appropriate material, construction technique, and structural system of bridges by use of multicriteria decision-making method. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2431, 79鈥87.

Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Alcal谩, J. (2014). Sustainable design using multiobjective optimization of high-strength concrete I-beams. In The 2014 International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials HPSM/OPTI (Vol. 137, pp. 347鈥358). Ostend, Belgium.

Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V. (2016).聽Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety.聽Engineering Structures,聽125:325-336.

Hancock, B.J.; Mattson, C. A. (2013). The smart normal constraint method for directly generating a smart Pareto set. Structural and Multidisciplinary Optimization, 48(4), 763鈥775.

Hwang, C.L.; Yoon, K. (1981). Multiple Attributes Decision Making Methods and Applications. Springer, Berlin Heidelberg.

Jakiel, P.; Fabianowski, D. (2015). FAHP model used for assessment of highway RC bridge structural and technological arrangements. Expert Systems with Applications, 42(8), 4054鈥4061.

Jato-Espino, D.; Castillo-L贸pez, E.; Rodr铆guez-Hern谩ndez, J.; Canteras-Jordana, J.C. (2014). A review of application of multi-criteria decision making methods in construction. Automation in Construction, 45, 151鈥162.

Joshi, P.K.; Sharma, P.C.; Upadhyay, S.; Sharma, S. (2004). Multi objective fuzzy decision making approach for selection of type of caisson for bridge foundation. Indian Journal Pure Application Mathematics.

Koumousis, V.K., Arsenis, S.J. (1998). Genetic Algorithms in Optimal Detailed Design of Reinforced Concrete Members. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 13(1), 43鈥52.

Liao, T.W.; Egbelu, P.J.; Sarker, B.R.; Leu, S.S. (2011). Metaheuristics for project and construction management 鈥 A state-of-the-art review. Automation in Construction, 20(5), 491鈥505.

Liu, M.; Frangopol, D. M. (2005). Multiobjective maintenance planning optimization for deteriorating bridges considering condition, safety, and life-cycle cost. Journal of Structural Engineering, 131(5), 833鈥842.

Malekly, H.; Meysam Mousavi, S.; Hashemi, H. (2010). A fuzzy integrated methodology for evaluating conceptual bridge design, Expert Systems with Applications, 37, 4910-4920.

Mart铆nez-Mart铆n, F.J.; Gonz谩lez-Vidosa, F.; Hospitaler, A.; Yepes, V. (2012). Multi-objective optimization design of bridge piers with hybrid heuristic algorithms. Journal of Zhejiang University: Science A, 13(6), 420鈥432.

Mattson, C.A.; Mullur, A.A.; Messac, A. (2004). Smart Pareto filter: obtaining a minimal representation of multiobjective design space. Engineering Optimization, 36(6), 721鈥740.

Opricovic, S. (1998). Multicriteria Optimization of Civil Engineering Systems. Faculty of Civil Engineering, Belgrade.

Opricovic, S.; Tzeng, G.H. (2004). Compromise solution by MCDM methods: A comparative analysis of VIKOR and TOPSIS. European Journal of Operational Research, 156(2), 445鈥455.

Pay谩, I.; Yepes, V.; Gonz谩lez-Vidosa, F.; Hospitaler, A. (2008). Multiobjective optimization of reinforced concrete building frames by simulated annealing. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 23(8), 596鈥610.

Penad茅s-Pl脿, V.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. (2016). A review of multi-criteria decision making methods applied to the sustainable bridge design. Sustainability, 8(12), 1295.

Rachmawati, L.; Srinivasan, D. (2009). Multiobjective evolutionary algorithm with controllable focus on the knees of the Pareto front. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 13(4), 810鈥824.

Sabatino, S.; Frangopol, D.M.; Dong, Y. (2015). Sustainability-informed maintenance optimization of highway bridges considering multi-attribute utility and risk attitude. Engineering Structures, 102, 310鈥321.

Saha, S.; Bandyopadhyay, S. (2009). A new multiobjective clustering technique based on the concepts of stability and symmetry. Knowledge and Information Systems, 23(1), 1鈥27.

Sierra, L.A.; Yepes, V.; Pellicer, E. (2018).聽A review of multi-criteria assessment of the social sustainability of infrastructures.聽Journal of Cleaner Production,聽187:496-513.

Torres-Machi, C.; Chamorro, A.; Pellicer, E.; Yepes, V.; Videla, C. (2015). Sustainable pavement management: Integrating economic, technical, and environmental aspects in decision making. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2523, 56鈥63.

Wang, H.L.; Zhang, Z.; Qin, S.F.; Huang, C.L. (2001). Fuzzy optimum model of semi-structural decision for lectotype. China Ocean Engineering, 15(4), 453鈥466.

Yepes, V.; Garc铆a-Segura, T.; Moreno-Jim茅nez, J.M. (2015). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4), 1024鈥1036.

Yepes, V. (2017). Trabajo de investigaci贸n.聽Concurso de Acceso al Cuerpo de Catedr谩ticos de Universidad.聽Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, 110 pp.

Zadeh, L.A. (1965). Fuzzy sets. Information and Control, 8(3), 338鈥353.

Zamarr贸n-Mieza, I.; Yepes, V.; Moreno-Jim茅nez, J.M. (2017). A systematic review of application of multi-criteria decision analysis for aging-dam management. Journal of Cleaner Production, 147:217-230.

Zavala, G.R.; Nebro, A.J.; Luna, F.; Coello Coello, C. A. (2013). A survey of multi-objective metaheuristics applied to structural optimization. Structural and Multidisciplinary Optimization, 49(4), 537鈥558.

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28 mayo, 2018
 
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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - ciclo de vida, costes, estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, Puentes, sostenibilidad    

Acaban de publicarnos un art铆culo en la revista Environmental Impact Assessment Review聽(primer decil del JCR), de la editorial ELSEVIER, en el que se realiza una valoraci贸n del impacto social a lo largo del ciclo de vida de un puente de hormig贸n sometido a un ambiente costero, donde los clorh铆dricos suponen una agresi贸n que supone un mantenimiento de la infraestructura.

En el trabajo se analizan 15 alternativas diferentes durante el mantenimiento en relaci贸n con los impactos sociales. Los resultados indican que el uso de acero inoxidable en las armaduras y la adici贸n de humo de s铆lice son preferibles a otras alternativas convencionales. Os dejo a continuaci贸n el resumen y las conclusiones.

Adem谩s, la editorial ELSEVIER nos permite la聽distribuci贸n gratuita del art铆culo聽hasta el 11 de julio de 2018. Por tanto, os paso el enlace para que os pod谩is descargar este art铆culo:聽https://authors.elsevier.com/a/1X5QpiZ5swxFZ

Referencia:

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V. (2018).聽Social life cycle assessment of concrete bridge decks exposed to aggressive environments.Environmental Impact Assessment Review, 72:50-63.聽https://doi.org/10.1016/j.eiar.2018.05.003

Abstract:

Sustainable design of structures includes environmental and economic aspects; social aspects throughout the life cycle of the structure, however, are not always adequately assessed. This study evaluates the social contribution of a concrete bridge deck. The social performance of the different design alternatives is estimated taking into account the impacts derived from both the construction and the maintenance phases of the infrastructure under conditions of uncertainty. Uncertain inputs related to social context are treated through Beta-PERT distributions. Maintenance needs for the different materials are estimated by means of a reliability based durability evaluation. Results show that social impacts resulting from the service life of bridges are not to be neglected in sustainability assessments of such structures. Designs that minimize maintenance operations throughout the service life, such as using stainless steel rebars or silica fume containing concretes, are socially preferable to conventional designs. The results can complement economic and environmental sustainability assessments of bridge structures.

Keywords:

Social life cycle assessment;聽Chloride corrosion;聽Preventive measures;聽Guidelines;聽Concrete bridge;聽Sustainable design

Highlights:

  • Social Life Cycle Assessment of different design strategies for bridge decks in marine environments.
  • 15 design alternatives were studied and compared according to the Guidelines methodology.
  • Less maintenance results in better social performance.
  • Impacts during maintenance phase are main contributors to social performance
  • Stainless steel and the addition of silica fume are socially preferable to conventional designs.

 

 

 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - ANDECE, BIM, ciclo de vida, edificaci贸n, empresas constructoras, ingenier铆a civil, innovaci贸n, maquinaria, materiales, medios auxiliares, optimizaci贸n, Planificaci贸n, procedimientos de construcci贸n, seguridad, sostenibilidad, toma de decisiones    

http://constructioncitizen.com/blog/get-smart-construction-video/1510211

Se est谩 poniendo de moda el concepto “inteligente” para nombrar todo tipo de cosas. Por ejemplo, “smart buildings“, “smart cities“, “smart beach“, “smart tourism destination“, “smart food“, etc. Como siempre, cada vez que se empieza a hacer viral un concepto, al final se acaba por difuminar y perder el sentido original de lo que se quer铆a decir.聽Este tipo de modas ya han pasado por conceptos tan importantes como “calidad”, “sostenibilidad”, “innovaci贸n”, etc. Al final, aplicado a productos o servicios, se menoscaba el significado por culpa del marketing y con ello se quiere atraer al consumidor hacia lo “bueno”, “guay”, “saludable” o similares.

Espero que el t茅rmino de “construcci贸n inteligente” tenga algo m谩s de recorrido y pueda suponer un punto de inflexi贸n en nuestro sector. Este t茅rmino presenta, como no pod铆a ser de otra forma, numerosas interpretaciones y tantas m谩s aplicaciones. Es un concepto que se asocia al dise帽o digital, a las tecnolog铆as de la informaci贸n y de la comunicaci贸n, la inteligencia artificial, al BIM, al Lean Construction, la prefabricaci贸n, los drones, la robotizaci贸n y automatizaci贸n, a la innovaci贸n y a la sostenibilidad, entre otros muchos conceptos.

Uno que me interesa mucho es la asociaci贸n con el de los nuevos m茅todos constructivos (t茅rmino que incluye nuevos productos y nuevos procedimientos constructivos).聽Su objetivo es mejorar la eficiencia del negocio, la calidad, la satisfacci贸n del cliente, el desempe帽o medioambiental, la sostenibilidad y la previsibilidad de los plazos de entrega. Por lo tanto, los m茅todos modernos de construcci贸n son algo m谩s que un enfoque particular en el producto. Involucran a la gente a buscar mejoras, a trav茅s de mejores procesos, en la entrega y ejecuci贸n de la construcci贸n.

https://pixabay.com/es/sitio-de-construcci%C3%B3n-edificio-1205047/

Sin embargo, y este es un punto crucial, para que se pueda hablar de verdad de “construcci贸n inteligente”, no solo vamos a necesitar incorporar las nuevas tecnolog铆as, sino que tambi茅n va a ser necesario elaborar un sistema que permita la participaci贸n de todas las partes implicadas en el proceso proyecto-construcci贸n, alimentando de informaci贸n de calidad a este sistema de forma que soporte la toma de decisiones mediante la inteligencia artificial. El BIM puede ser un buen punto de partida para ello, pero se hace necesario integrar la inteligencia colectiva de forma que, aunque se apoye el sistema de una rigurosa alimentaci贸n de datos en tiempo real, el decisor tome sus decisiones asumiendo la responsabilidad 煤ltima de sus acciones.

Dejo abierto este tema por si alguno de mis estudiantes quieren realizar su Trabajo Fin de M谩ster, e incluso atreverse a la realizaci贸n de una tesis doctoral sobre este tema.

Os voy a dejar algunos v铆deos relacionados con el tema, algunos os gustar谩n m谩s que otros, pero es una buena forma de acercarse al concepto de construcci贸n inteligente.

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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - carreteras, ciclo de vida, investigaci贸n, optimizaci贸n, proyectos, sostenibilidad, toma de decisiones    

Hoy 5 de abril de 2018 se celebra el d铆a internacional del mantenimiento de carreteras (International Road Maintenance Day). Bajo la etiqueta #IRMD2018 y bajo el lema “Conservar las carreteras es preservar el medio ambiente” muchos colegas e investigadores est谩n aportando su conocimiento e ideas para concienciar de la importancia de conservar nuestras infraestructuras, especialmente las carreteras.

Pues tambi茅n quiero colaborar con mi granito de arena. A continuaci贸n ten茅is recopilados los posts y trabajos que sobre conservaci贸n de pavimentos hemos desarrollado en nuestro grupo de investigaci贸n. Como podr茅is ver, nuestro grupo se ha especializado en la optimizaci贸n heur铆stica de todo tipo de infraestructuras (puentes, estructuras de hormig贸n, pavimentos, etc.), incluyendo la toma de decisiones, el an谩lisis del ciclo de vida y la sostenibilidad social y ambiental. Si alguien est谩 interesado en alguno de estos art铆culos, y no lo encuentra, que no dude en ped铆rmelo que se lo mando. Espero que os resulte 煤til y de inter茅s.

 

Referencias:

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2018).聽A review of multi-criteria assessment of the social sustainability of infrastructures.Journal of Cleaner Production聽(accepted, in press).

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; PELLICER, E. (2018).聽Bayesian network method for decision-making about the social sustainability of infrastructure projects.聽Journal of Cleaner Production, 176:521-534.聽https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.12.140

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2017).聽Assessing the social sustainability contribution of an infrastructure project under conditions of uncertainty.Environmental Impact Assessment Review, 67:61-72.聽DOI:10.1016/j.eiar.2017.08.003聽(link)

SIERRA, L.A.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2017).聽Method for estimating the social sustainability of infrastructure projects.Environmental Impact Assessment Review, 65:41-53. DOI: 10.1016/j.eiar.2017.02.004

PELLICER, E.; SIERRA, L.A.; YEPES, V. (2016).聽Appraisal of infrastructure sustainability by graduate students using an active-learning method.Journal of Cleaner Production,聽113:884-896. DOI:10.1016/j.jclepro.2015.11.010

SIERRA, L.A.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2016).聽Social sustainability in the life cycle of Chilean public infrastructure.Journal of Construction Engineering and Management ASCE, 142(5):聽 05015020.聽DOI:聽10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0001099.

TORRES-MACHI, C.; PELLICER, E.; YEPES, V.; CHAMORRO, A. (2017).聽Towards a sustainable optimization of pavement maintenance programs under budgetary restrictions.Journal of Cleaner Production, 148:90-102.聽http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652617301142

YEPES, V.; TORRES-MACH脥, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E. (2016).聽Optimal pavement maintenance programs based on a hybrid greedy randomized adaptive search procedure algorithm.Journal of Civil Engineering and Management, 22(4):540-550. DOI:聽10.3846/13923730.2015.1120770

TORRES-MACH脥, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E.; YEPES, V.; VIDELA, C. (2015).聽Sustainable pavement management: Integrating economic, technical, and environmental aspects in decision making.Transportation Research Record, 2523:56-63. DOI:10.3141/2523-07

TORRES-MACH脥, C.; CHAMORRO, A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2014).聽Current models and practices of economic and environmental evaluation for sustainable network-level pavement management.Revista de la Construcci贸n,聽13(2): 49-56.聽http://dx.doi.org/10.4067/S0718-915X2014000200006聽

TORRES-MACH脥, C.; CHAMORRO, A.; VIDELA, C.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2014).聽An iterative approach for the optimization of pavement maintenance management at the network level.The Scientific World Journal, Volume 2014, Article ID 524329, 11 pages, http://dx.doi.org/10.1155/2014/524329 聽(link)

TORRES-MACH脥, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E.; YEPES, V.; VIDELA, C. (2015).聽Sustainable pavement management: How to integrate economic, technical and environmental aspects in decision-making.聽Transportation Research Board (TRB) 94th Annual Meeting, January 11-15, Washington, D.C., pp. 1-13.

TORRES-MACH脥, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E.; YEPES, V.; OSORIO, A.; VIDELA, C. (2014).聽Optimizaci贸n heur铆stica para la gesti贸n de infraestructuras: aplicaci贸n a una red de pavimentos urbanos en Chile.聽11er Congreso Internacional PROVIAL, 20-14 octubre, Valdivia (Chile), 14 pp.

TORRES-MACH脥, C.; YEPES, V.; PELLICER, V.; CHAMORRO, A. (2014).聽Application of simple and hybrid local search heuristic for the long-term optimization of pavement maintenance strategies at the network level.聽Transportation Research Board (TRB) 93rd Annual Meeting. 12-16 January, Washington D.C.

TORRES-MACH脥, C.; CHAMORRO, A.; VIDELA, C.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2013).聽Optimization and prioritization methods for pavement network management.聽Transportation Research Board 92st Annual Meeting, Washington, D.C., 13-17 January. Paper 13-5057, pp. 1-14.

TORRES-MACH脥, C.; PELLICER, E.; YEPES, V.; CHAMORRO, A. (2013).聽Heuristic optimization model for infrastructure asset management.聽In: Bielza et al. (Eds.):聽Proceedings fo 15th Conference of the Spanish Association for Artificial Intellingence, CAEPIA 2013,聽Lecture Notes in Computer Science, 8109, pp. 300-309. Springer, Madrid, Spain, September 17-20.

TORRES-MACH脥, C.; PELLICER, E.; YEPES, V.; PICORNELL, M. (2013).聽The impact of the economic crisis in the construction industry from the perspective of graduate students.2nd Cyprus International Conference on Educational Researches, 13-15 february, Atat眉rk Teacher Training Academy, Lefkosa, Turkish Republic of Northern Cyprus.

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - ciclo de vida, costas, costes, estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, Puentes, sostenibilidad    

https://www.ailladearousa.com

Pocas veces se incorporan en los proyectos de puentes actuales las variables sociales como factores determinantes de su dise帽o. Tampoco se dedica la atenci贸n suficiente al an谩lisis del coste del ciclo de vida para evaluar la mejor alternativa posible de dise帽o. Considerar en nuestros proyectos este tipo de variables podr铆a reducir, por ejemplo, en un 60% los costes de mantenimiento. Tambi茅n se constatar铆a el hecho de que incrementar solamente 5 mm el recubrimiento de las armaduras de las estructuras de hormig贸n podr铆a reducir el coste del mantenimiento en un 40%. Un ejemplo de la aplicaci贸n de este tipo de metodolog铆as es la que nos acaban de publicar en la revista Sustainability. All铆 se ha analizado el coste del ciclo de vida de las medidas de prevenci贸n aplicado a un puente de hormig贸n postesado expuesto al ataque de clorh铆dricos. Para ello se ha elegido el puente de la Isla de Arosa, en Galicia (Espa帽a). Os dejo el art铆culo completo y la referencia.

Referencia:

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V. (2018).聽Life cycle cost assessment of preventive strategies applied to prestressed concrete bridges exposed to chlorides.Sustainability, 10(3):845. doi:10.3390/su10030845 .

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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - ciclo de vida, estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, optimizaci贸n, prefabricaci贸n, sostenibilidad, toma de decisiones    

Fotograf铆a: Xos茅 Manuel L贸pez Gallego

La sostenibilidad en el 谩mbito de la construcci贸n constituye una l铆nea de trabajo importante en este momento (Yepes et al., 2016; Torres-Mach铆 et al., 2017; Zastrow et al., 2017). Los puentes se proyectan para ser funcionales durante muchos a帽os, por lo que deben considerarse todos los aspectos relacionados con su ciclo de vida: proyecto, construcci贸n, operaci贸n y desmantelamiento. Es por ello que la inversi贸n debe contemplar el deterioro del puente y su mantenimiento para mantener la estructura en buenas condiciones el m谩ximo tiempo posible. Una revisi贸n reciente de la aplicaci贸n de los m茅todos de decisi贸n multicriterio a los puentes puede consultarse en el trabajo de Penad茅s-Pl脿 et al. (2016).

Sarma y Adeli (1998) revisaron los estudios realizados sobre la optimizaci贸n de estructuras de hormig贸n y detectaron cierta carencia en cuanto a la investigaci贸n en el 谩mbito de la optimizaci贸n de las estructuras que considere el coste de todo el ciclo de vida, y no solo el coste inicial de su construcci贸n. Frangopol y Kim (2011) tambi茅n reivindicaron la importancia de extender la vida 煤til de las estructuras, pues muchas de ellas empiezan a mostrar se帽ales significativas de deterioro antes de lo esperado. Para prolongar la vida de las estructuras deterioradas, se pueden aplicar medidas de mantenimiento que retrasen la propagaci贸n de los da帽os, o bien reducir el grado de dicho da帽o (Kim et al., 2013). Frangopol y Soliman (2016) describieron las acciones necesarias para la planificaci贸n eficaz del mantenimiento para maximizar las prestaciones de la estructura durante el ciclo de vida bajo restricciones presupuestarias. Garc铆a-Segura et al. (2017) han optimizado las labores de mantenimiento de puentes pretensados desde el punto de vista de sostenibilidad econ贸mica, social y ambiental partiendo de dise帽os optimizados con m煤ltiples objetivos (econ贸mico, durabilidad y seguridad).

El mantenimiento de los elementos de los puentes de grandes luces situados en zonas costeras deteriorados por corrosi贸n representa la mayor parte del coste del ciclo de vida de estas estructuras (Cheung et al., 2009). Kendall et al. (2008) propusieron un modelo que integraba el an谩lisis del ciclo de vida y los costes asociados desde la perspectiva de la sostenibilidad. Lee et al., (2006) evaluaron la fiabilidad de un puente cuando la corrosi贸n y el tr谩fico de camiones pesados afectan a la estructura. Propusieron una metodolog铆a realista de los costes a lo largo del ciclo de vida, incluyendo los costes iniciales, los de mantenimiento, los esperados en la rehabilitaci贸n, las p茅rdidas por accidentes, los costes del usuario de la carretera y las p茅rdidas socioecon贸micas indirectas. Penad茅s-Pl脿 et al. (2017, 2018) han estudiado el ciclo de vida de puentes de secci贸n en caj贸n y puentes de vigas artesa. Navarro et al. (2018) han analizado en un trabajo reciente el coste del ciclo de vida de las estrategias de mantenimiento en puentes pretensados expuestos al ataque de clorh铆dricos.

Neves y Frangopol (2005) indicaron c贸mo la evaluaci贸n de la seguridad de una estructura constituye un indicador b谩sico para medir su rendimiento, pues el estado de la estructura no es un indicador preciso para evaluar la seguridad y la funcionalidad de un puente. Liu y Frangopol (2005) estudiaron la mejor planificaci贸n del mantenimiento de un puente durante su ciclo de vida mediante una optimizaci贸n multiobjetivo de la vida 煤til, el nivel de seguridad y el coste del mantenimiento. Como se puede ver, los objetivos de rendimiento estructural y de econom铆a se han a帽adido a los aspectos sociales y ambientales de las acciones de mantenimiento de las estructuras (Dong et al., 2013; Sierra et al., 2016; Garc铆a-Segura et al., 2017).

Referencias:

Cheung, M. M.; Zhao, J.; Chan, Y. B. (2009). Service life prediction of RC bridge structures exposed to chloride environments. Journal of Bridge Engineering, 14(3), 164鈥178.

Dong, Y.; Frangopol, D.M.; Saydam, D. (2013). Time-variant sustainability assessment of seismically vulnerable bridges subjected to multiple hazards. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 42(10), 1451鈥1467.

Frangopol, D.M.; Kim, S. (2011). Service life, reliability and maintenance of civil structures. In L. S. Lee; V. Karbari (Eds.), Service Life Estimation and Extension of Civil Engineering Structures (pp. 145鈥178). Elsevier.

Frangopol, D.M.; Soliman, M. (2016). Life-cycle of structural systems: recent achievements and future directions. Structure and Infrastructure Engineering, 12(1), 1鈥20.

Garc铆a-Segura, T.;聽 Yepes, V.; Frangopol, D.M.; Yang, D.Y. (2017).聽Lifetime Reliability-Based Optimization of Post-Tensioned Box-Girder Bridges.聽Engineering Structures,聽145:381-391.

Kendall, A.; Keoleian, G.A.; Helfand, G. E. (2008). Integrated life-cycle assessment and life-cycle cost analysis model for concrete bridge deck applications. Journal of Infrastructure Systems, 14(3), 214鈥222.

Kim, S.; Frangopol, D.M.; Soliman, M. (2013). Generalized probabilistic framework for optimum inspection and maintenance planning. Journal of Structural Engineering, 139(3), 435鈥447.

Lee, K.M.; Cho, H.N.; Cha, C.J. (2006). Life-cycle cost-effective optimum design of steel bridges considering environmental stressors. Engineering Structures, 28(9), 1252鈥1265.

Liu, M.; Frangopol, D. M. (2005). Multiobjective maintenance planning optimization for deteriorating bridges considering condition, safety, and life-cycle cost. Journal of Structural Engineering, 131(5), 833鈥842.

Navarro, I.J.; Yepes, V.; Mart铆, J.V. (2018).聽Life cycle cost assessment of preventive strategies applied to prestressed concrete bridges exposed to chlorides.聽Sustainability, 10(3), 845.

Neves, L.C.; Frangopol, D.M. (2005). Condition, safety and cost profiles for deteriorating structures with emphasis on bridges. Reliability Engineering & System Safety, 89(2), 185鈥198.

Penad茅s-Pl脿, V.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. (2018).聽An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge.聽Sustainability, 10(3):685.

Penad茅s-Pl脿, V.; Mart铆, J.V.; Garc铆a-Segura, T.;聽 Yepes, V. (2017).聽Life-cycle assessment: A comparison between two optimal post-tensioned concrete box-girder road bridges.聽Sustainability, 9(10):1864.

Penad茅s-Pl脿, V.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. (2016).聽A review of multi-criteria decision making methods applied to the sustainable bridge design.聽Sustainability, 8(12):1295.

Sarma, K.C.; Adeli, H. (1998). Cost optimization of concrete structures. Journal of Structural Engineering, 124(5), 570鈥578.

Sierra, L.A.; Pellicer, E.; Yepes, V. (2016).聽Social sustainability in the life cycle of Chilean public infrastructure.聽Journal of Construction Engineering and Management ASCE, 142(5):聽 05015020.

Torres-Mach铆, C.; Pellicer, E.; Yepes, V.; Chamorro, A. (2017).聽Towards a sustainable optimization of pavement maintenance programs under budgetary restrictions.聽Journal of Cleaner Production, 148:90-102.

Yepes, V.; Torres-Mach铆, C.; Chamorro, A.; Pellicer, E. (2016).聽Optimal pavement maintenance programs based on a hybrid greedy randomized adaptive search procedure algorithm.聽Journal of Civil Engineering and Management, 22(4):540-550.

Zastrow, P.; Molina-Moreno, F.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. (2017).聽Life cycle assessment of cost-optimized buttress earth-retaining walls: a parametric study.聽Journal of Cleaner Production,聽140:1037-1048.

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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - ciclo de vida, estructuras, hormig贸n, ingenier铆a civil, innovaci贸n, investigaci贸n, residuos, sostenibilidad, toma de decisiones    

La Comisi贸n Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo 鈥World Commission on Environment and Development鈥 (WCED) propuso mantener a largo plazo los recursos necesarios para satisfacer las necesidades futuras (Butlin, 1989). Adem谩s, se se帽al贸 que para conseguir un desarrollo sostenible se deb铆a mantener un equilibrio entre los pilares econ贸micos, ambientales y sociales. Desde entonces, los desaf铆os para conseguir un desarrollo sostenible se han llevado al campo de la construcci贸n en diferentes l铆neas de investigaci贸n. La construcci贸n constituye uno de los principales sectores emisores de gases de efecto invernadero (Liu et al., 2013). La industria de la construcci贸n, junto con sus industrias auxiliares, pasa por ser uno de los mayores consumidores de recursos naturales, tanto renovables como no renovables, que est谩 alterando negativamente el medio ambiente. Agota 2/5 partes de los 谩ridos y 1/4 de la madera, y consume el 40 % de la energ铆a total y el 16 % de agua al a帽o (Lippiatt, 1999; Chong et al., 2009). El consumo de materiales crece constantemente, con m谩s de 23 mil millones de toneladas de hormig贸n producido anualmente (Schokker, 2010; WBCSD, 2006). En 2010, de acuerdo con la International Cement Review, la producci贸n mundial de cemento se elev贸 a alrededor de 3,3 millones de toneladas/a帽o, lo que significa un aumento m谩s del 100% en casi 10 a帽os. La fabricaci贸n de cemento Portland genera grandes cantidades de CO2 debido a las altas demandas de energ铆a necesarias para la fabricaci贸n y calcinaci贸n de la piedra caliza. La producci贸n mundial de cemento lleg贸 a 1,6 mil millones de toneladas/a帽o en 2001, lo que corresponde a aproximadamente el 7 % de la cantidad mundial de di贸xido de carbono liberado a la atm贸sfera (Bremner, 2001). Otros estudios indican que la contribuci贸n de la industria cementera a las emisiones de gases de efecto invernadero supera el 5% del total (Worrell et al., 2001). En Australia, para mantener la demanda en la construcci贸n, se necesitan cada a帽o aproximadamente 30 millones de toneladas de productos, m谩s del 56 % de esta cantidad es hormig贸n, y el 6%, acero (Walker-Morison et al., 2007). En 2001, Espa帽a tuvo la mayor tasa de consumo de hormig贸n en Europa, con 1,76 m3 de hormig贸n per c谩pita por a帽o (ECO-SERVE, 2004). En 2007, la producci贸n de clinker alcanz贸 alrededor de 55 millones de toneladas en Espa帽a. Sin embargo, este n煤mero se redujo a 14,1 millones de toneladas en 2013 como consecuencia de la crisis financiera (Oficemen, 2016).

Existen recomendaciones para reducir el impacto ambiental de las estructuras de hormig贸n (fib, 2012). La citada gu铆a considera el ciclo completo de las fases del ciclo de vida, de la cuna a la tumba. La correcta selecci贸n de las materias primas, as铆 como los aditivos y adiciones, constituye una de las claves para reducir el impacto ambiental. Otra forma de reducir los impactos pasa por el uso de procesos m谩s respetuosos con el medio ambiente en la producci贸n y el transporte del hormig贸n. En esta gu铆a tambi茅n se habla de optimizar estructuras bas谩ndose en indicadores ambientales y de desempe帽o. Por 煤ltimo, concluye que las estructuras deben optimizarse comparando diferentes alternativas y teniendo en cuenta los indicadores ambientales, especialmente las emisiones de CO2, pues pasa por ser uno de los factores m谩s importantes para evaluar el impacto ambiental. Adem谩s, fib (2012) indica c贸mo la consideraci贸n del ciclo de vida completo de una estructura antes de iniciar su construcci贸n puede conseguir reducciones significativas de CO2.

Por tanto, la sostenibilidad en el 谩mbito de la construcci贸n constituye una l铆nea de trabajo importante en este momento. Las investigaciones se centran en proporcionar recomendaciones para seleccionar materiales estructurales basados en indicadores econ贸micos, ambientales y de constructibilidad (Zhong & Wu, 2015), utilizando hormig贸n y acero reciclado (Collins, 2010, Yellishetty et al., 2011), empleando materiales novedosos como cementos con baja huella de carbono y adiciones como substitutos del cl铆nker (Garc铆a-Segura et al., 2014a; Gartner, 2004), evaluando las emisiones del ciclo de vida de las estructuras de hormig贸n (Barandica et al., 2013; Tae et al., 2011), reduciendo las emisiones de CO2 de la construcci贸n (2003), optimizando el proceso de producci贸n de cemento (Casta帽贸n et al., 2015), estimando la energ铆a consumida en los proyectos de construcci贸n (Wang y Shen, 2013; Wang et al., 2012) e identificando la mejor planificaci贸n del mantenimiento (Liu y Frangopol, 2005, Yang et al., 2006), entre otros. En las referencias tambi茅n hemos dejado alguno de nuestros trabajos en este sentido.

Referencias:

  • Barandica, J.M.; Fern谩ndez-S谩nchez, G.; Berzosa, 脕.; Delgado, J.A.; Acosta, F.J. (2013). Applying life cycle thinking to reduce greenhouse gas emissions from road projects. Journal of Cleaner Production, 57, 79鈥91.
  • Bremner, T.W. (2001). Environmental aspects of concrete: problems and solutions. In: Proceedings of first all-Russian conference on concrete and reinforced concrete, Moscow, Russia.
  • Butlin, J. (1989). Our common future. By World commission on environment and development. (London, Oxford University Press, 1987, pp.383). Journal of International Development, 1(2), 284鈥287.
  • Casta帽贸n, A.M.; Garc铆a-Granda, S.; Guerrero, A.; Lorenzo, M.P.; Angulo, S. (2015). Energy and environmental savings via optimisation of the production process at a Spanish cement factory. Journal of Cleaner Production, 98, 47鈥52.
  • Chong, W.K.; Kumar, S.; Haas, C.T.; Beheiry, S.M.A.; Coplen, L.; Oey, M. (2009). Understanding and interpreting baseline perceptions of sustainability in construction among civil engineers in the United States. Journal of Management in Engineering, 25(3):143鈥154.
  • Collins, F. (2010). Inclusion of carbonation during the life cycle of built and recycled concrete: influence on their carbon footprint. The International Journal of Life Cycle Assessment, 15(6), 549鈥556.
  • ECO-SERVE. (2004). Baseline report on sustainable aggregate and concrete industries in Europe. European Commission, Hellerup.
  • fib. International Federation for Structural Concrete. Task Group 3.8, T. for green concrete structures. (2012). Guidelines for green concrete structures. International Federation for Structural Concrete. Task Group 3.8, Technologies for green concrete structures.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V. (2016). Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety. Engineering Structures, 125, 325鈥336.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Alcal谩, J. (2014a). Life cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability. The International Journal of Life Cycle Assessment, 19(1), 3鈥12.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Alcal谩, J.; P茅rez-L贸pez, E. (2015). Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges. Engineering Structures, 92, 112鈥122.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Frangopol, D.M. (2017a). Multi-objective design of post-tensioned concrete road bridges using artificial neural networks. Structural and Multidisciplinary Optimization, 56(1):139-150.,
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Frangopol, D.M.; Yang, D. Y. (2017b). Lifetime reliability-based optimization of post-tensioned box-girder bridges. Engineering Structures, 145, 381-391.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Mart铆, J.V.; Alcal谩, J. (2014b). Optimization of concrete I-beams using a new hybrid glowworm swarm algorithm. Latin American Journal of Solids and Structures, 11(7), 1190鈥1205.
  • Gartner, E. (2004). Industrially interesting approaches to 鈥渓ow-CO2鈥 cements. Cement and Concrete Research, 34(9), 1489鈥1498.
  • Lippiatt, B.C. (1999). Selecting cost effective green building products: BEES approach. Journal of Construction Engineering and Management, 125:448鈥455.
  • Liu, M.; Frangopol, D. M. (2005). Multiobjective maintenance planning optimization for deteriorating bridges considering condition, safety, and life-cycle cost. Journal of Structural Engineering, 131(5), 833鈥842.
  • Liu, S.; Tao, R.; Tam, C.M. (2013). Optimizing cost and CO2 emission for construction projects using particle swarm optimization. Habitat International, 37:155鈥162.
  • Mart铆, J.V.; Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V. (2016). Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road bridges based on embodied energy. Journal of Cleaner Production, 120, 231鈥240.
  • Oficemen. (2012). Annual report of Spanish cement sector 2016. Annual report of Spanish cement sector 2016. Retrieved from https://www.oficemen.com/reportajePag.asp?id_rep=1619
  • Schokker A.J. (2010). The sustainable concrete guide: strategies and examples. 1 ed. U.S.G.C. Council; 2010. Michigan: U.S. Green Concrete Council.
  • Sierra, L.A.; Pellicer, E.; Yepes, V. (2016). Social sustainability in the life cycle of Chilean public infrastructure. Journal of Construction Engineering and Management ASCE, 142(5), 05015020.
  • Sierra, L.A.; Pellicer, E.; Yepes, V. (2017a). Method for estimating the social sustainability of infrastructure projects. Environmental Impact Assessment Review, 65, 41-53.
  • Sierra, L.A.; Yepes, V.; Pellicer, E. (2017b). Assessing the social sustainability contribution of an infrastructure project under conditions of uncertainty. Environmental Impact Assessment Review聽,67:61-72.聽.
  • Tae, S.; Baek, C.; Shin, S. (2011). Life cycle CO2 evaluation on reinforced concrete structures with high-strength concrete. Environmental Impact Assessment Review, 31(3), 253鈥260.
  • Walker-Morison, A.; Grant, T.; McAlister, S. (2007). The environmental impact of building materials. Environment design guide. PRO 7.
  • Wang, E.; Shen, Z. (2013). A hybrid Data Quality Indicator and statistical method for improving uncertainty analysis in LCA of complex system 鈥 application to the whole-building embodied energy analysis. Journal of Cleaner Production, 43, 166鈥173.
  • World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) (2006). Cement Industry Energy and CO2 Performance: Getting the Numbers Right; Geneva: World Business Council for Sustainable Development, (WBCSD).
  • Worrell, E.; Price, L.; Martin, N.; Hendriks, C.; Meida, L.O. (2001). Carbon dioxide emissions from the global cement industry. Annual Review of Energy and the Environment, 26, 303鈥329.
  • Yang, S.I.; Frangopol, D.M.; Kawakami, Y.; Neves, L. C. (2006). The use of lifetime functions in the optimization of interventions on existing bridges considering maintenance and failure costs. Reliability Engineering & System Safety, 91(6), 698鈥705.
  • Yellishetty, M.; Mudd, G.M.; Ranjith, P.G.; Tharumarajah, A. (2011). Environmental life-cycle comparisons of steel production and recycling: sustainability issues, problems and prospects. Environmental Science & Policy, 14(6), 650鈥663.
  • Yepes, V. (2017).聽Trabajo de investigaci贸n. Concurso de Acceso al Cuerpo de Catedr谩ticos de Universidad.聽Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, 110 pp.
  • Yepes, V.; Garc铆a-Segura, T.; Moreno-Jim茅nez, J.M. (2015a). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4), 1024鈥1036.
  • Yepes, V.; Gonz谩lez-Vidosa, F.; Alcal谩, J.; Villalba, P. (2012). CO2-optimization design of reinforced concrete retaining walls based on a VNS-threshold acceptance strategy. Journal of Computing in Civil Engineering, 26(3), 378鈥386.
  • Yepes, V.; Mart铆, J.V.; Garc铆a-Segura, T. (2015b). Cost and CO2 emission optimization of precast鈥損restressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49, 123鈥134.
  • Yepes, V.; Mart铆, J.V.; Garc铆a-Segura, T.; Gonz谩lez-Vidosa, F. (2017). Heuristics in optimal detailed design of precast road bridges. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 17(4), 738-749.
  • Yepes, V.; Torres-Mach铆, C.; Chamorro, A.; Pellicer, E. (2016). Optimal pavement maintenance programs based on a hybrid greedy randomized adaptive search procedure algorithm. Journal of Civil Engineering and Management, 22(4), 540-550.
  • Zamarr贸n-Mieza, I.; Yepes, V.; Moreno-Jim茅nez, J.M. (2017). A systematic review of application of multi-criteria decision analysis for aging-dam management. Journal of Cleaner Production, 147:217-230.
  • Zastrow, P.; Molina-Moreno, F.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. (2017). Life cycle assessment of cost-optimized buttress earth-retaining walls: a parametric study. Journal of Cleaner Production, 140, 1037-1048.
  • Zhong, Y.; Wu, P. (2015). Economic sustainability, environmental sustainability and constructability indicators related to concrete- and steel-projects. Journal of Cleaner Production, 108, 748鈥756.

 

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23 febrero, 2018
 

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