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Diseño de puentes de carretera de hormigón prefabricado pretensado usando un algoritmo híbrido basado en el recocido simulado

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En este trabajo se describe un método para el análisis y el diseño de puentes de carretera prefabricados de hormigón pretensado, con sección transversal en doble U y vanos isostáticos. El procedimiento utilizado para resolver este problema combinatorio es una variante del algoritmo del recocido simulado, usando como movimiento basado en un operador de mutación de los algoritmos genéticos (SAMO). El algoritmo se aplica al coste económico de estas estructuras a lo largo de las diferentes etapas de su fabricación, transporte y construcción. El problema implica 59 variables de diseño discretas para definir la geometría de la viga y de la losa, los materiales en estos dos elementos, y la armadura activa y pasiva. Del estudio paramétrico se concluye una buena correlación entre el coste, las características geométricas y el armado con respecto a la luz del puente, lo cual es de gran interés para el predimensionamiento de estos puentes prefabricados. También se realizó un análisis de sensibilidad al cambio de los costes, comprobándose que si existe un aumento del 20% en el coste del acero, entonces se produce un incremento del 11,82% del coste total. Sin embargo, un aumento en el 20% en el coste del hormigón, produce sólo un incremento del 4,20% en el coste total, 2,8 veces menos. Este análisis también mostró que las características de los puentes optimizados dependen de los escenarios económicos contemplados para el precio del acero y del hormigón. Indicar por último que existe un incremento del volumen necesario de hormigón cuando se eleva el coste del acero; pero sorprendentemente, la variación en el volumen de hormigón es casi insensible a su encarecimiento.

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Resultados interesantes:

  • El coste del puente se duplica cuando la luz aumenta de 20 a 40 m.
  • La resistencia característica del hormigón en la viga oscila entre 40 y  50 MPa para los rangos entre 20 y 40 m de luz, mientras que en la losa se encuentra entre 35 y 40 MPa.
  • El canto de la viga presenta una esbeltez que no baja de L/18.
  • El espesor de las almas es de 10 cm en todos los casos. El resto de variables se encuentran en función de la luz y permiten un predimensionamiento de la estructura.
  • El estudio de sensibilidad de precios indica que un incremento del 20% en el coste del acero supone un aumento del coste total del 11,82%. Sin embargo, el incremento es del 20% en el hormigón, el coste total sólo sube un 4,20%. La subida del acero lleva a estructuras con menos cuantías de acero, pero existe una variación significativa en el volumen del hormigón cuando éste sube el 20%.

 

Referencia:

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing. Engineering Structures, 48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)

29 noviembre, 2014
 
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Planta de prefabricados de hormigón

Una planta de prefabricados de hormigón puede ser una instalación fija o provisional, cuya finalidad consiste en fabricar piezas que, al final del proceso, se montan en obra. La técnica del hormigón pretensado ha favorecido enormemente el desarrollo de la prefabricación en taller o factoría, permitiendo obtener elementos resistentes con reducido peso y, por lo tanto, fácilmente transportables. En el caso de la prefabricación en obra, el objetivo es reducir los costes que supone la ejecución de elementos de grandes dimensiones, posibilitada principalmente por la ausencia de transporte.

En cualquier caso, una planta de prefabricados constituye una organización compleja, que reiquiere un estudio pormenorizado que comprende desde la preparación de la materia prima hasta el manejo y carga de los elementos para su transporte a obra.

Os paso a continuación un par de vídeos (más…)

29 julio, 2014
 
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La prefabricación revoluciona los procedimientos constructivos

Hábitat 67. Moshe Safdie, Montreal 1967

En ocasiones asociamos la prefabricación con una baja calidad cuando pensamos en los típicos barracones de obra. Sin embargo esta visión se encuentra alejada de la realidad. Lo cierto es que el control de calidad en fábrica y las modernas técnicas constructivas permiten realizar construcciones prefabricadas con una fiabilidad igual o mayor que la conseguida con la construcción tradicional.

Después de la II Guerra Mundial las necesidades de reconstrucción llevaron a diversos países a intentos sucesivos de dar el salto para industrializar la propia construcción. De este modo se desarrolla la prefabricación, con el objeto de reproducir en la edificación lo que en los años veinte había conseguido Ford con los automóviles, si bien los primeros antecedentes hay que buscarlos en el año 1905, cuando los establecimientos Edmond Coignet iniciaron la prefabricación de piezas moldeadas de hormigón. Hacia el año 1925 hizo su aparición el procedimiento de fabricación de tubos por centrifugación. En la Unión Soviética y en los países de su órbita, aunque también en Israel y, en menor medida, en países occidentales, como Francia, se desarrolló una prefabricación pesada, cerrada en sí misma, que consiguió racionalizar procesos y abaratar costes, con el inconveniente generalizado de caer en la repetición y la monotonía. En España se vieron ejemplos en la proliferación de pasos superiores de vigas prefabricadas con la construcción de las primeras autopistas de pago en la década de los 70 y 80. Más inteligente y con más posibilidades fue el desarrollo de una prefabricación abierta, donde diversos componentes pueden utilizarse en sistemas abiertos y variados.

Os dejo algunos vídeos donde se han conseguido batir récords constructivos con la prefabricación, como el que ha conseguido realizar un hotel en sólo dos días en China. Espero que os gusten.

 

27 noviembre, 2013
 
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Montaje de muros prefabricados

La prefabricación de muros con hormigón armado permite competir con los sistemas tradicionales de hormigón “in situ”. De hecho, numerosas casas de prefabricados se dedican a este menester por la gran versatilidad y ligereza del sistema, capaz de dar una gran calidad de acabados y presentando en numerosas ocasiones ventajas económicas.

Con estos sistemas, no se hace necesario el uso de paneles de encofrado, ni tampoco se tiene que renovar el tablero de madera fenólico de los paneles. Así, un muro prefabricado tipo podría colocarse mediante autogrúa en 10-20 minutos. Por contra, un muro tradicional de unos 6 m de altura y 15 m de longitud, tardaría unos 3 días en ejecutarse y precisaría de un andamio para ejecutar la segunda altura del muro. No son necesarias ni reglas alineadoras ni latiguillos o barras tipo dywidag. (más…)

20 octubre, 2013
 
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Transporte de grandes vigas de hormigón

La construcción de puentes de vigas prefabricadas muchas veces se encuentra limitada por los medios de transporte terrestre especiales que se requieren para su transporte. Os dejo un vídeo bastante ilustrativo de este tema que espero que os guste.

  (más…)

28 febrero, 2013
 
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