sostenibilidad – Página 3 – El blog de Víctor Yepes

Un nuevo modelo de toma de decisiones adaptativo basado en ANP y ELECTRE-IS aplicado a edificación

Acaban de publicarnos un artículo en Mathematics, revista indexada en el primer decil del JCR. Se trata de un nuevo modelo de toma de decisiones que utiliza variables cuantitativas y que se ha aplicado distintas estructuras de edificación. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El proceso analítico en red (ANP) es un método discreto de toma de decisiones multicriterio (MCDM) concebido como una generalización del proceso analítico jerárquico (AHP) tradicional para abordar sus limitaciones. El ANP permite incorporar relaciones de interdependencia y retroalimentación entre los criterios y las alternativas que componen el sistema. Esto implica mucha más complejidad y tiempo de intervención, lo que reduce la capacidad del experto para emitir juicios precisos y coherentes. El presente trabajo aprovecha la utilidad de esta metodología formulando el modelo para variables exclusivamente cuantitativas, lo que simplifica el problema de decisión al dar lugar a un menor número de comparaciones pareadas. Se utilizan siete criterios relacionados con la sostenibilidad para determinar, entre cuatro alternativas de diseño para una estructura de edificio, cuál es la más sostenible a lo largo de su ciclo de vida. Los resultados revelan que el número de preguntas que requiere el AHP convencional se reduce en un 92%. Las ponderaciones obtenidas entre los grupos AHP y ANP muestran variaciones significativas de hasta el 71% en la desviación estándar relativa de algunos criterios. Esta sensibilidad a la subjetividad se ha llevado a cabo mediante la combinación de los métodos ANP-ELECTRE IS, permitiendo al experto reflejar la visión del problema de decisión con mayor flexibilidad y precisión. Tamién se ha analizado la sensibilidad de los resultados a los distintos métodos.

Abstract

The analytic network process (ANP) is a discrete multi-criteria decision-making (MCDM) method conceived as a generalization of the traditional analytic hierarchical process (AHP) to address its limitations. ANP allows the incorporation of interdependence and feedback relationships between the criteria and alternatives that make up the system. This implies much more complexity and intervention time, which reduces the expert’s ability to make accurate and consistent judgments. The present paper takes advantage of the usefulness of this methodology by formulating the model for exclusively quantitative variables, simplifying the decision problem by resulting in fewer paired comparisons. Seven sustainability-related criteria are used to determine, among four design alternatives for a building structure, which is the most sustainable over its life cycle. The results reveal that the number of questions required by the conventional AHP is reduced by 92%. The weights obtained between the AHP and ANP groups show significant variations of up to 71% in the relative standard deviation of some criteria. This sensitivity to subjectivity has been implemented by combining the ANP-ELECTRE IS methods, allowing the expert to reflect the view of the decision problem with greater flexibility and accuracy. The sensitivity of the results on different methods has been analyzed.

Keywords:

Multiple-criteria decision-making; sustainable design; analytic hierarchy process; analytic network process; ELECTRE IS; life cycle assessment; modern methods of construction

Reference:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; GARCÍA, J.; YEPES, V. (2022). An Adaptive ANP & ELECTRE IS-based MCDM Model Using Quantitative Variables. Mathematics, 10(12):2009. DOI:10.3390/math10122009

Dejo a continuación el artículo, que se puede descargar y compartir, pues está publicado en abierto.

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Impacto del desarrollo sostenible regional a través de la optimización de puentes

Acaban de publicarnos un artículo en Structures, revista indexada en el JCR. Se trata de establecer un modelo para evaluar el impacto del desarrollo sostenible regional a través de la optimización de puentes. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València y de la dirección de la tesis doctoral de Zhi Wu Zhou.

Este artículo describe un modelo óptimo para medir y calcular los datos de impacto de la evaluación del desarrollo sostenible relacionados con la construcción de infraestructuras en cualquier lugar. El artículo utiliza una revisión bibliográfica y un estudio de caso como métodos de investigación: la revisión bibliográfica analiza la importancia, el significado práctico y el estado actual de la investigación en este campo. La aplicación del estudio de caso establece un programa de algoritmos y un modelo del entorno interactivo de optimización de la topología estructural tridimensional. Se analiza la optimización de la curva de influencia del desarrollo sostenible de los puentes atirantados de gran escala de China y de las infraestructuras regionales. Esta investigación llena un vacío al resolver el tedioso y complejo trabajo de las empresas del sector y la evaluación del desarrollo sostenible. Al mismo tiempo, proporciona una base teórica y métodos de cálculo científicos para que los gobiernos y países puedan formular leyes y reglamentos y estudien los efectos climáticos regionales.

El artículo completo lo puedes descargar aquí: https://authors.elsevier.com/sd/article/S2352-0124(22)00409-X

Abstract:

This paper describes a regional optimal model curve equation to measure and calculate sustainable development assessment impact data related to infrastructure construction in any world region. The article uses a literature review and a case study as research methods—the literature review analyses the importance, practical significance, and current research status of this field. The case study application establishes a scientific algorithm program and a three-dimensional structural topology optimization interactive environment research model. The optimality of the influence equation curve and the sustainable development influence curve of China’s large-scale cable-stayed bridges and regional infrastructure is analysed. This research will fill a gap by solving construction industries’ tedious and complicated work and sustainable development assessment. Simultaneously, it will provide a theoretical basis and scientific calculation methods for governments and countries to formulate relevant laws and regulations and study regional climate effects.

Keywords:

Construction; algorithm program; structure; topology; LCA; SIA

Reference:

ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). Regional sustainable development impact through sustainable bridge optimization. Structures, 41, 1061-1076. DOI: 10.1016/j.istruc.2022.05.047

¿Qué alternativa de puente es la más sostenible medioambientalmente? ¿Y socialmente?

He empezado una serie de vídeos divulgativos donde quiero explicar, de forma breve, los resultados que estamos obteniendo en nuestro grupo de investigación. Considero que es importante hacerlo debido a que, muchas veces, los artículos científicos quedan almacenados en las grandes revistas y no llegan al técnico o al público en general.

En este caso, os he preparado un vídeo sobre en el que explico cómo hemos realizado el análisis del ciclo de vida de cuatro tipologías de puentes muy utilizados en nuestro país: losas macizas, losas aligeradas, secciones en cajón y secciones mixtas. Se analiza no solo el impacto social, sino también el medioambiental. Os explico qué metodología usamos, el software, las bases de datos, etc. Os llevaréis una relativa sorpresa con los resultados obtenidos. Ya os adelanto que las mejores alternativas medioambientales no se corresponden con las mejores desde el punto de vista social.

Los que queráis descargar gratuitamente el artículo, podéis acudir al siguiente enlace: https://www.mdpi.com/2071-1050/14/9/5186

Referencia:

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2022). Social Impact Assessment Comparison of Composite and Concrete Bridge Alternatives. Sustainability, 14(9):5186. DOI:10.3390/su14095186.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Valoración del impacto social de puentes de hormigón y mixtos

Acaban de publicarnos un artículo en Sustainability, revista indexada en el JCR. Se trata de valorar distintas alternativas de puentes de hormigón o mixtos desde el punto de vista de la sostenibilidad social. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La definición de sostenibilidad incluye tres pilares fundamentales: económico, medioambiental y social. Los estudios sobre el impacto económico en las infraestructuras de ingeniería civil se han centrado en la reducción de costes. No está necesariamente en consonancia con la sostenibilidad económica, pues no se cosideran otros factores económicos. Además, la evaluación del pilar social se ha desarrollado poco en comparación con la económica y la medioambiental. Es esencial centrarse en la sostenibilidad social y evaluar indicadores claros que permitan a los investigadores comparar alternativas. Además, los estudios de evaluación del ciclo de vida de los puentes se han centrado hasta ahora en soluciones de hormigón. Esto ha dado lugar a una falta de análisis del impacto de las alternativas de puentes mixtos. Este estudio se realiza en dos fases. La primera parte evalúa la sostenibilidad social y medioambiental de “la cuna a la tumba” con las bases de datos SOCA v2 y ecoinvent v3.7.1. Esta evaluación se realiza sobre cuatro alternativas de puentes de hormigón y mixtos con luces entre 15 y 40 m. Para obtener los indicadores sociales y medioambientales se ha utilizado ReCiPe y el método de ponderación del impacto social. La segunda parte del estudio compara los resultados obtenidos de la evaluación social y medioambiental de las alternativas variando la tasa de reciclaje del acero. Las alternativas de puente son la losa maciza de hormigón pretensado, la losa aligerada de hormigón pretensado, el cajón-viga de hormigón pretensado y el cajón-viga mixto. Los resultados muestran que las opciones compuestas son las mejores en cuanto al impacto medioambiental, pero las soluciones de viga cajón de hormigón son mejores en cuanto al impacto social. Además, un aumento de la tasa de reciclaje del acero aumenta el impacto social y disminuye el medioambiental.

Abstract

The definition of sustainability includes three fundamental pillars: economic, environmental, and social. Studies of the economic impact on civil engineering infrastructures have been focused on cost reduction. It is not necessarily in line with economic sustainability due to the lack of other economic factors. Moreover, the social pillar assessment has been weakly developed compared to the economic and the environmental ones. It is essential to focus on the social pillar and evaluate clear indicators that allow researchers to compare alternatives. Furthermore, bridge life cycle assessment studies have been focused on concrete options. This has resulted in a lack of analysis of the impact of composite bridge alternatives. This study is conducted in two stages. The first part of the study makes a cradle-to-grave social and environmental sustainability evaluation with the SOCA v2 and ecoinvent v3.7.1 databases. This assessment is carried out on four concrete and composite bridge alternatives with span lengths between 15 and 40 m. The social impact weighting method and recipe have been used to obtain the social and environmental indicators. The second part of the study compares the results obtained from the social and environmental assessment of the concrete and the composite alternatives varying the steel recycling rate. The bridge alternatives are prestressed concrete solid slab, prestressed concrete lightened slab, prestressed concrete box-girder, and steel-concrete composite box-girder. The results show that composite options are the best for environmental impact, but the concrete box girder solutions are better for social impact. Furthermore, an increase in the steel recycling rate increases the social impact and decreases the environmental one.

Keywords

Sustainability; bridges; structures; LCA; ReCiPe; SOCA

Reference:

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2022). Social Impact Assessment Comparison of Composite and Concrete Bridge Alternatives. Sustainability, 14(9):5186. DOI:10.3390/su14095186.

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Consideración de la incerteza y de multidisciplinas en la determinación de criterios sostenibles de caminos rurales usando la lógica neutrosófica

A continuación os presento un artículo que se publicó en inglés, pero que os lo paso en español para que pueda tener mayor repercusión. Dicho trabajo recibió el Premio Jaume Blasco a la Innovación en el XXV Congreso Internacional de Dirección e Ingeniería de Proyectos AEIPRO 2021. Se trata de una colaboración con profesores chilenos y que está incluida dentro del proyecto de investigación HYDELIFE.

RESUMEN

En Latinoamérica, es posible encontrar una gran brecha entre los kilómetros de caminos pavimentados y aquellos sin ningún tipo de protección. Esta condición se agrava en zonas rurales limitando las oportunidades de desarrollo y la calidad de vida de sus habitantes. En Chile existen programas estatales que buscan reducir la brecha territorial a través de soluciones de pavimentación básicas de bajo costo; sin embargo, los criterios de priorización de caminos rurales no son claros. Múltiples actores influyen en el territorio rural y la inexistencia de patrones de referencia aumenta la subjetividad en la toma de decisión de infraestructura. Este estudio busca determinar criterios que influyan en la selección de caminos rurales en el Sur de Chile para promover un desarrollo territorial sostenible; en consideración de los múltiples actores y la incertidumbre del proceso de selección. Para ello se realizó una revisión documental y 12 entrevistas semiestructuradas. Los criterios se validaron a través de un panel de expertos multidisciplinar y la aplicación de números neutrosóficos para tratar la incertidumbre derivada de la consulta a expertos. El resultado de este estudio aportó catorce criterios sostenibles para apoyar la planificación de caminos básicos rurales en el Sur de Chile.

Referencia:

SIERRA, L.; ARAYA, F.; YEPES, V. (2021). Consideration of uncertainty and multiple disciplines in the determination of sustainable criteria for rural roads using neutrosophic logic. Sustainability, 13(17):9854. DOI:10.3390/su13179854

Os dejo a continuación el artículo completo.

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Modelo integrado de valor para evaluaciones sostenibles (MIVES)

Dentro de la toma de decisiones multicriterio existe una familia de procedimientos que pretende obtener la mejor alternativa en función del grado de satisfacción que proporcionan. Son los llamados métodos de teoría de utilidad o valor (utility/value methods). Dentro de este grupo se encuentran los métodos MAUT (multi-attribute utility theory) y los MAVT (multi-attribute value theory). En estos métodos, unas funciones de satisfacción transforman los valores reales que representan el comportamiento de cada alternativa en un grado de satisfacción.

Dentro de este grupo se encuentra el modelo integrado de valor para evaluaciones sostenibles (MIVES). Este método es de interés porque fue la base del Anejo 13 de la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 y del Anejo 2 del vigente Código Estructural para el cálculo del índice de contribución de la estructura a la sostenibilidad.

MIVES proporciona un valor para cada una de las alternativas basándose en una estructura jerárquica de criterios y subcriterios típica de la metodología AHP (Analytic Hierarchy Process). No se aconsejan más de tres o cuatro niveles ni que el número de indicadores final supere 20, pues las valoraciones de los indicadores poco importantes pueden desdibujar los resultados. Un grupo de expertos se encarga de realizar las comparaciones pareadas entre cada uno de los niveles de criterios o subcriterios.

A cada indicador se le asocia una función de valor, que asignará una cifra entre 0 y 1. Esto permite la comparación con unidades de medida diferente. La función de valor se define mediante cinco parámetros para obtener formas de S, cóncavas o convexas (Figura 1). Los parámetros que determinan el tipo de función son Ki, Ci, Xmax, Xmin, y Pi. Un grupo de expertos es el que decide los parámetros de cada una de las funciones de valor. Cabe señalar que estas funciones objetivo son sensibles a una pequeña variación de datos de entrada o en la propia determinación de sus parámetros.

MIVES se articula basándose en la estructura jerárquica AHP, habiendo sido su resultado satisfactorio. No obstante, existen consideraciones asociadas al cumplimiento de determinadas hipótesis de independencia entre criterios y subcriterios que deberían tenerse en cuenta. Se recomienda revisar al respecto el artículo “Limitaciones de los métodos de toma de decisiones basados en procesos de jerarquía analítica AHP” en este mismo blog. Además, téngase en cuenta que el método se apoya en el acuerdo en las comparaciones pareadas de criterios y subcriterios y en la determinación de las funciones de valor correspondientes. Por tanto, el resultado va a depender de este grupo de expertos, por lo que su correcta selección pasa a ser un aspecto crítico del método.

A continuación os dejo unos vídeos explicativos del profesor Jaime C. Gálvez, de la Universidad Politécnica de Madrid, y un artículo explicativo del método. Espero que os sean de interés. Llamo la atención al segundo 44 del tercer vídeo donde se explica un ejemplo de aplicación. Un subcriterio es el coste económico de la estructura y otro subcriterio tiene que ver con el consumo de recursos (cantidad de hormigón o de acero consumido). Es evidente que tanto el coste (criterio económico) como el consumo de recursos (criterio medioambiental) no son linealmente independientes, lo cual significa que el método AHP no podría utilizarse con plenas garantías (se incumple una de las hipótesis de partida que sustenta este procedimiento) y, por tanto, el MIVES subyacente tampoco.

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Referencias:

Aguado, A.; Manga, R.; Ormazabal, G. (2006). Los aspectos conceptuales del proyecto MIVES. Capítulo 6 libro. La medida de la sostenibilidad en edificación industrial. Modelo integrado de Valor en Edificios Sostenibles (MIVES). LABEIN. UPV-EHU UPC. ISBN 84- 690-2629-1. pp. 249-271.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Lógica neutrosófica aplicada a la evaluación multicriterio de alternativas sostenibles de muros de contención de tierras

Alternativas de diseño para muros de contención de tierras

El diseño sostenible de infraestructuras es uno de los aspectos clave para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible, debido a los impactos tanto económicos como ambientales del sector de la construcción. Las metodologías de decisión multicriterio permiten abordar el diseño sostenible de infraestructuras considerando simultáneamente el impacto de un diseño en las diferentes dimensiones de la sostenibilidad. Este artículo propone el uso de la lógica neutrosófica para resolver uno de los principales problemas asociados a la toma de decisiones: la subjetividad de los expertos implicados. Mediante el enfoque neutrosófico de la metodología AHP multicriterio y el uso de la técnica VIKOR, se analizan los impactos económicos y ambientales asociados a cuatro diseños de muros de contención de tierras.

Referencia:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2021). Neutrosophic logic applied to the multi-criteria evaluation of sustainable alternatives for earth-retaining walls. 6th International Conference on Mechanical Models in Structural Engineering, CMMoST 2021, 1-3 December, Valladolid, Spain, pp. 188-203. ISNB: 978-84-09-39323-7

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¿Qué es LEVEL(s)? El nuevo marco europeo de evaluación voluntario para mejorar la sostenibilidad en la edificación

https://www.construible.es/2020/10/20/ce-lanza-oficialmente-marco-europeo-edificios-sostenibles-level-s

A lo largo de estos años hemos visto un buen cúmulo de métodos de evaluación de la sostenibilidad en la edificación (MEES). Se trata de un campo donde nos encontramos en plena evolución conceptual, desde un enfoque inicial centrado en los impactos ambientales, hasta la inclusión paulatina de aspectos sociales y económicos de la sostenibilidad.

Todo esto ha llevado a la creación de un nuevo marco establecido por la Comisión Europea en materia de edificación que se conoce con el nombre de Level(s) y que se ha lanzado este mismo año 2021. Pero vamos a empezar contextualizando este tema y veamos después, a grandes rasgos, qué es esto de Level(s).

Se han contabilizado más de 700 métodos, desde la década de los 70, que intentan evaluar el comportamiento y rendimiento del edificio y sus impactos (López et al., 2019). Todos ellos son instrumentos basados en indicadores cuantitativos del rendimiento ambiental, económico, social y de usabilidad de los edificios que, como no puede ser de otra forma, se actualizan constantemente. No se trata solo de evaluar un edificio terminado, sino que estos métodos MEES pretenden una visión holística de la sostenibilidad que empiece desde el proyecto y que termine con el fin de la vida útil del edificio. Resulta en este punto interesante hacer referencia a la tesis doctoral de Carmen Díaz (2021), que realizó una investigación exhaustiva de 101 MEESs y que clasificó estos métodos en tres grupos: Sistemas de evaluación de la edificación sostenible, Estándares de edificación sostenible y Herramientas de evaluación.

Los sistemas de evaluación de la edificación sostenible tratan de evaluar, clasificar y certificar los edificios atendiendo a una serie de parámetros o categorías. En estos sistemas se establece, por tanto, una gradación entre las edificaciones. Un ejemplo sería la certificación LEED (Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental, por sus siglas en inglés).
Los estándares de edificación sostenible presentan una exigencia de requisitos mínimos de desempeño y, por tanto, no establece una gradación entre las edificaciones. Sería un catálogo de soluciones constructivas o de buenas prácticas. Tenemos, por ejemplo, el caso del estándar Passivhaus (del alemán, casa pasiva).
Las herramientas de evaluación no evalúan, clasifican o certifican, sino que son un apoyo a otros métodos. Se trata de programas informáticos que simplifican los cálculos. Como ejemplo podemos citar EnergyPlus.

Prioridades de Level(s). https://gbce.es/blog/proyecto/levels/

Pues bien, en este contexto la Comisión Europea lanzó en 2021 un nuevo marco de evaluación voluntario denominado Level(s) que recoge los instrumentos y normas existentes con el objetivo de sensibilidad a las partes interesadas, incrementar el conocimiento, proporcionar un enfoque común, adaptarse al cambio climático y crear un marco de economía circular.

Cada indicador de Level(s) puede utilizarse para distintos tipos de evaluación del comportamiento, desde un nivel de base hasta un análisis del ciclo de vida (ACV) completo. Las prioridades que marcan los indicadores son las siguientes:

Emisiones de gases de efecto invernadero a lo largo del ciclo de vida del edificio.
Ciclos de vida de los materiales que sean circulares y eficientes en cuanto al uso de recursos.
Uso eficiente de los recursos hídricos.
Espacios sanos y confortables.
Adaptación y resiliencia al cambio climático
Coste y valor del ciclo de vida.

El proyecto se divide en 6 macroobjetivos y 16 indicadores distribuidos en tres áreas temáticas según su comportamiento. Además, Level(s) esta estructurado en tres niveles que se comportan de la siguiente manera:

Nivel 1: Nivel simple de tipo diseño conceptual del proyecto de construcción. Evaluación cualitativa para el diseño y la presentación de informes.
Nivel 2: Nivel intermedio de tipo diseño detallado y desempeño de la construcción del edificio. Evaluación cuantitativa del rendimiento diseñado y el seguimiento de la construcción de acuerdo con unidades y métodos estandarizados.
Nivel 3: Nivel avanzado de tipo desempeño tal como fue construido y el uso de cómo se desempeña el edificio después de la finalización y entrega al cliente. Evaluación cuantitativa del rendimiento del diseño y el seguimiento de la construcción de acuerdo con unidades y métodos estandarizados.

Visión general del marco de Level(s). https://itec.es/infoitec/sostenibilidad/levels-el-marco-europeo-para-edificios-sostenibles/

En este vídeo se explica, brevemente, en qué consiste Level(s).

Os paso un vídeo donde se explica la experiencia española sobre la propuesta Level(s). Espero que os sea de interés.

Referencias:

López, C. D., Carpio, M., Martín-morales, M., Díaz López, C., Carpio, M., Martín-morales, M., Zamorano, M. (2019). A comparative analysis of sustainable building assessment methods. Sustainable Cities and Society, 49, 101611. https://doi.org/10.1016/j.scs.2019.101611

Díaz-López, C. (2021). Sustainable building assessment methods: adaptation to climate change and implementation strategies. Tesis doctoral, Universidad de Granada.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Nuestra aportación a la 6ª Conferencia Internacional sobre Modelos Mecánicos en Ingeniería Estructural CMMoST 2021

Como suele ser habitual, nuestro grupo de investigación suele presentar algunos de sus trabajos en la Conferencia Internacional sobre Modelos Mecánicos en Ingeniería Estructural. Estamos ya en la sexta edición, la CMMoST 2021, que se va a desarrollar del 1 al 3 de diciembre de 2021 en Valladolid (España). Se trata de un congreso bianual que, como bien indica su blog de presentación, es una excelente oportunidad para presentar a nivel internacional vuestros proyectos y compartir experiencias en el campo de los modelos mecánicos en la ingeniería estructural. CMMoST 2021 va dirigido tanto a investigadores como a profesionales dedicados al desarrollo y aplicación de modelos mecánicos en la ingeniería estructural. De este modo, ingenieros, arquitectos y otros expertos y profesionales relacionados con los modelos estructurales tienen cabida en este congreso internacional.

En esta ocasión, nos presentamos con dos comunicaciones que son parte de la investigación realizada en sendas tesis doctorales en marcha. A continuación os paso el resumen de los dos trabajos. Más adelante os pasaré las comunicaciones completas.

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2021). Composite bridge deck optimization with trajectory-based algorithms. 6th International Conference on Mechanical Models in Structural Engineering, CMMoST 2021, 1-3 December, Valladolid, Spain.

ABSTRACT

Bridge optimization can be difficult due to the large number of variables involved in the problem. In this work, the optimization of a steel‐concrete composite box girder bridge has been performed considering cost as objective function. To achieve this objective, Simulated Annealing (SA) has been applied as an example of trajectory‐based algorithm for the optimization of the structure. It is observed that the addition of cells to the bridge cross sections improves not only the section behavior but also the optimization results. Finally, it is observed that the proposed double composite‐action design materializing slabs on the bottom flange on supports, allows eliminating the continuous longitudinal stiffeners. This method automatize the optimization process of an initial design of a composite bridge, which has traditionally been based on the technician’s own experience, allowing to reach results in a more efficient way.

Keywords: Optimization, Structures, Composite bridges, Metaheuristics, Trajectory‐based algorithms.

ABSTRACT

The sustainable design of infrastructures is one of the key aspects for the achievement of the Sustainable Development Goals, given the recognized magnitude of both the economic and environmental impacts of the construction sector. Multi-criteria decision methodologies allow addressing the sustainable design of infrastructures, simultaneously considering the impact of a design on the different dimensions of sustainability. This article proposes the use of neutrosophic logic to solve one of the main problems associated with decision making: the subjectivity of the experts involved. Through the neutrosophic approach of the AHP multi-criteria methodology and the use of the VIKOR technique, the economic and environmental impacts associated with four earth retaining wall designs are analyzed. In the present assessment, the most sustainable response over its life cycle has been found to be the gabion wall.

Keywords: Sustainability, Retaining walls, Neutrosophic logic, AHP, Multi-criteria decision making.

Los residuos de construcción y demolición (RCD)

Figura 1. Demolición de edificios. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Seneca_County_Courthouse_01_26.JPG

La construcción de infraestructuras y edificios, la reforma de pequeñas obras en viviendas y locales, así como la demolición de infraestructuras o edificios que ya han cubierto su ciclo de vida útil generan residuos. En España estamos hablando de unos 800 m³ por persona y año (Bustillo, 2010), volumen que, en su mayor parte, pasan a vertederos controlados o incontrolados. Estos residuos de construcción y demolición (RCD) son en su mayoría inertes, pero pueden estar mezclados con otros residuos que son peligrosos, como el amianto, los cuales deben separarse y gestionarse de acuerdo con su peligrosidad. Estos residuos constituyen un importante problema ambiental, pues no solo crecen en volumen, sino que su tratamiento y gestión presentan importantes áreas de mejora. En efecto, la contaminación de suelos y acuíferos en vertederos incontrolados, el deterioro paisajístico o su eliminación sin aprovechar su posible valorización, son impactos que deberían corregirse.

La gestión de estos residuos RCD debería realizarse atendiendo a los principios de prevención, reutilización, reciclaje y eliminación. Existe, no obstante, cierta jerarquía en estos principios, siendo preferible siempre la prevención, y si no fuera posible la reutilización o el reciclaje, se procedería a su eliminación. La prevención siempre tratará de evitar la generación de residuos o reducirlos; la reutilización trata de emplear el producto usado para el mismo fin para el que se diseñó originariamente; el reciclado transforma los residuos, dentro de un proceso de producción, para su fin inicial o para otros fines; la valorización permite el aprovechamiento de los recursos contenidos en los residuos sin comprometer la salud y sin utilizar métodos que perjudiquen al medio ambiente; por último, la eliminación se dirige al vertido de los residuos o a su destrucción total o parcial (Ferrando y Granero, 2007).

En todo caso, se trataría de separar los inertes de los productos peligrosos para aprovecharlos. Sin embargo, el problema no es tanto la peligrosidad de los RCD, sino la necesidad de infraestructuras y espacio para su gestión. Según el Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición 2001-2006 (ver Figura 2), el 75% de los RCD se catalogarían de escombros, donde los ladrillos, azulejos y otros productos cerámicos suponen el 54% del total de los RCD. Si a los materiales cerámicos sumamos el hormigón, con un 12% del total del RCD, tendremos 2/3 del total. Si añadimos la piedra (5%) y la arena, grava y otros áridos (4%), tenemos la totalidad de los escombros. El 25% restante ya estaría formado por otros materiales como la madera, el vidrio, el plástico, los metales, etc. Por tanto, si se es capaz de realizar una gestión completa de los escombros, especialmente de los productos cerámicos y del hormigón, podemos tendremos la mayor parte del volumen de los RCD bajo control.

Figura 2. Composición de los RCE según el Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición 2001-2006. http://www.cedexmateriales.es/catalogo-de-residuos/35/residuos-de-construccion-y-demolicion/

Lo dicho nos lleva a la necesidad de comercializar los productos reciclados, especialmente los áridos. Pero aquí tropezamos con problemas cuando, a pesar de existir especificaciones técnicas voluntarias y certificados que acreditan la calidad de los áridos reciclados, se mantiene una desconfianza de profesionales y administraciones al uso de estos productos en la construcción. Resulta evidente la necesidad de promocionar el reciclaje y uso de los RCD. Sin embargo, mientras el canon de vertido en una planta de valorización sea elevado frente al de un vertedero, por ejemplo, pueden suponer barreras para la gestión de estos residuos procedentes de la demolición y la construcción.

Os dejo algún vídeo al respecto de este tema. Espero que os sea de interés.

A continuación os dejo, por su interés, el protocolo de gestión de residuos de construcción y demolición en la UE.

Descargar (PDF, 2.11MB)

Referencias:

BUSTILLO, M. (2010). Manual de RCD y áridos reciclados. Fueyo Editores. Madrid, 797 pp.

FERRANDO, M.; GRANERO, J. (2007). Gestión y minimización de residuos. FC Editorial. Madrid, 265 pp.

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