El uso de las técnicas de optimización en ingeniería civil

Los que sois seguidores habituales de mi blog conocéis mis artículos y trabajos de investigación en optimización heurística. Esta aventura, además de ser gratificante, te permite conocer gente de gran talento y colegas en el ámbito internacional. Y, a veces, nos juntamos y escribimos alguna cosa conjunta, como es el caso de esta recopilación de artículos sobre el uso de técnicas de optimización en el ámbito de la ingeniería civil. Esta recopilación sirve de muestra de las posibilidades de la optimización y también puede aportar referencias de interés a aquellos que estén iniciándose en estos temas. Os dejo este artículo en abierto que acabamos de publicar en abierto.

Referencia:

DEDE, T.; KRIPKA, M.; TOGAN, V.; YEPES, V:, VENKATA RAO, R. (2019). Usage of optimization techniques civil engineering during the last two decades. Current Trends in Civil & Structural Engineering, 2(1): 1-17.

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Optimización aplicada a la gestión sostenible del mantenimiento de las carreteras

Una vez cerrado el Simposio Digital GeoRoads19, “La pasión por las carreteras”, que se llevó a cabo en Internet, los días 11 y 12 de abril de 2019, es hora de cumplir con la promesa realizada. Os paso tanto el vídeo de la comunicación como el texto escrito.

También os paso algunos datos que me ha proporcionado la organización de este evento. Se superó la marca de 9 millones de impactos de la etiqueta del evento #GeoRoads19. Me cuentan que, con 851 inscritos, ahora tenemos el nuevo récord mundial para eventos transmitidos en streaming HD por ITAFEC. También, 1.100 cuentas de IP visualizaron el evento en vivo desde 18 países, a través de itafec.com, y eso si no contamos a las personas que estuvieron reunidas en salones y auditorios de las universidades para ver el evento en pantalla grande. Alcanzamos más de 313 mil usuarios de Twitter durante el evento y, por si fuera poco, se escribieron 1.370 tuits desde 181 cuentas diferentes. Estos números son realmente impresionantes.

Sin más, os dejo la presentación y la comunicación escrita. Espero que os sea de interés.

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VisualUVAM: Una nueva herramienta para el apoyo en la toma de decisiones sobre vulnerabilidad urbana

Nos acaban de publicar en la revista Sustainaibility (segundo cuartil en Web of Science) un artículo donde se explica una nueva metodología, VisualUVAM, que sirve de apoyo en la toma de decisiones relacionada con la vulnerabilidad urbana. Esta herramienta se ha aplicado a nivel regional, provincial y municipal en España. Complementa los artículos y estudios previos realizados por nuestro grupo de investigación en el marco del proyecto de  investigación DIMALIFE, plasmados en la tesis doctoral de Jorge Salas, de la que ya comentamos algo en un artículo anterior.

Como se trata de una publicación en abierto, os dejo a continuación el artículo completo para su descarga.

Referencia:

SALAS, J.; YEPES, V. (2019). VisualUVAM: A Decision Support System Addressing the Curse of Dimensionality for the Multi-Scale Assessment of Urban Vulnerability in Spain. Sustainability, 11(8), 2191. doi:10.3390/su11082191

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Pilotes prefabricados de hormigón armado hincados

Figura 1. Detalle de azuche de acero en pilote de prefabricado de hormigón (Rodio Kronsa). Fuente: http://www.fontdarquitectura.com/productos/cimentaciones/pilotes/588

Los pilotes prefabricados de hormigón constituyen una técnica de cimentación profunda enmarcada en los pilotes de desplazamiento. Este tipo de pilotes pueden fabricarse de hormigón armado o pretensado.

Los pilotes prefabricados de hormigón armado suelen de sección cuadrada, de dimensiones habituales entre 200 y 400 mm de lado, aunque también los hay de sección rectangular, circular o poligonal. A veces, incluso pueden ser huecos para poder introducir algún tipo de canalización como las instalaciones de geotermia. Por sus dimensiones reducidas se utilizan para cargas y longitudes moderadas, como en obras de edificación. Se confeccionan con hormigones de resistencia característica mayor a 40 MPa. Las armaduras longitudinales son de, al menos, 12 mm de diámetro, disponiéndose como mínimo una barra en cada vértice. Las armaduras transversales serán, de al menos 6 mm de diámetro, duplicándose la cuantía en al menos una longitud de 3 veces el diámetro del pilote. Se comportan bien por fuste en arenas, gravas y arcillas. La durabilidad es buena, pero en ambientes agresivos se deben proteger las armaduras de la corrosión con cementos especiales o revestimientos.

Los prefabricados presentan ventajas como el curado al vapor, la disminución de almacenaje en obra, los mayores rendimientos y la calidad entre otros. Ello permite cargas de trabajo de 10 – 12,5 MPa, lo que disminuye la sección para igual capacidad portante. Son habituales secciones de 25×25 cm y 30×30 cm para capacidades que van de 600 a 1000 kN.

Con longitudes largas, se realizan empalmes entre las piezas de hormigón, de un máximo habitual de 12 m por razones de transporte. Las juntas de empalme suelen ser objeto de patente y pueden ser mecánicas (tipo machihembrado), por anclaje mediante resinas epoxi, mediante forros de acero o soldados en piezas metálicas dejadas en los extremos. Además, se debe cuidar la manipulación del pilote desde el vehículo de transporte hasta el lugar de hinca.

La hinca de estos pilotes se suele realizar mediante equipos de caída libre, con una maza entre 50 y 110 kN que se eleva mediante equipos de accionamiento hidráulico. La maza golpea constantemente la cabeza del pilote hasta su rechazo, que se produce cuando, tras un determinado número de golpes, el pilote no desciende un determinado número de centímetros. En ese momento, se supone una capacidad resistente tanto por rozamiento por fuste como por su trabajo en punta. No obstante, en suelos arcillosos, debe comprobarse el rechazo alcanzado, transcurrido un periodo mínimo de 24 horas.

La protección de la punta del pilote frente a la hinca es un detalle que no se debe olvidar. Para ello suele añadirse una pieza metálica cónica o piramidal, o bien un azuche metálico específico como puede verse en la Figura 1, que permite también la fijación del pilote en un sustrato rocoso. Se trata de azuche especial denominado punta de Oslo. En la Figura 2 se observa la protección de la cabeza del pilote frente a la hinca.

Figura 2. Detalle del anillo de protección del pilote frente al golpeo. Imagen: I. Serrano (www.desdeelmurete.com)

Una vez el pilote se hinca hasta el rechazo, la parte libre del pilote queda a distintas alturas. Ahora se debe limpiar y eliminar el hormigón de la cabeza que pueda haber quedado resentido por el golpeo de la maza y no reúna las características mecánicas necesarias y para dejar unas esperas para unir el pilote al encepado.

A continuación os dejo un vídeo explicativo que, entre otros, explica este tipo de pilote prefabricado. Espero que os sea de interés.

Os dejo un vídeo sobre el procedimiento constructivo de hinca de estos pilotes prefabricados.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Zapata continua bajo muro

Figura 1. Detalle de zapata corrida bajo muro. Imagen: V. Yepes

La zapata continua o corrida bajo muro presenta una gran longitud comparada con las otras dimensiones (ver Figuras 1 y 2). Suele usarse como base de muros portantes y cimentación de elementos lineales. Se busca la homogeneidad en los asientos y la reducción de las tensiones en el terreno frente a una solución por zapatas aisladas. Además, presenta una mayor facilidad constructiva.

Figura 2. Zapata corrida bajo muro

La cimentación superficial corrida para muros portantes aunque puede ser de mampostería (Figura 43) o de hormigón en masa, o hoy en día se construyen de hormigón armado (Figura 3). El canto mínimo en el borde es de 40 cm en zapatas de hormigón en masa y 30 cm si son de hormigón armado. En época calurosa se disponen juntas de hormigonado separadas 16 m si el clima es seco, y de 20 m si es húmedo. En época fría, dichas distancias serán de 20 y 24 m, respectivamente. No debe olvidarse nunca el llamado hormigón de limpieza, que tiene como objetivos evitar la desecación del hormigón estructural durante su vertido así como una posible contaminación de éste durante las primeras horas de su hormigonado. Suelen bastar unos 10 cm de este hormigón antes de empezar el ferrallado de la cimentación.

Figura 3. Zapata corrida de mampostería para muros portantes. Fuente: http://www.aguascalientes.gob.mx/

Os dejo a continuación un vídeo donde podréis ver el procedimiento constructivo de un muro de hormigón con su correspondiente zapata. Como curiosidad podéis ver que no se cumplen las medidas de seguridad en algunos casos, así como errores en la ejecución. Podéis hacer una lista.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Necrológica: Ha fallecido el profesor José Javier Díez González

Homenaje a nuestros Directores de Escuela en el 50 Aniversario. De izquierda a derecha: D. José Aguilar Herrando, D. Francisco Ramos Ramis, D. José Soler Sanz, D. Eugenio Pellicer Armiñana, D. José Javier Diez González, D. Joaquín Andreu Álvarez, D. Vicent Esteban Chapapria y D. Francisco Pérez Puche

Ayer recibimos la triste noticia del fallecimiento de nuestro compañero José Javier Díez González, Catedrático de Puertos y Costas y también Director de nuestra Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia desde el 30 de mayo de 1981 hasta el 5 de marzo de 1984.

José Javier, nacido en La Robla (León) era en la actualidad Catedrático Emérito por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en las disciplinas de Puertos y Costas y de Oceanografía e Ingeniería de Costas, en la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, en la que inició sus actividades docentes e investigadoras en 1970 y obtuvo su doctorado como Ingeniero de Caminos en 1973. Fue asimismo profesor de esas materias en Valencia entre 1977 y 1984 y de Físico-Química en la facultad de Farmacia de la Universidad Complutense entre 1974 y 1977 y ha sido profesor visitante en varias universidades del Reino Unido, EE. UU., México, Argentina y Chile. José Javier es también Licenciado en Farmacia (1969) y Licenciado en Economía (1974); títulos ambos obtenidos en la Universidad Complutense de Madrid.

Os dejo a continuación una entrevista que le realizó la Asociación Meteorológica Española.

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Riegos con gravilla

Figura. Riegos con gravilla. http://eurovia-es.com

Los riegos con gravilla son los tratamientos superficiales por antonomasia, siendo una de las primeras técnicas de pavimentación asfáltica.

Constan de uno o varios riegos de ligante hidrocarbonado sobre una superficie seguidos de una o varias extensiones de un árido de granulometría uniforme para conseguir una capa de rodadura de espesor similar al tamaño del árido empleado. La utilización de riegos con gravilla para las categorías de tráfico pesado tendrá carácter excepcional.

Se distinguen varios tipos:

  • Riegos monocapa: una aplicación de ligante y una capa de gravilla. Se denominan simples tratamientos superficiales.
  • Riegos bicapa: dos aplicaciones sucesivas de ligante y árido. Se denominan dobles tratamientos superficiales.
  • Riegos monocapa doble engravillado: un riego de ligante seguido de una capa de grava gruesa y otra más fina que ocupe los huecos.
  • Riegos sándwich: una capa de grava, luego riego de ligante y otra capa de gravilla más fina.
  • Riegos multicapa: múltiples capas de gravilla regadas con ligante. Destacan los triples tratamientos superficiales, aunque están en desuso respecto al uso de una capa delgada de aglomerado asfáltico.

Os dejo algunos vídeos que ilustran con mayor detalle estos tratamientos superficiales. En el primer vídeo, el profesor Miguel Ángel del Val explica el concepto y los tipos de los riegos con gravilla.

En este segundo vídeo, Miguel Ángel del Val nos explica el diseño y la ejecución de estos riegos.

Por último, veamos la puesta en obra de los riegos con gravilla.

Os dejo una publicación de la Asociación Técnica de Emulsiones Bituminosas (ATEB) sobre los riegos con gravilla.

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Referencias:

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. 1ª edición. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid.

YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.

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Demolición del Puente de los Ingleses

El puente de los Ingleses, Burgos. De DaianaSol – Trabajo propio, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64484066

A veces no hay más remedio que sustituir algunas infraestructuras. Sin embargo, cuando desaparece un puente, algo nuestro también se va. Es el caso de este puente burgalés.

El Puente de los Ingleses, inaugurado en 1928, se ha demolido para construir un nuevo puente sobre el Arlazón y el vial de la Universidad, en Burgos. Este puente formaba parte de la infraestructura de la línea Santander-Mediterráneo.

Este puente de fábrica se utilizó hasta que se cerró la línea férrea, usándose desde entonces como ​  ramal industrial para dar servicio al Polígono de Villalonquéjar hasta 2009. Su demolición se realizó en marzo de 2018.

En su lugar se ha construido un nuevo puente que da continuidad a los viales cercanos y que une los barrios de la zona suroeste (como el barrio del Pilar, la zona de Bakimet y el campus universitario de la Milanera) con los barrios de la zona noroeste (como Fuentecillas y la barriada Yagüe).

Os dejo a continuación un vídeo rápido elaborado por Herrero Temiño, la empresa adjudicataria del proyecto, que lo ha ejecutado en colaboración con Metálicas Estrumar, encargada de la nueva estructura. Espero que os guste.

 

 

 

Extendedora de gravilla

Figura 1. Extendedora de gravilla sobre camión. METONG

El engravillado tras un riego debe realizarse antes de que se enfríe el ligante. Se extiende entre 10 y 20 l/m2, con precaución de no superar la cantidad requerida, pues el ligante no absorbería toda la gravilla, produciéndose proyecciones peligrosas al circular los vehículos. Con una cantidad de gravilla inferior, se produciría una falta de recubrimiento, con zonas lisas y falta de agarre.

 

Existen dos tipos de máquinas extendedoras de gravilla, también denominadas gravilladoras:

 

  • Extendedora de gravilla sobre camión o rampa de extendido: A la caja basculante del camión se le acopla un extendedor desmontable que puede incorporar un tornillo sin fin para mejorar la distribución de la gravilla. La gravilla cae de la caja cuando bascula y llega al extendedor, que es una chapa de forma parabólica con unos separadores que uniformizan el extendido al caer al suelo. Un operario regula la apertura de la rampa para determinar la cantidad de árido a extender. El camión debe circular marcha atrás para no pisar el riego sin gravilla.
  • Extendedora de gravilla remolcada: En este caso el extendedor se remolca por un camión que suministra la gravilla a la pequeña tolva de la extendedora, distribuyéndola según la velocidad del camión. Un tornillo sin fin distribuye la gravilla de forma uniforme. Esta máquina se limita a las gravas gruesas y la construcción de arcenes.
Figura 2. Extendedora de gravilla remolcada. http://www.columbiamaq.cl
Figura 3. Esquemas de extendedoras de gravillas

Os dejo algunos vídeos sobre esta maquinaria.

Referencias:

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. 1ª edición. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid.

YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.

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Vibrohincador de pilotes y tablestacas para el acople a retroexcavadora

Figura 1. Vibrohincador acoplado a retroexcavadora. https://www.beenes.com

En un artículo anterior habíamos descrito la hinca por vibración de pilotes y tablestacas. Ahora vamos a detenernos en una forma sencilla y versátil de utilizar los vibrohincadores, que es acoplarlos a una retroexcavadora. En este caso, el vibrohincador se monta en la pluma de una retroexcavadora sustituyendo la cuchara. Las mismas palancas de control de la cuchara son las que sirve para manejar el vibrohincador.

Este equipo no requiere instalaciones eléctricas, son compactos y robustos, de montaje rápido y sencillo y con un alto ratio de potencia/peso del equipo. La misma fuerza disponible en el brazo de la retroexcavadora ayuda en la hinca del perfil. Además, el vibrador sirve también para la extracción de los perfiles.

Figura 2. Esquema del vibrohincador. https://www.beenes.com

 

Os un vídeo ilustrativo al respecto.

A continuación os dejo un folleto explicativo de la empresa Beenes.

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Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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