El blog de Víctor Yepes – Ingeniería civil, universidad, investigación, docencia

El andamio de borriquetas

Figura 1. Caballetes ajustables en altura de 2 piezas. https://www.leroymerlin.es/

El andamio de borriquetas, también conocido como caballete de constructor, es una estructura de baja altura diseñada para facilitar trabajos interiores específicos en proyectos de construcción y reformas. Se clasifica como un tipo de andamio ordinario debido a su facilidad de uso y generalmente es construido por los propios trabajadores en el sitio.

Este andamio consiste en una plataforma de trabajo con un ancho mínimo de 60 cm, que se sostiene mediante elementos metálicos como caballetes o borriquetas, aunque serán de 80 cm cuando se depositen materiales o herramientas. La estabilidad de este andamio es crucial, y su empleo no debe superar alturas de 6 m. Para alturas superiores a 3 m, es necesario asegurarlo mediante arriostramiento. La distancia máxima permitida entre los puntos de apoyo es de 3,5 m, y en casos de riesgo de caída, se debe instalar una barandilla de seguridad. La plataforma sobrepasará los apoyos un mínimo de 10 cm y un máximo de 20 cm.

Existen dos tipos de andamios de borriquetas, dependiendo de la altura a la que se desee trabajar:

Andamios de borriquetas sin arriostramientos. Estos se utilizan para alturas de hasta 3 m. Dentro de esta categoría, se pueden distinguir dos subtipos:
- Caballete o asnilla: Se usan en obras con requisitos mínimos de altura. Deberán tener un sistema antiabertura (Figura 2).

Figura 2. Andamio de borriquetas tipo caballete.

- Borriqueta vertical: Estos andamios cuentan con soportes de escalera que tienen pies de sustentación, lo que permite ajustar la altura de la plataforma deslizando los tablones. Los modelos metálicos suelen tener un travesaño intermedio móvil o son telescópicos, lo que proporciona una mayor flexibilidad en la graduación de la altura de trabajo. Esto es importante, ya que a menudo es necesario trabajar a diferentes alturas de forma segura. Para alcanzar alturas mayores, se emplean bastidores metálicos diseñados específicamente para ensamblarlos.

Figura 3. Andamio de borriquetas vertical.

Andamios de borriquetas armadas de bastidores móviles arriostrados. Estos andamios incluyen refuerzos con riostras y se emplean cuando se necesita trabajar a alturas de hasta 6 m, pero nunca superiores.

Al utilizar andamios de borriquetas en obras de construcción, es esencial seguir medidas preventivas para garantizar un uso adecuado y seguro de esta herramienta. A continuación, se presentan una serie de consejos a tener en cuenta al trabajar con este tipo de andamio:

Evite la adición de elementos adicionales a la estructura para llevar a cabo tareas diferentes. Recuerde que los andamios de borriquetas están diseñados principalmente para trabajos de menor envergadura.
Asegúrese de que el equipo esté completamente estable. Para lograrlo, es fundamental montar el andamio en una superficie nivelada, plana y libre de obstrucciones.
Prevenga cualquier posibilidad de inclinación o movimiento peligroso del andamio durante su uso.
No utilice tablones que presenten nudos o imperfecciones, y evite aplicar pintura sobre ellos.
Use protección personal cuando las condiciones de la obra lo requieran, como en patios, bordes de forjado o cerca de ventanas. Algunos equipos de protección personal comunes incluyen barandillas y arneses individuales.

Aquí tenéis algún vídeo sobre este tipo de andamios (trestle scaffold, en inglés).

Os dejo a continuación el documento NTP 202 sobre andamios de borriquetas, del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el trabajo.

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Referencias:

AENOR (1987). UNE 76501:1987. Estructuras auxiliares y desmontables. Clasificación y definición. Madrid.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

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

Estructuras auxiliares y desmontables. Concepto y clasificaciones

Figura 1. Andamio como estructura auxiliar y desmontable. https://www.cubiequipos.com/que-es-un-andamio

La norma UNE 76501:1987 define una estructura auxiliar y desmontable como aquella que “sirve para ayudar a una obra o para una utilización pública provisional y cuya construcción puede deshacerse total o parcialmente sin inutilizar sus elementos”. Estos elementos se pueden clasificar atendiendo a su función, su naturaleza, por sus elementos constituyentes (simples y prefabricados) o por su sistema de sustentación.

La Figura 2 presenta una clasificación de las estructuras auxiliares y desmontables según la aplicación a la que están destinados. Se distinguen los andamios de obra o de utilización pública, las cimbras y apeos, los apuntalamientos y entibaciones, las estructuras para cerramientos cubiertos y otras estructuras diversas.

Figura 2. Clasificación de las estructuras auxiliares y desmontables según su función (UNE 76501:1987)

Los andamios de trabajo son andamios de obra diseñados para soportar a operarios, herramientas y los materiales necesarios en la construcción. El andamio de servicio tiene como objetivo facilitar el tránsito de operarios y materiales a diferentes áreas de construcción, así como el acceso a niveles de trabajo a diferentes alturas. Las cimbras y los apeos son estructuras temporales que sostienen un elemento estructural mientras se está construyendo, hasta que alcance la resistencia necesaria. El apuntalamiento se utiliza para brindar soporte adicional o reforzar una estructura ya construida. La entibación sostiene las excavaciones que presentan riesgo de colapso, como zanjas o túneles. También entran dentro de las estructuras auxiliares y desmontables las estructuras para cerramientos cubiertos, diseñadas para alojar personas, materiales o instalaciones, como pabellones o barracones, proporcionando un espacio cubierto, y estructuras diversas como pantallas de publicidad, torres para antenas y similares.

En la Figura 3, se muestra la clasificación de estas estructuras de acuerdo al material del cual están compuestas. Estos materiales son metálicos, fundamentalmente acero y aluminio, de madera o de otros materiales. No obstante, se pueden dar combinaciones de las anteriores, con lo cual se tendrían estructuras auxiliares “mixtas”.

Figura 3. Clasificación de las estructuras auxiliares y desmontables por su naturaleza (UNE 76501:1987)

Por sus elementos constituyentes, las estructuras auxiliares y desmontables se clasifican en simples y prefabricadas. Se consideran simples cuando están compuestas por elementos individuales, como tubos, grapas, elementos de unión y otras piezas necesarias para crear el conjunto. En cambio, se consideran prefabricadas cuando prevalecen los elementos compuestos que se ensamblan mediante diversos sistemas para formar la estructura deseada. Los elementos compuestos están formados a partir de piezas sueltas mediante uniones o dispositivos de unión fijados permanentemente, de forma que todas o algunas de las dimensiones de la estructura quedan determinadas previamente.

Finalmente, en la Figura 4 se muestra una clasificación adicional basada en su sistema de sustentación. Estas estructuras pueden ser apoyadas si descansan directamente sobre el terreno o sobre otra estructura, colgadas cuando están suspendidas de otra estructura sin cargar el suelo, y en voladizo si se extienden fuera del plano vertical de sus anclajes. En todos estos casos, estas estructuras pueden ser tanto fijas como móviles.

Figura 4. Clasificación de las estructuras auxiliares y desmontables por su sistema de sustentación (UNE 76501:1987)

Referencias:

AENOR (1987). UNE 76501:1987. Estructuras auxiliares y desmontables. Clasificación y definición. Madrid.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

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

Pilas cónicas para el almacenamiento de graneles

Figura 1. Pila cónica de almacenamiento de graneles al aire libre. https://jenike.com/services/conceptual-functional-engineering/stockpiles/

La utilización de montones o pilas permite el almacenamiento de grandes cantidades al aire libre de graneles sólidos de manera económica. Estos espacios pueden ser completamente abiertos o parcialmente cubiertos. En términos generales, estas instalaciones suelen generar emisiones difusas debido a la erosión eólica y/o a la manipulación de los materiales. Por lo tanto, el almacenamiento al aire libre de graneles es apropiado para aquellos materiales que no se verán afectados por las condiciones meteorológicas.

El montón se crea al dejar caer el material desde una altura específica sobre una superficie plana, que puede o no contar con elementos de retención, como muros o paredes. La cantidad de material que puede contener el montón está determinada por diversos factores, siendo notables el área disponible, la altura y el método de descarga, el ángulo de reposo y el peso específico del material.

Las pilas cónicas se generan al mantener un punto de caída con forma cónica y constante. El material cae libremente para dar forma a un cono, cuyo diámetro se encuentra restringido por el ángulo de reposo del material y las dimensiones del espacio disponible. Estas pilas se originan o renuevan mediante el uso de una cinta transportadora fija o móviles giratorias. Para manejar los materiales que rodean el perímetro de la pila, se requieren equipos de carga frontal. Estas pilas se utilizan para almacenar concentrados de minerales, escoria, granos y otros materiales similares. Sin embargo, es importante destacar que debido a la considerable altura de caída de los materiales almacenados en las pilas cónicas, se generan grandes cantidades de polvo si no se cubren adecuadamente.

En lo que respecta a los equipos empleados en la construcción de estas pilas, los volquetes, como camiones y vagones basculantes, son los protagonistas. Cuando se trata de regenerar estas pilas, se utilizan dispositivos de carga posterior, como palas de puente-grúa, palas laterales y palas pórticas.

Los equipos basculantes permiten verter los graneles sólidos en la pila desde uno de los lados. Según los requisitos específicos, estos vehículos pueden estar equipados con una cinta basculante o una cinta transversal. Siguiendo el mismo principio, también es posible llenar directamente la pila desde el vagón situado por encima de ella. Las cintas transportadoras de descarga arrojan el material a granel sobre la pila en este proceso.

Esta pila cónica se podría vaciar por un punto central. En este caso, existe una capacidad viva o útil, que es una fracción de la capacidad total del cono. Este valor se calcula en función de los ángulos de reposo y de descarga (ver Figura 2).

Figura 2. Volumen vivo y muerto de una pila cónica con descarga en un punto central, en función de los ángulos de reposo y descarga

A continuación se ofrece un nomograma, creado en colaboración con varios profesores, entre los que destaca Pedro Martínez Pagán. Espero que os sea de utilidad.

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. et al. (2021). Manual de logística de sustancias minerales. Sistemas y equipos para el transporte y almacenamiento. Grupo de Proyectos de Ingeniería, E.T.S.I. Minas y Energía, Universidad Politécnica de Madrid, 537 pp.

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Población y muestra, parámetros y estadísticos

Figura 1. Población y muestra. https://proyectodescartes.org/iCartesiLibri/

En cualquier investigación estadística, se recopila información de un conjunto de elementos específicos. Una población se define como un conjunto completo de posibles individuos, especímenes, objetos o medidas de interés que se someten a un estudio para ampliar nuestro conocimiento sobre ellos. En el caso de poblaciones finitas y de tamaño reducido, es factible medir a todos los individuos para obtener un conocimiento preciso de sus características, también conocidas como parámetros. Por ejemplo, se podría analizar la proporción de productos defectuosos o calcular la media de alguna variable relacionada con los productos.

Por otro lado, cuando la población es infinita o muy numerosa, resulta impracticable o costoso medir a todos los individuos. En tales circunstancias, es necesario extraer una muestra representativa de la población y, basándonos en las características observadas en dicha muestra (conocidas como estadísticos), podemos realizar inferencias sobre los parámetros que describen a la población en su totalidad. De manera figurativa, podríamos comparar una muestra, que se supone representativa de una población, con lo que una maqueta representa respecto al edificio que retrata. La calidad de la muestra, al igual que la de la maqueta, dependerá del grado de representatividad que pueda ofrecer.

En términos generales, la inferencia estadística es el proceso de utilizar estadísticos de una muestra para hacer deducciones acerca de la distribución de probabilidad de una población. Si estas deducciones se efectúan sobre parámetros poblacionales, este proceso se denomina inferencia estadística paramétrica. Si las deducciones se hacen sobre la distribución de probabilidad completa, sin hacer referencia a parámetros específicos, se le llama inferencia estadística no paramétrica.

Dentro del ámbito industrial, las poblaciones de interés abarcan una amplia gama de elementos, que incluyen materiales, productos terminados, partes o componentes, así como procesos, entre otros. En muchas ocasiones, estas poblaciones se caracterizan por ser infinitas o de gran magnitud. Por ejemplo, en la elaboración del hormigón en una planta, resulta inviable, o al menos poco práctico, medir la resistencia a la compresión simple de cada una de las muestras que podrían obtenerse en una amasada. Incluso en situaciones donde la producción no sea masiva, es recomendable pensar en el proceso como si fuera una población infinita o de gran escala, dado que la producción puede continuar sin interrupciones, es decir, no existe un último artículo mientras la empresa siga en funcionamiento. Un ejemplo sería la fabricación de bloques de hormigón en una empresa de prefabricados. En tales circunstancias, los procesos se evalúan mediante muestras de productos extraídas en algún punto específico del proceso.

Un punto crucial a considerar es la obtención de muestras que sean verdaderamente representativas, es decir, que capturen de manera adecuada los aspectos clave que se desean analizar en la población. Para lograr esta representatividad, resulta esencial diseñar un proceso de muestreo aleatorio de manera apropiada. En este tipo de muestreo, se evita cualquier tipo de sesgo que pudiera favorecer la inclusión de elementos particulares, asegurando que todos los elementos de la población tengan las mismas oportunidades de formar parte de la muestra.

Existen varias técnicas de muestreo aleatorio, como el muestreo simple, el muestreo estratificado, el muestreo sistemático y el muestreo por conglomerados. Cada una de estas metodologías se adapta a los objetivos específicos del estudio, así como a las circunstancias y características particulares de la población, garantizando de esta manera que las muestras obtenidas sean verdaderamente representativas.

No obstante, en la práctica, la hipótesis de un muestreo aleatorio suele quedar lejos de cumplirse al lidiar con datos del mundo real. Un ejemplo ilustrativo son los registros de la temperatura diaria. En estos registros, los días calurosos tienden a agruparse, lo que significa que los valores elevados tienden a seguir a otros valores elevados. A este fenómeno se le denomina autocorrelación, y por ende, estos datos no pueden considerarse como el resultado de extracciones aleatorias. La validez de la hipótesis de muestreo aleatorio desempeña un papel fundamental tanto en el análisis como en el diseño de experimentos científicos o en el ámbito del control de la calidad.

La importancia de la aleatoriedad se destaca de manera clara en situaciones cotidianas. Por ejemplo, al seleccionar una muestra de ladrillos de un palet, si optamos por los que se encuentran en la parte superior, podríamos introducir un sesgo en nuestros resultados. Es lamentable que en muchos trabajos estadísticos, la hipótesis de muestreo aleatorio se trate como si fuera una característica inherente de los datos naturales. En realidad, cuando trabajamos con datos reales, la aleatoriedad no es una propiedad en la que podamos confiar de manera absoluta. Sin embargo, con las precauciones adecuadas en el diseño experimental o en la toma de muestras de un control estadístico de la calidad, esta suposición puede seguir siendo relevante y útil.

Os dejo a continuación un vídeo explicativo, que espero os sea de interés.

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Analogía física y conceptos fundamentales de la metaheurística “Simulated Annealing”

Figura 1. Proceso de recocido del acero. https://www.win-therm.com.my/what-is-annealing-heat-treatment-process-annealing/

En un artículo anterior describimos la metaheurística conocida como “Recocido simulado” o “Cristalización simulada”, que en inglés se conoce como “Simulated Annealing”. Para los que no estéis familiarizados con la optimización, os dejo en este enlace una descripción de lo que son las metaheurísticas.

En la década de 1980, Kirkpatrick et al. (1983), mientras trabajaban en el diseño de circuitos electrónicos, y de manera independiente, Cerny (1985), investigando el problema del TSP (Traveling Salesman Problem), consideraron la aplicación del algoritmo de Metrópolis en algunos de los desafíos de optimización combinatoria que surgen en este tipo de diseño. Para lograrlo, creyeron que era posible establecer una analogía entre los parámetros presentes en la simulación termodinámica y aquellos que se encuentran en los métodos de optimización local. En la Figura 2 se puede ver dicha analogía.

Figura 2. Analogía entre la termodinámica y la optimización (Díaz *et al*., 1996)

Como se puede observar, en el ámbito de la optimización, el concepto físico de temperatura no tiene un significado literal, sino que debe ser considerado como un parámetro, T, que necesita ser ajustado. De esta manera, podemos encontrar similitudes entre los procesos que tienen lugar cuando las moléculas de una sustancia se distribuyen en diferentes niveles energéticos en busca de un equilibrio a una temperatura específica y los procesos de minimización en la optimización local (o, en el caso de maximización, de manera similar).

En el primer caso, con una temperatura fija, la distribución de las partículas sigue la distribución de Boltzmann. Por lo tanto, cuando una molécula se desplaza, su movimiento será aceptado en la simulación si esto resulta en una disminución de la energía, o con una probabilidad proporcional al factor de Boltzmann si no es así. En el contexto de la optimización, al fijar el parámetro T, introducimos una perturbación y aceptamos directamente la nueva solución si su costo disminuye, o bien con una probabilidad proporcional al “factor de Boltzmann” en caso contrario.

La clave del recocido simulado es su estrategia heurística de búsqueda local. La elección del nuevo elemento del entorno, N(s), se hace de manera aleatoria, lo que puede llevar a quedar atrapado en óptimos locales. Para evitar esto, el recocido simulado permite, con una probabilidad decreciente a medida que nos acercamos a la solución óptima, el movimiento hacia soluciones peores. Al analizar el factor de Boltzmann en función de la temperatura, observamos que a medida que esta disminuye, la probabilidad de aceptar una solución peor disminuye rápidamente.

Figura 3. Valor del factor de Boltzmann en función de la temperatura y de δ (Díaz *et al*., 1996)

En consecuencia, la estrategia a seguir en el recocido simulado implica comenzar con una temperatura alta. Esto permite la posibilidad de aceptar soluciones peores en las primeras etapas, cuando estamos a gran distancia del óptimo global. A medida que se avanza hacia el óptimo global, se reducirá gradualmente la temperatura, disminuyendo así la probabilidad de aceptar soluciones peores. El nombre de este algoritmo proviene del proceso metalúrgico de “recocido” utilizado, por ejemplo, para eliminar las tensiones internas en el acero laminado en frío. En este proceso, el material se somete a un calentamiento rápido y luego se enfría de manera lenta y controlada durante horas.

A continuación os dejo un nomograma, elaborado junto con el profesor Pedro Martínez Pagán, para calcular la probabilidad en función de la temperatura y de δ. Aquí también resulta sencillo comprobar cómo varía dicha probabilidad en función de los valores anteriores.

Os dejo también un vídeo explicativo:

Referencias

CERNY, V. (1985). Thermodynamical approach to the traveling salesman problem: an efficient simulated algorithm. Journal of Optimization Theory and Applications, 45: 41-51.

DÍAZ, A. et al. (1996). Optimización heurística y redes neuronales en dirección de operaciones e ingeniería. Editorial Paraninfo, Madrid, 235 pp.

KIRKPATRICHK, S.; GELATT, C.D.; VECCHI, M.P. (1983). Optimization by simulated annealing. Science, 220(4598): 671-680.

LUNDY, M.; MEES, A. (1986). Convergence of an Annealing Algorithm. Mathematical programming, 34:111-124.

METROPOLIS, N.; ROSENBLUTH, A.W.; ROSENBLUTH, M.N.; TELLER, A.H.; TELER, E. (1953). Equation of State Calculation by Fast Computing Machines. Journal of Chemical Physics, 21:1087-1092.

GONZÁLEZ-VIDOSA-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; CARRERA, M.; PEREA, C.; PAYÁ-ZAFORTEZA, I. (2008) Optimization of Reinforced Concrete Structures by Simulated Annealing. TAN, C.M. (ed): Simulated Annealing. I-Tech Education and Publishing, Vienna, pp. 307-320. (link)

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Conferencia invitada en el VIII Congreso Científico Internacional INPIN 2023

Tengo el placer de anunciar la conferencia a la que he sido invitado y que realizaré el jueves 5 de octubre de 2023 a las 11:00 am de Ecuador (18:00 pm, en España peninsular). El título de la ponencia es “Técnicas innovadoras para reducir costes y mejorar la sostenibilidad en la construcción”. Os paso la información que se ofrece sobre el congreso.

La Universidad Laica VICENTE ROCAFUERTE de Guayaquil (Ecuador) se complace en anunciar la apertura de la convocatoria para el VIII Congreso Científico Internacional INPIN 2023, que se llevará a cabo bajo el lema “La ciencia y la innovación tecnológica en pro del desarrollo social sostenible”. Este evento, organizado por el Departamento de Investigación Científica, Tecnológica e Innovación, extiende una cordial invitación a todos los investigadores interesados a participar y compartir sus trabajos en este relevante encuentro académico de alcance global.

El congreso se llevará a cabo en un formato híbrido durante los días 4 al 6 de octubre de 2023, y congregará a una diversidad de participantes, incluyendo investigadores, docentes, autoridades académicas, así como estudiantes de pregrado y posgrado, todos con un interés compartido en explorar y debatir diversas perspectivas en torno a la investigación para la innovación.

Este destacado evento académico proporcionará una plataforma propicia para el intercambio de experiencias y la colaboración entre especialistas, docentes, investigadores y estudiantes que participan en diversas modalidades de trabajo científico. Su principal objetivo es contribuir al desarrollo social, económico y productivo de la sociedad ecuatoriana y global mediante el fortalecimiento del conocimiento científico, la tecnología, la innovación y el espíritu emprendedor.

El congreso comprenderá la realización del VI Seminario Internacional de Ciencias Sociales y Derecho, el VI Seminario Internacional de Administración, Competitividad Global y Emprendimientos Inclusivos, el V Simposio Internacional de Ingeniería Civil, Tecnología y Arquitectura, y el V Encuentro Internacional de Educación y Atención a la Diversidad.

Los temas clave que serán abordados incluyen la formación integral, la atención a la diversidad y la educación inclusiva, la sociedad civil, los derechos humanos y la gestión de la comunicación, el territorio, el medio ambiente y los materiales innovadores para la construcción, así como el desarrollo estratégico empresarial y los emprendimientos sostenibles.

La modalidad de participación en el congreso abarca la presentación de ponencias que emanen de investigaciones, experiencias docentes, ensayos, artículos de revisión y pósteres científicos. Cada autor podrá participar con un máximo de tres trabajos.

La fecha límite para la recepción de Full Papers es el 28 de julio de 2023, y las notificaciones de aceptación se enviarán entre el 28 de agosto y el 1 de septiembre de 2023. Las inscripciones permanecerán abiertas hasta el 29 de septiembre de 2023.

Los participantes del evento serán reconocidos con un certificado de participación en un evento de reconocimiento internacional en el ámbito científico (VIII Edición del evento INPIN), con una duración de 48 horas. Además, recibirán un certificado de participación digital por 48 horas, un certificado de publicación en las memorias del evento en formato digital, y tendrán la oportunidad de participar en un curso previo al congreso de 48 horas, con su correspondiente certificado.

Los trabajos aceptados, que cumplan con las normas establecidas y sean aprobados por el Comité Científico, podrán ser publicados en su totalidad en las memorias del evento (Proceedings), que contarán con un ISBN en su versión digital.

Os paso también el tríptico del congreso.

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Simposio sobre optimización, metaheurísticas y algoritmos evolutivos aplicados a la ingeniería civil

En el marco del próximo Congreso de Métodos Numéricos en Ingeniería CMN, que se desarrollará del 12 al 14 de septiembre de 2024 en la Universidad de Aveiro (Portugal), tengo el placer de anunciar la organización de un simposio sobre optimización, metaheurísticas y algoritmos evolutivos aplicados a la ingeniería civil. Dicho evento lo organizamos en colaboración con los profesores David Greiner y Diogo Ribeiro.

El principal objetivo de este simposio es congregar a investigadores y estimular el interés por la presentación de trabajos que aborden nuevas perspectivas en el ámbito de la optimización, las metaheurísticas y los algoritmos evolutivos en las disciplinas de ingeniería computacional y civil. Las comunicaciones deben centrarse en metaheurísticas, algoritmos evolutivos y otras técnicas de optimización aplicadas a la resolución de problemas de diseño óptimo en los campos de la ingeniería computacional y civil, así como en temas relacionados.

Los algoritmos evolutivos constituyen un área de investigación interdisciplinaria que abarca diversos paradigmas inspirados en el principio darwiniano de la evolución. En la fase actual de investigación, se consideran, entre otros, los siguientes paradigmas: Algoritmos Genéticos, Programación Genética, Estrategias Evolutivas, Evolución Diferencial, etc., además de otros enfoques de metaheurísticas como la Optimización por Enjambre de Partículas.

Se extiende una cordial bienvenida a las aplicaciones de estos métodos de optimización y otros en el ámbito de la ingeniería computacional y civil, tanto para resolver problemas de optimización de objetivo único como de objetivo múltiple. Los temas que se abordarán, sin limitarse a ellos, incluyen en el ámbito de la ingeniería civil aspectos relacionados con el diseño estructural, como estructuras de hormigón y/o acero, geotecnia, acústica, hidráulica e infraestructura. En el ámbito de la ingeniería computacional, los temas relacionados incluyen ingeniería mecánica y aeronáutica, energías renovables y confiabilidad, entre otros.

Se alienta la exploración de aspectos de desarrollo tales como la modelización de sustitución, la paralelización, la hibridación y la realización de comparaciones de rendimiento entre distintos métodos, entre otros.

Os paso, a continuación, la propuesta del simposio.

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Nomograma para la estimación del plazo de descimbrado según el Código Estructural

Figura 1. Desencofrado parcial de un muro de hormigón armado. Imagen: V. Yepes (2023)

En un artículo anterior ya se habló del cimbrado, recimbrado, clareado y descimbrado de plantas consecutivas de un edificio. Allí se recogieron recomendaciones para estimar el plazo de descimbrado de una estructura de hormigón.

El plazo mínimo de descimbrado depende de la evolución de la resistencia, del módulo de deformación, de las condiciones de curado, de las características de la estructura y de la relación entre la carga muerta y la carga actuante en el momento del descimbrado. Esta operación comienza quitando los puntales de las zonas más deformables del forjado (extremo de los voladizos y centros de vano) para continuar hacia los apoyos. Esto se hace para no cargar más de lo previsto y que se deforme el forjado de forma brusca.

Los comentarios al artículo 53.2 del Código Estructural proponen determinar el plazo de descimbrado utilizando la siguiente expresión, basada en el concepto de madurez del hormigón (edad equivalente entre dos hormigones dependiente del tiempo y de la temperatura). Esta fórmula solo se aplica a elementos de hormigón armado fabricados con cementos Portland sin adiciones, suponiendo que el endurecimiento se haya realizado en condiciones ordinarias:

donde:

Q es la diferencia entre la carga que actúa en situación de proyecto y la carga que actúa en una determinada fase constructiva

G es la carga que actúa en una determinada fase de construcción (en el momento de descimbrar), incluido el peso propio y la carga transmitida procedente de forjados cimbrados sobre el elemento a estudiar

T es la temperatura media en °C de las máximas y mínimas diarias durante los j días

J es el número de días desde el hormigonado hasta el descimbrado

Esta fórmula ha estado presente en las ediciones de la norma española desde 1973. Ofrece un ajuste que, si bien prioriza la seguridad, proporciona valores adecuadamente precisos. Además, considera tanto la influencia de la temperatura como la relación entre las cargas. De hecho, representa una simplificación de un enfoque más amplio que se encuentra en la Instrucción HA 61.

Si analizamos la fórmula a una temperatura de 20 °C y consideramos la carga total como la que actúa al descimbrar, obtendremos un valor de 28 días. Conforme aumenta la relación entre la carga que actuará posteriormente y la carga que actuará al descimbrar, la fórmula arroja edades de descimbrado cada vez menores, llegando incluso a valores asintóticos. En consecuencia, esta fórmula produce valores que, si bien pueden inclinarse hacia la seguridad, no generan grandes contradicciones. En la Figura 2 se representa el criterio del Código Estructural para los plazos de descimbrado.

Figura 2. Criterio del Código Estructural de descimbrado

Por ejemplo, supongamos que se quiere estimar el plazo de descimbrado de una estructura atendiendo al método sugerido en los comentarios del artículo 53.2 del Código Estructural. Para ello se considera que se ha empleado en la fabricación del hormigón un cemento Portland y el endurecimiento se ha realizado en condiciones ordinarias. Se supone que la carga que actúa en el momento de descimbrar (incluido el peso propio) es de 45 kN y que la carga total que actuará posteriormente es de 65 kN. Suponemos una temperatura media hasta el descimbrado de 18 °C. En este caso, Q = 65-45 = 20 kN; G = 45 kN. El plazo es j = 15,13 días. Por tanto, se podría descimbrar a los 16 días del hormigonado.

Ahora os presentamos un nomograma elaborado junto con el profesor Pedro Martínez-Pagán. Este recurso puede ser valioso para calcular rápidamente el tiempo de descimbrado en función de la temperatura y la relación Q/G. Por ejemplo, de un vistazo se puede determinar el tiempo necesario para el descimbrado en invierno, a 5 °C.

Referencias:

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

DÍAZ-LOZANO, J. (2008). Criterios técnicos para el descimbrado de estructuras de hormigón. Tesis doctoral. Departamento de ingeniería civil: construcción. Universidad Politécnica de Madrid.

GASCH, I. (2012). Estudio de la evolución de cargas en forjados y estructuras auxiliares de apuntalamiento durante la construcción de edificios de hormigón in situ mediante procesos de cimbrado, clareado y descimbrado de plantas sucesivas. Tesis doctoral. Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil. Universitat Politècnica de València.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, 189 pp.

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Puente internacional de Tui

El puente internacional de Tui, que se extiende sobre las aguas del río Miño, enlaza las poblaciones de Valença y Tuy, ubicadas en la frontera entre Portugal y España. Una de las características que lo distingue es su capacidad para atender el tráfico vehicular, facilitar la circulación ferroviaria y permitir el paso de peatones. Este atributo, poco frecuente en la época de su construcción, enfatiza su singularidad. Más allá de su funcionalidad, el puente cumple el papel de unificador entre dos ciudades que a lo largo de la historia han estado inmersas en disputas militares y estratégicas, principalmente debido a su separación por el cauce del río Miño.

Este puente se distingue por su diseño de estructura metálica en forma de celosía, tomando la apariencia de un cajón que se asienta sobre pilares de piedra robustos. Durante su construcción, se empleó el método de lanzar secciones metálicas previamente fabricadas en los accesos, apoyándolas temporalmente mientras sobresalían en voladizo sobre el río.

La estructura en sí está compuesta por una celosía metálica que consta de cinco vanos biapoyados. Los extremos tienen una longitud de 61,5 m cada uno, mientras que los tres vanos centrales miden 69 m. En el nivel inferior de esta celosía se encuentra el tablero para el tráfico vehicular, junto con una pasarela adicional destinada a peatones. Por otro lado, en la plataforma superior se aloja la vía férrea.

Aspecto de la sección del puente internacional de Tui. https://www.turismo.gal/recurso/-/detalle/19531/ponte-internacional-de-tui?langId=es_ES&tp=9&ctre=42

La disposición de los elementos se vio influenciada por la necesidad de mantener un espacio adecuado para el ferrocarril, así como por las emisiones de humo generadas por las locomotoras. Estas limitaciones jugaron un papel decisivo en la configuración definitiva de la estructura.

A pesar de los rumores que atribuyen el diseño del puente a Gustave Eiffel o a uno de sus discípulos, la verdad es que fue concebido por el ingeniero y diputado riojano Pelayo Mancebo y Ágreda. El origen del proyecto se remonta a junio de 1879 y probablemente contó con la asesoría de Eusebio Page, quien ocupaba el cargo de Jefe de la Comisión de Estudios de los Ferrocarriles Internacionales.

La construcción del puente se licitó en 1881, siendo adjudicada a la empresa belga “Braine le Comte” por 205.766.000 reales. Esta selección se dio en medio de una competencia que contó con otras siete propuestas, sobresaliendo en particular la presentada por el estudio de Eiffel. El coste de esta obra fue compartido por España y Portugal. La empresa belga introdujo algunas modificaciones al diseño original del proyecto, resaltando la elección de cambiar los pilares metálicos por pilares de piedra.

En términos de ingeniería, los primeros encargados de la obra fueron Eugenio y Ernesto Rolín, seguidos por Augusto Cazaux, quien ya había participado en la construcción de estructuras como el Viaducto de Madrid, así como en los viaductos de Redondela, Zaragoza y Santarém.

La construcción de esta magnífica obra se extendió a lo largo de 34 meses, desde noviembre de 1881 hasta octubre de 1884, y demandó la utilización de un total de 1.504 toneladas de hierro. Las piedras empleadas en la construcción de la sillería fueron extraídas de Lanhelas, Portugal. En enero de 1885, se llevaron a cabo pruebas de carga, utilizando locomotoras con un peso de hasta 68 toneladas, en concordancia con la normativa francesa.

Desde entonces, el puente ha requerido únicamente una intervención de reparación, que tuvo lugar en 1975 bajo la dirección del ingeniero portugués Edgar Cardoso. Esta actuación se centró en abordar una inclinación anormal que se había manifestado en la estructura.

La ceremonia oficial de inauguración del Puente Internacional se realizó el 25 de marzo de 1886, transcurriendo alrededor de un año y medio desde su entrada en funcionamiento. Este evento marcó un hito al sustituir las barcazas que hasta entonces habían servido como el vínculo de comunicación entre ambas ciudades.

Desde la inauguración del nuevo Puente Internacional en 1995, que se destaca por su modernidad y amplitud, se ha implementado la restricción del paso de vehículos pesados sobre la antigua estructura. Incluso para vehículos livianos, se desaconseja su uso, recomendándose las rutas de la autopista A-55 en España y la A3 en Portugal.

Os paso algún vídeo donde se pueden ver detalles del puente. Espero que os gusten.

Mejora de la evaluación de la sostenibilidad de puentes en entornos agresivos mediante la decisión grupal multicriterio

Acaban de publicarnos en DYNA, revista indexada en el JCR, un artículo sobre la mejora de la evaluación de la sostenibilidad de puentes en entornos agresivos mediante la decisión grupal multicriterio. Aborda el desafío de combinar las dimensiones económica, ambiental y social en un único indicador holístico para la toma de decisiones en el diseño de infraestructuras. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El artículo contribuye al campo de la evaluación de la sostenibilidad de los puentes en entornos agresivos mediante la aplicación de técnicas de toma de decisiones grupales en el ámbito de los criterios múltiples. Aborda el desafío de combinar las dimensiones económica, ambiental y social en un único indicador holístico para la toma de decisiones en el diseño de infraestructuras.
El estudio evalúa cinco alternativas de diseño diferentes para un puente de hormigón expuesto a un entorno costero utilizando cuatro técnicas de toma de decisiones (ANP, TOPSIS, COPRAS y VIKOR). Los resultados indican que los hormigones que contienen pequeñas cantidades de humo de sílice funcionan mejor a lo largo de su ciclo de vida que otras soluciones que suelen aumentar la durabilidad.
La investigación contribuye al desarrollo de herramientas y métodos para evaluar la sostenibilidad de las infraestructuras y guiar las futuras acciones de diseño en diversas estructuras. Se alinea con el enfoque en promover las iniciativas de economía circular y el cumplimiento de los requisitos ambientales y sociales específicos en las licitaciones de proyectos públicos

Abstract:

The construction industry is increasingly recognized as critical in achieving Sustainable Development Goals. Construction activities and infrastructure have both beneficial and non-beneficial impacts, making infrastructure design a focal point of current research investigating how best to contribute to sustainability as society demands. Although methods exist to assess infrastructures’ economic, environmental, and social life cycle, the challenge remains in combining these dimensions into a single holistic indicator to facilitate decision-making. This study applies four decision-making techniques (ANP, TOPSIS, COPRAS, and VIKOR) to evaluate five different design alternatives for a concrete bridge exposed to a coastal environment. The results indicate that concretes containing even small amounts of silica fume perform better over their life cycle than other solutions usually considered to increase durability, such as water/cement ratio reduction or concrete cover increase.

Keywords:

Sustainable design, bridges, life cycle assessment, Analytic Network Process, TOPSIS, VIKOR, COPRAS, Multi-criteria decision-making

Reference:

NAVARRO, I.J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2023). Enhancing sustainability assessment of bridges in aggressive environments through multi-criteria group decision-making. DYNA, 98(5):477-483. DOI:10.6036/10816

Os paso el artículo en abierto, tanto en inglés como en español.

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