Año: 2014

Influencia del empleo de vigas planas en edificación

¿Resulta razonable el uso masivo de las vigas planas en las estructuras de edificación? Si lo que se pretende es no condicionar el compartimentado interior en una vivienda, esta solución puede ser acertada. Pero en un artículo que publicamos en la revista Hormigón y Acero en el año 2008, quisimos comprobar cómo afectaba al coste este tipo de estructuras. El artículo completo se puede descargar en abierto en la siguiente dirección: http://e-ache.com/modules/hormigonyacero/hormigonyacero.php?revista=1541.

Creo que algunas de las conclusiones a las que llegamos son realmente interesantes, como el incremento más que significativo de coste de este tipo de estructuras respecto a las vigas descolgadas.

PAYÁ, I.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V. (2008). Influencia del empleo de vigas planas y del tipo de hormigón en el diseño óptimo de pórticos de edificación. Hormigón y Acero, 248(59):43-52.

RESUMEN

Este artículo utiliza la cristalización simulada para el diseño de pórticos de edificación de hormigón armado optimizados económicamente. Se analiza la influencia del uso de hormigones de distinta resistencia característica a compresión, del empleo de vigas planas o descolgadas y de la agrupación de variables para simplificar la ejecución de la estructura. Para ello, se optimizan pórticos de 2 vanos de 5 m de luz y de 8 plantas con una altura por planta de 3 m. El número de variables de diseño de estos problemas varía entre 101 y 153. El trabajo concluye que el empleo de un solo tipo de hormigón HA-25 para toda la estructura incrementa su coste únicamente un 3.02%. Si además se agrupan variables, para facilitar la constructibilidad, existe un incremento adicional del 0.52%, lo cual es poco significativo. Sin embargo, el empleo de vigas planas encarece el coste en un 41.69% respecto al caso de vigas descolgadas, cuando el hormigón empleado es HA-25.

SUMMARY

This paper uses the Simulated Annealing algorithm for the design of economically optimized reinforced concrete frames commonly used in building construction. The influence of the following factors is analyzed: a) the concrete compressive strength, b) the beams depth (same as the one of the floor slabs or higher) and c) the grouping of some of the design variables. The structures studied are two bays and eight floors frames, being the span length of 5 m. and the columns height of 3 m. The number of design variables of these problems varies between 101 and 153. Results show that the use of a single concrete grade (25 MPa) in the structure increases its cost only by 3.02%. If, besides some variables are grouped in order to increase the frame constructability, the optimized structure is only 0.52% more expensive. However, if, additionally, beams of the same depth as the floor slabs are used, the cost of the optimized structure increases by 41.69%.

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Perforación con coronas

La perforación con corona es el método de sondeo más difundido en el ámbito de la ingeniería civil, siendo imprescindible cuando se trata de extraer un testigo continuo en formaciones rocosas.

La zona de corte consta de la matriz, que es una aleación de distintas características según el terreno a perforar y en la que se insertan los diamantes, y de un cuerpo principal, que da soporte a la matriz y sirve de unión por roscado al varillaje. Si hay necesidad de extraer testigos, la matriz debe ser hueca (de corte anular) y en el caso contrario, maciza o ciega.

La función de la corona es fragmentar la roca hasta dejarla en condiciones de ser extraída a la superficie. La eficacia de esta función, su precio y la duración (que dependerá del desgaste) son los tres aspectos básicos en su elección. Según la dureza y abrasividad del terreno, la corona puede ser de widia o de diamantes.

Las coronas de widia son apropiadas para perforar rocas blandas o de dureza media. Están compuestas por prismas octogonales de unos 15 mm de longitud, insertados en las zonas más sobresalientes del perfil que forma el perímetro de la corona. La widia (aglomerado de carburo de wolframio, tungsteno, molibdeno, cobalto y otros metales) es mucho más resistente y menos sensible a la abrasión que los aceros especiales, pero su costo es bastante más elevado, aunque menor que el del diamante.

Las coronas de diamante se emplean en rocas muy duras y abrasivas, donde el rápido desgaste de las coronas de widia no compensaría la economía obtenida en su compra.

Por la forma de fabricación y distribución de los diamantes, estas coronas puedes ser de inserción o de concreción.

  • En las coronas de inserción los diamantes están incrustados sobre la superficie de la corona de la que sobresalen en forma de casquete. El tamaño de los diamantes es en estos casos de 10-80 p.p.q. (piedras por quilate: 1 quilate = 0,2 gramos).
  • En las coronas de concreción, los diamantes son de bastante menor tamaño (80-1000 p.p.q.), están mezclados y distribuidos regularmente por la matriz.
Coronas de diamantes de inserción

Al cabo de cierto tiempo de utilización, la corona no proporciona ya un avance aceptable, por lo que es necesario su recambio. Ese momento puede medirse aproximadamente, cuando con la máxima carga sobre la corona, el avance es inferior a unos 2 cm/min. El intentar en estos casos mantener el rendimiento aumentando la carga podría provocar la fractura de algún diamante o de la matriz.

Os dejo unos vídeos sobre el tema.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 89 pp.

Gestión de playas encajadas de uso intensivo

YEPES, V.; MEDINA, J.R. (2007). Gestión de playas encajadas de uso intensivo. Libro de Resúmenes de las IX Jornadas Españolas de Ingeniería de Costas y Puertos, pp. 175-176. San Sebastián, 29-30 de mayo.

INTRODUCCIÓN

La zona costera soporta actualmente una gran parte de la actividad turística española dependiendo su futuro de la explotación sostenible de sus recursos naturales, económicos y culturales. La sociedad del ocio actual genera una presión de usos de, concentrada en los periodos estivales, genera impactos ambientales significativos. Además, la erosión costera supone una amenaza para el turismo, de ahí el interés por la alimentación artificial de las playas (ver Obiol, 2003) frente al uso de técnicas duras de protección de costas. En particular, la arena de las playas y el espacio litoral son dos recursos naturales críticos para la pervivencia económica y medioambiental de las regiones costeras (ver Yepes y Medina, 2005). Todo ello justifica la necesidad de conciliar la funcionalidad de estos espacios, frecuentados de forma masiva en algunos lugares, con los problemas de conservación y estabilidad de la ribera del mar a corto y largo plazo.

Diversas aproximaciones metodológicas han caracterizado las playas mediante la evaluación de factores como el clima, la calidad y la temperatura del agua, la arena, la flora y la fauna, los accesos, los vertidos residuales, etc. (ver Morgan, 1999), mientras que otros trabajos como el de Mas y Blázquez (2005) determinan la calidad en el uso de las playas en función de parámetros de sostenibilidad asociados. La demanda progresiva en el uso de estos espacios amplifica las dificultades en su gestión, de forma que se hace imprescindible incluir la percepción de los usuarios y su interacción con la playa como factores clave en su planificación. Todo ello apunta hacia un enfoque sistémico en la forma de entender y gestionar las playas.

En efecto, las playas conforman un sistema multidimensional imbricado dentro de otro más amplio formado por la zona costera que incluye otros subsistemas que interactúan entre sí (ver James, 2000): el físico-natural, el socio-cultural y el de gestión; la falta de simbiosis entre cada uno de ellos afecta negativamente en el resto. Así, por ejemplo, la satisfacción de los usuarios está relacionada con la anchura óptima de la playa (ver Valdemoro y Jiménez, 2006), pero ésta raramente se considera en la gestión turística. El enfoque sistémico permite justificar la Gestión Integrada del Litoral como herramienta para acomodar el incremento de la presión antrópica (ver Barragán, 2006). Sólo bajo este prisma debería entenderse la gestión turística de las playas.

Frente a la falta de regulación específica, los instrumentos de gestión voluntarios y aquellos otros basados en la demanda del mercado pueden ser cada vez más relevantes como impulsores del cambio necesario para lograr beneficios económicos, ambientales y sociales. Así, ante un escenario donde la gestión turística de las playas españolas era inexistente o francamente mejorable, Yepes et al. (1999) propusieron la adopción voluntaria de sistemas de aseguramiento de la gestión de la calidad y del medio ambiente. El apoyo decidido de distintas administraciones públicas a favor de la implantación y certificación de sistemas de aseguramiento de la calidad ha supuesto un punto de inflexión en el escenario anteriormente mencionado.

En este contexto, las playas encajadas de uso intensivo se caracterizan por la carencia de aportes y pérdidas naturales significativas de sedimentos, presentando cierta estabilidad a largo plazo que sólo se ve perturbada a corto plazo por basculamientos naturales originados por los temporales y por las extracciones artificiales. En general suelen ser playas relativamente estables, encajadas entre promontorios que sufren periódicamente desplazamientos extraordinarios de arena dentro de la misma playa que no perjudican su estabilidad a largo plazo, pero que pueden afectar a los usuarios de una zona específica al reducirse la anchura de playa por debajo de cierto nivel crítico o propiciar el afloramiento de sustratos rocosos. La Figura 1 muestra un esquema de usos de la playa mediterránea típica donde sólo son útiles unos 35 metros de anchura desde la orilla, pues las elevadas temperaturas que alcanza la arena superficial a mayor distancia retraen a los bañistas; por otro lado, los 10 metros próximos a la orilla es una franja de alcance de las olas usada para pasear. En estas playas sólo existe una banda útil para el descanso de unos 25 metros de anchura que condiciona su capacidad de carga turística.

Usos de la playa
Figura 1. Esquema de usos de la playa mediterránea típica

 

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33 medidas para conseguir la excelencia en una playa de uso público

Playa de San Lorenzo. Gijón, Asturias.
Playa de San Lorenzo. Gijón, Asturias. Imagen: (c) V. Yepes

Seguimos con los posts relacionados con el turismo y las playas. 33 es un número mágico por muchos motivos, y hemos querido recoger aquí 33 criterios exigibles a una playa de uso público que pretenda ser excelente, aunque seguro que existen más criterios o ideas que se nos quedan en el tintero. Resulta evidente que estos criterios sólo se aplicarían a las playas turísticas de uso masivo, soportes de la actividad turística.

Es muy importante dejar claro que una playa es un sistema de tal relevancia respecto a la biodiversidad que, cualquier medida para preservar las playas naturales siempre será necesaria y prioritaria. Aquí hablamos, por tanto, de las playas ya antropizadas, dejando abierto el debate para los criterios necesarios en la preservación de playas dentro de espacios naturales protegidos.

La Caleta, Cádiz
La Caleta, Cádiz. Imagen: (c) V. Yepes

A continuación se relacionan, a modo de ejemplo y sin pretender ser exhaustivos, una batería de características que, en las playas turísticas de carácter masivo, constituyen elementos que proporcionan calidad de servicio a los usuarios.

  1. Cumplimiento estricto de toda la legalidad vigente, especialmente en lo relativo a la calidad de las aguas de baño, ocupaciones ilegales del dominio público y seguridad de los usuarios. Continue reading «33 medidas para conseguir la excelencia en una playa de uso público» →

Reflexiones sobre el 6º Foro PTEC de debate

PTECEl pasado 10 de junio de 2014 se celebró en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia el 6º Foro PTEC de debate bajo el título «La I+D+i en la mejora de los procesos de construcción». Es el momento de realizar algunas reflexiones sobre este evento que, desde mi punto de vista, acabó siendo un éxito tanto en asistencia como en contenidos desarrollados. Además, este foro tiene un sentido especial para mí, siendo profesor de la asignatura «Procedimientos de Construcción» de los grados de ingeniería civil y de obras públicas, además de la asignatura «Gestión de la innovación en el sector de la construcción», en el Máster Universitario en Planificación y Gestión en la Ingeniería Civil». Esperamos que nuestra Universitat Politècnica de València sea en breve miembro activo del PTEC.

Para aquellos de vosotros interesados en la Plataforma Tecnológica Española de Construcción, os remito a su página web: http://www.plataformaptec.com/

PTEC 3
Inauguración del Foro por parte de las autoridades

Lo primero que me gustaría resaltar es la pertinencia del tema elegido. Los procedimientos constructivos forman la piedra angular de la innovación tanto en las empresas constructoras como en todas aquellas otras que les sirven de apoyo tecnológico. Es por ello que el Grupo de Trabajo específico PTEC sobre Procesos de Construcción presenta un valor añadido indudable. Dicho grupo está coordinado por la empresa CYPE Ingenieros, el Instituto Tecnológico de Aragón ITA y la Universidad Politécnica de Madrid. Dentro del Foro presentaron dos trabajos, uno relacionado con la construcción de túneles y otro sobre la rehabilitación de envolventes de edificios. A este respecto me gustaría apuntar que son dos buenas iniciativas, aunque existe un campo muy amplio donde poder avanzar y donde se hace necesaria la participación de más empresas, universidades y centros de investigación.

Alguna de las notas que tomé en las jornadas no tienen desperdicio (algunas me preocupan especialmente):

  • La innovación no es suficiente para ser competitivo. No debe ser un objetivo en sí mismo.
  • El sector de la construcción no es un objetivo prioritario en los planes autonómicos que financian la innovación. Los sectores clave son otros: turismo, salud, productos innovadores (donde la cerámica tiene algo de cancha), la industria del motor, el calzado…
  • Los objetivos del PTEC se centran en la internacionalización, el impulso de la innovación y la mejora de la imagen del sector de la construcción.
  • Opinión de que el sector de la construcción, un sector maduro, no necesita I+D+i, sino inversión.

 

 

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Visita de las instalaciones del ICITECH

El programa seguido fue el siguiente:

Sesión de apertura

 Presidencia:

  • Isabel Bonig. Consellera de Infraestructuras, Territorio y Medio Ambiente de la Generalitat Valenciana
  • Francisco J. Mora. Rector de la Universidad Politécnica de Valencia
  • Juan Lazcano. Presidente del Patronato Fundación PTEC y Presidente de la Confederación Nacional de la Construcción CNC

 Coordinación: Jesús Rodríguez. Director Gerente de la PTEC

 Ponencias:

  • Competitividad e Innovación: La I+D+I en la estrategia de política industrial (Epi 2020, Ris3 CV y Estrategia H2020). José Monzonís, Secretario Autonómico de Industria y Energía, Consellería de Economía, Industria, Turismo y Empleo de la Generalitat Valenciana.
  • Oportunidades para la I+D+i sobre procesos de construcción en el programa I+D+i europeo Horizonte 2020. Rikardo Bueno. Tecnalia.

 1ª mesa redonda “La mejora de los procesos de construcción mediante la innovación en maquinaria y equipos auxiliares”

 Presidencia: Miguel Ángel García Muro. Director General de Investigación e Innovación, Departamento de Industria e Innovación del Gobierno de Aragón.

Coordinación: Benjamín Bentura. ANMPOYC (Asociación de fabricantes exportadores de maquinaria de construcción, obra pública y minería)

Ponencias:

  • Trabajos de la PTEC en la mejora de los procesos de construcción mediante la aplicación de la maquinaria y los equipos auxiliares en la excavación de túneles y en la rehabilitación de la envolvente de los edificios. Carlos Millán (Instituto Tecnológico de Aragón ITA) y Jose Luis Alapont. (Instituto de Restauración del Patrimonio IRP-UPV).
  • Innovación en máquinas de proyección de hormigón para construcciones subterráneas. Ignacio Martínez de Osaba. Putzmeister.
  • Nuevas soluciones en medios auxiliares para la rehabilitación de envolventes de edificios. Mikel Martínez. Ulma Construcción
  • Sistemas innovadores de encofrado y armado para la mejora del proceso de ejecución de elementos complejos de hormigón. Carlos Bárcena. Dragados.
  • Mejoras en los procesos de construcción con mezclas bituminosas. Jesús Felipo. Pavasal

2ª Mesa redonda “La mejora de los procesos de construcción mediante el uso innovador de las tecnologías de la información y comunicación”.

Presidencia: José Vicente Dómine, Director General de Obras Públicas, Proyectos urbanos y Vivienda, Consellería de Infraestructuras, Territorio y Medio Ambiente de la Generalitat Valenciana

Coordinación: Benjamín González. CYPE ingenieros

Ponencias:

  1. El papel de las nuevas tecnologías TIC en la industria. Clara Pezuela. ATOS/Planetic
  2. Las nuevas tecnologías aplicadas a los procesos de construcción. Nuevas tecnologías en seguridad y prevención de riesgos laborales (proyecto FHT). Lisardo M. Fort. CYES.
  3. Nuevos sistemas de prevención colectiva inteligente en entornos dinámicos de infraestructuras lineales(Proyecto Precoil). Octavio Nieto-Taladriz. UPM
  4. Building Information Model (BIM) en el sector de la construcción: BIM, una metodología que revoluciona la forma de hacer los proyectos de construcción. David Carlos Martínez Gómez. IBIM; BIM: Retos nacionales. Fernando Blanco. Acciona.

 Nota: se llevará a cabo una visita a las 16:00 h al Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón ICITECH.

Fue especialmente interesante la visita que se realizó al ICITECH, donde el público asistente pudo comprobar las capacidades de nuestras instalaciones y el trabajo de los grupos de investigación. Os dejo el póster que presentamos nosotros, el grupo de investigación sobre «Optimización de Procedimientos Constructivos». Espero que os guste.

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¿Cuántos actores existen en el proceso proyecto-construcción?

¿Todos los actores que intervienen en la gestión y materialización de un proyecto de construcción tienen relaciones fluidas? ¿Se entienden entre ellos? En post anteriores ya hablamos de los problemas de los proyectos, de los problemas de calidad y los despilfarros, de la norma ISO 10006 como vía para mejorar dichos problemas, e incluso de los problemas que presentan los propios recursos humanos en relación con la calidad. Hoy nos vamos a centrar en los actores de este proceso tan complejo. Seguro que de la lectura de las ideas que vienen a continuación se pueden sacar más conclusiones o debate. Os animo a ello.

Entre los actores que intervienen en la construcción de una obra de edificación o de ingeniería civil (promotor, propiedad, usuario final, etc.) destacamos cuatro cuyas relaciones van a determinar la posibilidad de establecer una gestión de proyectos según el espíritu recogido en las normas ISO 10006. Éstos son los siguientes: Continue reading «¿Cuántos actores existen en el proceso proyecto-construcción?» →

Balance del Congreso Internacional de Estructuras ACHE 2014

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¡Adiós, ACHE 2014! Nos volvemos a ver dentro de tres años (espero)…

Terminó el VI Congreso Internacional de Estructuras organizado por ACHE (Asociación Científico-técnica del Hormigón). Realizar un balance en profundidad sobre lo que ha sido este congreso es un poco prematuro. Habrá que leerse en profundidad las ponencias presentadas. En un par de posts anteriores ya avanzábamos el contenido de las ponencias que íbamos a presentar, así como unas reflexiones sobre las lecciones aprendidas en estos años.

A primera vista lo que hay que decir es que, a pesar del momento tan complicado que vive el sector de la construcción en España, la participación ha superado las expectativas pesimistas. Ello no significa que no estemos atravesando un auténtico punto de inflexión en este periodo «inter-regnos». Pero algo parece que está cambiando de dirección.

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Lo mejor del congreso… el contacto personal y los amigos

Se nota el relevo generacional. El paso del tiempo no es ajeno a nadie. Se nota en los grandes ingenieros y profesores del siglo XX, algunos míticos, que van siendo premiados y que forman parte del imaginario colectivo de los que nos dedicamos a esta profesión. Así mismo, también es grato ver los rostros, muy jóvenes algunos, de muchos de los participantes. Sus trabajos son especialmente relevantes y suponen una garantía en la continuidad de esta rama de la ingeniería. Eso sí, parece que las redes sociales no han entrado aún en estos foros. el hashtag de  parece que se quedó huérfano (excepto excepciones como @.

De lo  mejor del congreso: los contactos personales y el reencuentro con amigos que hace tiempo que no veías. Sin duda, lo mejor.

Lo que es evidente es el giro que ha dado la ingeniería hacia la internacionalización. No hay mal que por bien no venga. Se notan las realizaciones de las empresas y los ingenieros españoles en todos los rincones del mundo.

Las sesiones han sido de interés, aunque a veces algo «desangeladas». Es difícil llenar un salón de actos como el de la Escuela de Caminos de Madrid con aportaciones en el ámbito de la investigación, sobre todo si es el último día y a primera hora de la mañana.

Sin profundizar más, sólo dejo unas cuantas instantáneas sobre el evento. ¡Dentro de tres años, más!

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Aspecto de la cafetería de la Escuela de Caminos de buena mañana…. ¡Ni un alma!

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¡Nos vemos dentro de tres años!

 

 

 

Optimización y programación matemática

George Bernard Dantzig
George Bernard Dantzig (1914-2005), «padre de la programación lineal»

Optimizar significa buscar la mejor manera de realizar una actividad, y en términos matemáticos, hallar el máximo o mínimo de una cierta función, definida en algún dominio. La optimización constituye un proceso para encontrar la mejor solución de un problema donde “lo mejor” se concilia con criterios establecidos previamente.

La programación matemática constituye un campo amplio de estudio que se ocupa de la teoría, aplicaciones y métodos computacionales para resolver los problemas de optimización condicionada. En estos modelos se busca el extremo de una función objetivo sometida a un conjunto de restricciones que deben cumplirse necesariamente. Las situaciones que pueden afrontarse con la programación matemática se suelen presentar en ingeniería, empresas comerciales y en ciencias sociales y físicas.

Con carácter general, un programa matemático (ver Minoux, 1986) consiste en un problema de optimización sujeto a restricciones en  de la forma:

 

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Lecciones aprendidas en la optimización de estructuras de hormigón y la sostenibilidad

ACHE2014Hoy empieza el VI Congreso Internacional de Estructuras ACHE en Madrid. Es un buen momento para reflexionar sobre las lecciones aprendidas en optimización de estructuras de hormigón y su sostenibilidad. Son reflexiones fruto del trabajo de los últimos 8 años de investigación que permiten establecer algunas conclusiones que creo son de interés para los que nos dedicamos a la ingeniería civil, y en particular, a la investigación sobre el hormigón estructural y las infraestructuras en general.

Toda esta aventura empezó con la lectura de mi tesis doctoral, en el año 2002, sobre optimización de redes de transporte. Elegí este tema al ser profesor de la asignatura de Procedimientos de Construcción y estar interesado en profundizar en aspectos como el movimiento de tierras y la modelización del transporte. La realización de esta tesis me permitió adentrarme en un mundo desconocido para mí que era la optimización heurística y la inteligencia artificial. A pesar de las novedades que presentó la tesis y las publicaciones posteriores, me di cuenta que traspasar la frontera entre el mundo de las ideas a la realidad cotidiana del transporte suponía un reto de un alcance superior: la toma de decisiones en tiempo real en las rutas de distribución requería una actualización constante de gran cantidad de datos: tráfico, congestión, demanda de clientes, stocks, costes variables, etc. El problema no era la optimización, sino la gestión de cantidades masivas de datos que se actualizaban permanentemente.

Sin embargo en aquel entonces me di cuenta de las grandes posibilidades de utilizar estar herramientas en un campo que ha resultado fructífero: las estructuras de hormigón. En efecto, a partir del año 2003 empecé a impartir una asignatura de doctorado novedosa: «Optimización heurística en la ingeniería«, que posteriormente acabó en el Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón llamándose «Optimización heurística de estructuras de hormigón», de 3 créditos, y que ha acabado en una asignatura de mayor calado denominada «Modelos predictivos y optimización de estructuras de hormigón«, con 5 créditos. En este sentido, este año estamos terminando nuestro tercer proyecto de investigación competitivo del Ministerio de Ciencia e Innovación denominado HORSOST: “Diseño eficiente de estructuras con hormigones no convencionales basados en criterios sostenibles multiobjetivo mediante el empleo de técnicas de minería de datos“.

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Desde ese momento he tenido la oportunidad de dirigir tesis doctorales, publicar artículos científicos y presentar ponencias sobre este tema. Algunas de las consecuencias de todo este trabajo, donde ha participado un grupo de más de 15 investigadores, son las siguientes:

  1. Existe una posibilidad clara y real de usar las técnicas de optimización heurística en la optimización económica de estructuras de hormigón. Hemos encontrado muchos casos donde ahorros del 10 al 50% son fáciles de conseguir sin que exista ningún tipo de merma en la seguridad y prestaciones de las estructuras. Estas ventajas económicas son especialmente atractivas en el caso de elementos prefabricados repetitivos y en obras lineales de gran volumen.
  2. Estas técnicas permiten un diseño automatizado de la estructura. Es decir, no es necesario un diseño previo. Los algoritmos de optimización permiten reducir en un breve espacio de tiempo la experiencia adquirida por ingenieros a lo largo de los años, mejorando incluso sus diseños.
  3. La optimización debe incluir no sólo las cargas de la estructura en servicio, sino todo el proceso constructivo y su posible desmantelaje.
  4. Hay que tener un cuidado muy especial con el mal uso de las técnicas de optimización y del ordenador. Ello significa que dejar estos algoritmos a usuarios sin experiencia ingenieril es muy peligroso. La razón es la siguiente: las estructuras óptimas son significativamente más esbeltas. Si se comprueban los estados límite habituales es posible que cometamos errores. Por ejemplo, la optimización de muros de hormigón nos llevó a muros extraordinariamente esbeltos que flectaban enormemente en cabeza. Una limitación en la flecha de 1/150 evitó esta sensación de desplome. Este estado límite no lo suelen comprobar los programas habituales ni los calculistas. Otros estados límite que suelen ser relevantes son los de fatiga, vibración, pandeo, etc. Estas estructuras optimizadas empiezan a parecerse a las estructuras metálicas.
  5. Es muy posible que en breve espacio de tiempo las empresas que desarrollan software comercial introduzcan módulos de optimización en sus programas. Esto puede provocar la aparición de patologías inesperadas en las obras.
  6. Será necesario revisar las normativas actuales. Es muy posible que sea necesario un anexo en la futura EHE en la que se pongan cautelas en el diseñó automático de estructuras óptimas. Habrá que ser cuidadoso en la definición de los estados límite que se deban comprobar.
  7. Es un error optimizar sólo desde el punto de vista económico, debería realizarse análisis multiobjetivo considerando aspectos medioambientales, sociales y de otro tipo.
  8. La optimización abre un campo nuevo, que es la introducción efectiva de la sosteniblidad en el diseño de las estructuras. Si bien el anexo 13 de la EHE-2008 establece unos indicadores para medir la sostenibilidad medioambiental, se trata de una primera aproximación que no contempla la efectiva reducción de aspectos de gran interés: reducción de emisiones de CO2, reducción en el consumo energético necesario, reducción de la huella ecológica, reducción en el uso de materiales, etc.
  9. La reducción de los impactos ambientales se puede realizar actualmente basándose en bases de datos como la del BEDEC (Institut de Tecnologia de la Construcció de Catalunya) u otros similares. Sin embargo, estas bases de datos son actualmente de escaso alcance, con un grupo reducido de materiales y procesos constructivos, no contemplando el ciclo completo de vida de las estructuras, y por tanto debería realizarse un esfuerzo de primer nivel para su actualización y mejora.
  10. Es necesario realizar un esfuerzo importante (tenemos una tesis doctoral en marcha) para valorar la sostenibilidad social de las infraestructuras de la forma más objetiva posible. Este aspecto deber unirse a la sostenibilidad económica y medioambiental.
  11. Los análisis de optimización deben realizarse desde el punto de vista multiobjetivo. Se deben optimizar a la vez aspectos medioambientales, económicos, sociales, de funcionalidad, de seguridad, de durabilidad y otros. Ello significa que existe un área importante de investigación relacionada con la decisión multicriterio. Es decir, se debe dar un paso desde el conjunto de soluciones eficientes desde varios puntos de vista a la decisión final del decisor.
  12. Hay que realizar un esfuerzo de gran calibre para llevar estas técnicas de optimización pensando en el ciclo completo de las infraestructuras. En este sentido, estamos desarrollando también una tesis doctoral que trata de optimizar desde el punto de vista multicriterio el mantenimiento de las infraestructuras a lo largo de su ciclo de vida, considerando restricciones presupuestarias.

 

Mesa silla

También nos hemos dado cuenta de una serie de aspectos relacionados con nuestro trabajo, muchos de ellos no tan evidentes, que deberían divulgarse lo más posible para el uso adecuado de los recursos escasos de los que dispone nuestra sociedad:

  1. Los hormigones no convencionales (alta o muy alta resistencia, con fibras, autocompactante, con elevadas adiciones, etc.) proporcionan ventajas a tener muy en cuenta cuando se optimizan las estructuras. Por ejemplo, hemos visto cómo un material caro por su trabajabilidad como puede ser el hormigón con fibras, resulta competitivo desde el punto de vista económico frente a hormigones convencionales. Además, resulta interesante el comportamiento mecánico de las fibras cuando interactúa con la armadura activa del pretensado. Se necesita profundizar en el conocimiento de estos materiales para incluirlos en la optimización.
  2. También hemos comprobado que con incrementos mínimos en el coste (del orden del 1-3%) se puede duplicar o triplicar la durabilidad de las estructuras. Este aspecto es muy importante, pues permite una elevada amortización en los consumos, al alargar la vida útil. Creemos que se debe reformular en la EHE la vida útil de proyecto de las estructuras.
  3. Si bien la fabricación de cementos se ha considerado como un auténtico atentado respecto a la producción de emisiones de CO2, nuestros estudios han comprobado la eficacia de aspectos como la carbonatación y el reciclaje como sumideros de CO2. Debería profundizarse en este tipo de estudios para valorar de forma más precisa y realista los impactos que causa el hormigón cuando se contempla el ciclo de vida completo.
  4. La inteligencia artificial permite algo que, hasta ahora, era muy lento y poco efectivo: Se puede acelerar la obtención de experiencia y saber hacer en las estructuras. Así por ejemplo, generando bases ingentes de estructuras óptimas (digamos puentes pretensados con diversas luces), podríamos aplicar técnicas de minería de datos «data mining» para extraer de las bases de datos generadas información no trivial. Dicho de otra forma, se podrían avanzar fórmulas de predimensionamiento más efectivo que podrían usarse por parte de los calculistas e ingenieros en el diseño diario de sus estructuras. Esta práctica permitiría ahorros sustanciales, tanto económicos como medioambientales.
  5. Por último, insistir en la optimización a lo largo del ciclo de vida. Resulta especialmente importante en los tiempos que corren, tener muy claros los aspectos relacionados con el mantenimiento de las infraestructuras. Los estudios que estamos realizando indican que, incluso con presupuestos altamente restrictivos, es posible optimizar los indicadores de servicio de las infraestructuras si se actúa de forma inteligente.

Para terminar, por si puede ser de interés, os dejo alguno de los artículos más significativos que hemos desarrollado sobre estos temas. Espero que os sean útiles. De todas formas, nos vemos en el congreso ACHE.

  • MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2014). A memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE, (accepted, in press).
  • MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; LUZ, A. (2014). Diseño automático de tableros óptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos meméticos híbridos. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rimni.2013.04.010.
  • TORRES-MACHÍ, C.; CHAMORRO, A.; VIDELA, C.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2014). An iterative approach for the optimization of pavement maintenance management at the network level. The Scientific World Journal, Volume 2014, Article ID 524329, 11 pages, http://dx.doi.org/10.1155/2014/524329  (link)
  • GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; ALCALÁ, J. (2014). Optimization of concrete I-beams using a new hybrid glowworm swarm algorithm. Latin American Journal of Solids and Structures,  11(7):1190 – 1205. ISSN: 1679-7817. (link)
  • GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2014). Life-cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability. The International Journal of Life Cycle Assessment, 19(1):3-12. DOI 10.1007/s11367-013-0614-0 (link)
  • MARTÍ-VARGAS, J.R.; FERRI, F.J.; YEPES, V. (2013). Prediction of the transfer length of prestressing strands with neural networks. Computers and Concrete, 12(2):187-209. DOI: http://dx.doi.org/10.12989/cac.2013.12.2.187. ISSN: 1598-8198.
  • TORRES-MACHÍ, C.; YEPES, V.; ALCALA, J.; PELLICER, E. (2013). Optimization of high-performance concrete structures by variable neighborhood search. International Journal of Civil Engineering, 11(2):90-99 . ISSN: 1735-0522. (link)
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Compactación dinámica rápida

La compactación dinámica rápida (“rapid impact compaction”, RIC) es una técnica de mejora del terreno que se desarrolló en Inglaterra en los años 90. La técnica densifica suelos granulares sueltos a poca profundidad utilizando un martillo hidráulico que golpea una placa de impacto. Se trata de generar impactos mediante un elevador hidráulico con pesos de 7 a 16 toneladas que cae desde una pequeña altura de 1 a 2 m, sobre una placa de 1,5 m en contacto con la superficie del terreno a una velocidad de 40 a 80 golpes por minuto. En condiciones adecuadas se podría compactar capas un espesor entre 4 y 7 m, aunque se han compactado capas de hasta 10 m. Los puntos de impacto se distribuyen en mallas de 2 a 3 m de lado..

Figura 1. Compactación dinámica rápida

La energía se transfiere por impacto directo en la superficie, pero también por transmisión de ondas de «choque» dinámicas que se desplazan en el suelo, al igual que en la compactación dinámica (Figura 2). Se ha conseguido una capacidad portante de 190 kPa con este método en capas de 6 m de un relleno heterogéneo. No obstante, la compactación depende de las condiciones del suelo y es más efectiva para materiales granulares que contengan menos de un 15% de finos.

Una de las ventajas de la compactación dinámica rápida es que la placa permanece siempre en contacto con el terreno, lo que asegura el control de la compactación. Además, la baja altura y el tamaño relativamente pequeño del equipo permiten acceder a lugares difíciles en los que otras técnicas de compactación profunda pueden no ser apropiadas o posibles. Es una buena alternativa a la retirada de 4-5 m de suelos naturales o rellenos existentes para rellenar y compactar dicho material en capas de 15 a 30 cm con un compactador de rodillos convencional.

Figura 2. Efecto de la compactación dinámica rápida. Cortesía de Keller.

A continuación os dejo un folleto explicativo de Menard.

Pincha aquí para descargar

Os dejo algunos vídeo explicativos. Espero que os gusten.

https://www.youtube.com/watch?v=O-z9xenTP6I

[politube2]65103:450:358[/politube2]

Referencias:

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Mejora de terrenos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.844. Valencia

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

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