Geofísica aplicada a la ingeniería civil

Uno de los problemas que afecta a la ingeniería civil y otras disciplinas es conocer una o varias características y propiedades del subsuelo. Para ello se emplea la ciencia de la geofísica.

La geofísica es una ciencia aplicada que estudia los fenómenos naturales de nuestro planeta desde el punto de vista físico y matemático. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra.

Originalmente fue desarrollada como un método efectivo para la prospección del petróleo y otros depósitos minerales, pero actualmente tiene aplicaciones específicas en el campo de la ingeniería civil.

Al ser una disciplina experimental, usa para su estudio métodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción de ondas mecánicas, y una serie de métodos basados en la medida de la gravedad, de campos electromagnéticos,magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos. En algunos casos dichos métodos aprovechan campos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos, tsunamis, etc.) y en otros son inducidos por el hombre (campos eléctricos y fenómenos sísmicos).

Os dejo una presentación interesante sobre la aplicación de la geofísica a la ingeniería civil. Espero que os guste.

 

Bomba de tubo o trompa oscilante para hormigón

Las bombas de émbolos de hormigón de tubo o trompa oscilante (trompa de elefante) son bombas alternativas compuestas por dos cilindros sumergidos en el hormigón dispuestos en tándem y conectados a la tubería de impulsión. La conexión entre ellos se efectúa por medio de un tramo de tubo o trompa que oscila alternativamente para acoplarse por un extremo sucesivamente a cada cilindro, mientras que por el otro se mantiene acoplado a la conducción. Resultan ser más eficaces con hormigones que son más difícilmente bombeables.

Su sencillez hace que sea cómo para hormigones difíciles de bombear. Tenemos varios tipos:

  • De trompa rápida (CS y C), más frecuente en autobombas. Altas presiones de hormigón (hasta 57 bar) y elevados caudales (hasta 56 m3/h). Permite utilizar sin problemas mangueras largas.
  • De tubo oscilante (S), más frecuente en equipos estacionarios y para bombas de hormigón sobre remolque. Este sistema incorpora cilindros unidos a cilindros hidráulicos que van girando alternadamente. Con hormigón en la tolva, y la bomba funcionando, el hormigón del cilindro se retrae, amoldándose dentro del cilindro. Altos caudales (67 – 80 m3/h) y elevadas presiones (75 – 50 bar). Presenta un rendimiento alto con pocas carreras.

Os dejo a continuación unos vídeos donde podemos ver el funcionamiento de este tipo de bombas. El primero de ellos muestra el funcionamiento de un modelo de tubo oscilante S.

Referencias:

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

¿Cómo predimensionar un puente losa pretensado con aligeramientos para carreteras?

Paso superior Liria (Valencia)
Paso superior de hormigón postesado en Liria (Valencia)

Con este post continuamos una serie iniciada con el predimensionamiento de muros que puede servir para encajar presupuestos y soluciones iniciales para el caso de puentes losa pretensados empleados en carreteras (ya publicamos dos posts sobre historia y construcción de puentes viga). Para más adelante dejaremos más información sobre puentes losa pretensados macizos o bien otros empleados para ferrocarriles. Una información en detalle de estos aspectos la podéis consultar en la publicación de Yepes et al (2009).

Los tableros losa construidos “in situ” mediante cimbra se utilizan para luces cortas y medias, en torno a 30 m, pero que pueden alcanzar los 50 ó 60 m. Esta tipología, según indica Manterola (2006) representa un compromiso entre la facilidad constructiva y las condiciones resistentes. La supresión de juntas, la reducción de momentos flectores principales cuando el tablero es continuo y una mayor libertad en forma y en la colocación de las pilas son algunas de las ventajas de estas estructuras frente a las prefabricadas de vigas. Los puentes losa suelen proyectarse en tramos continuos hiperestáticos, en hormigón pretensado casi siempre. El encofrado normalmente se fabrica para cada tablero, por lo que se adaptan a cualquier trazado, prestándose a diseños más cuidados. La estética constituye, además, un aspecto importante, pues con frecuencia son las únicas obras visibles para el usuario que circula bajo ellas.

Continue reading “¿Cómo predimensionar un puente losa pretensado con aligeramientos para carreteras?”

Un proyecto real como eje vertebrador de un máster en gestión de la construcción

construction-cost-estimator-400x267El estudio de caso es un método bien conocido que se aplica con frecuencia en la enseñanza y el aprendizaje, sobre todo a nivel de postgrado.  Si se utiliza un estudio de caso basado en un proyecto de construcción real durante un semestre o incluso un curso académico, tendremos una aplicación que presenta muchas ventajas en el proceso del aprendizaje de los alumnos. Esta metodología se viene aplicando desde el año 2010 en el Máster en Planificación y Gestión de la Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València. Su objetivo es el desarrollo de las competencias genéricas del título, así como la coordinación y la cohesión de los contenidos. Esta aplicación se amplía con el uso del portfolio para mejorar la evaluación del curso y sus competencias. Así, cada asignatura se implica ofreciendo información adicional extraída del proyecto y se explica, a priori, los resultados de aprendizaje que se esperan. Para que se pueda alcanzar el éxito con esta metodología, es preciso aumentar la coordinación entre las asignaturas, con sus contenidos y competencias, de forma que cada una de ellas se especialice en determinados aspectos complementarios. Además, cada una de las asignaturas debe diseñar una rúbrica con criterios de evaluación comunes. Por último, una guía indicará los pasos que los estudiantes tienen que seguir con el fin de resolver los problemas.

Referencia:

JIMÉNEZ, J.; SEGADO, S.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2015). Students’ guide as a reference for a common case study in a master degree in construction management. 9th International Technology, Education and Development Conference INTED 2015, Madrid, 2nd-4th of March, 2015,  pp. 4850-4857. ISBN: 978-84-606-5763-7.

Hincado de perfiles con martinete neumático

La hinca es la operación de introducir los pilotes prefabricados en el terreno. Esta hinca se realiza con una máquina denominada machina o martinete, que lleva montado un martillo de impactos y ocasionalmente vibrohincadores. En el caso del martinete neumático, el ariete que golpea asciende gracias a la presión del aire comprimido.

En el caso del martinete de simple efecto, se introduce el aire comprimido en un cilindro para levantar una maza (0,6 a 1,5 m de carrera) y luego se libera el aire para que la maza caiga por gravedad. Suelen darse entre 35 y 60 golpes por minuto. En el de doble efecto, el aire comprimido también se utiliza para acelerar la caída de la maza. Como ventajas podemos apuntar la sencillez de la operación y el mantenimiento, así como el buen control de la energía aportada. En cambio, es necesario equipos externos (compresor).

Para que podáis ver cómo trabajan estas máquinas, os dejo un par de vídeos que espero os gusten.

 

 

Referencias:

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.

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

Estudio comparativo de empleabilidad entre alumnos franceses y españoles en ingeniería civil

Las recientes reformas emprendidas en el sistema de educación superior de los países europeos a través del proceso de Bolonia pretenden asegurar la equiparación entre los títulos de grado. Una ventaja de este proceso es facilitar la movilidad de los profesionales entre los países europeos. Esto es especialmente importante en el escenario económico actual, en el que los jóvenes profesionales se encuentran con dificultades para iniciar su carrera profesional. A la luz de esta situación, este trabajo pretende identificar y comparar las dificultades percibidas por los estudiantes de ingeniería civil para entrar en el mercado laboral. Los datos para este estudio se recogieron de una encuesta realizada a 469 estudiantes españoles y franceses matriculados en títulos de grado en ingeniería civil. Un análisis estadístico de componentes principales redujo a seis las barreras percibidas por los estudiantes para entrar en el mercado de trabajo: la política económica del gobierno, barreras específicas en los estudios, el exceso de graduados, la estructura y las características del mercado de trabajo, la globalización de las brechas de trabajo y la formación . El análisis de varianza encontraron diferencias estadísticamente significativas en la percepción de estas barreras entre los estudiantes españoles y los franceses. Los estudiantes españoles dieron más importancia a las barreras externas y globales tales como las políticas del gobierno y la estructura del mercado de trabajo. Los estudiantes franceses se centraron en las barreras específicas, como las lagunas de formación y los obstáculos internos intrínsecos relacionados, entre otros, a su preferencia por puestos de trabajo sólo bien remunerados.

Referencia:

TORRES-MACHÍ, C.; DAHAN, A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2015). Comparative study of employability between Spanish and French Students in Civil Engineering. 9th International Technology, Education and Development Conference INTED 2015, Madrid, 2nd-4th of March, 2015, pp. 5060-5067. ISBN: 978-84-606-5763-7.

La historia del hormigón armado en España 1893/1936

En el año 2010 el CEHOPU (Centro de Estudios Históricos de Obras Públicas) organizó una exposición para dar a conocer al público el nacimiento y primer desarrollo en España de las construcciones de hormigón. Éste es uno de los materiales más característicos del siglo XX, hoy plenamente incorporado a nuestros paisajes cotidianos, a través del acercamiento a las obras y figuras más representativas del panorama constructivo de la época. Se centró en el proceso de introducción y consolidación en España del empleo de este nuevo material en la construcción en el primer tercio del siglo XX, narrado a través de los hitos, las figuras y las obras de arquitectura e ingeniería más destacadas del período comprendido entre 1893 a 1936, coincidiendo con la monarquía de Alfonso XIII y la II República.

De esta exposición, os dejo los vídeos que siguen, que creo son de interés para introducirse en este mundo apasionante. Y para los que queráis saber más, os aconsejo el libro “Los orígenes del hormigón armado en España”, de Antonio Burgos Núñez, editado en el 2009 por el Ministerio de Fomento.

El despegue de la construcción hormigonada.

Los inicios, la introducción del hormigón armado en España.

La normalización del hormigón armado.

Para los curiosos, os dejo esta entrada de Pablo Nieto donde se puede ver la EHE de 1939. http://pablonietocabezas.wordpress.com/2011/11/07/ehe-39/

 

Durabilidad en la fase de mantenimiento de los edificios

Durante la vida de servicio los edificios se deterioran y llegan a la obsolescencia, debido entre otras causas a los efectos del clima, la utilización y el desgaste (Esteve, 2015). El deterioro empieza en el mismo momento en el que termina su construcción. El mantenimiento y las reparaciones garantizan la prolongación de la vida útil, logrando evitar el deterioro y, finalmente, su destrucción. Por tanto, la vida útil está estrechamente ligada al mantenimiento de una edificación.

El British Standars Institute define el mantenimiento de un edificio como “el trabajo acometido para mantener, restaurar o mejorar cada parte del edificio, sus servicios y sus alrededores, con las normas actualmente aceptadas, y para sostener la utilidad y el valor del edificio”. En definitiva, el mantenimiento es el conjunto de operaciones y cuidados necesarios para que los edificios e instalaciones puedan seguir funcionando adecuadamente.

Los edificios pueden fallar por numerosas razones: fallos de diseño, fallos de construcción, fallos de mantenimiento, fallos de materiales o fallos de utilización. Aunque los fallos de mantenimiento,  se pueden descomponer en dos partes:

  • Mantenimiento que ha sido llevado a cabo incorrectamente.
  • No se ha realizado ningún mantenimiento durante toda la vida del edificio. Éste último es el más común.

En un estudio llevado a cabo en Hong Kong en el año 2000 por Lam (2009), se reveló que aproximadamente el 40% de los fallos de mantenimiento estaban relacionados con el diseño, el 30% estaban relacionados con la construcción o instalación y el 30% restante estaban relacionados con la gestión del mantenimiento.

Investigaciones como la de Chew et al. (2004) y Flores-Colen y J. Brito (2010) establecen que el proceso inevitable de deterioro se puede controlar y que la vida de servicio de los edificios puede extenderse si se mantienen adecuadamente. Las estrategias de mantenimiento son esenciales para controlar las primeras fases de degradación y para prevenir el fallo de los elementos del edificio. Además, la selección de las estrategias apropiadas y con mejor relación efectividad-coste pueden minimizar la disminución en el rendimiento de los edificios durante su ciclo de vida completo.

Para poder realizar adecuadamente la planificación de las tareas de mantenimiento, es necesario disponer de información fiable sobre la vida de servicio de los componentes de edificación. Si la durabilidad de los materiales se conoce, se puede identificar el intervalo de tiempo necesario para el mantenimiento y reparación de los componentes de las edificaciones. Según Straub (2011), faltan referencias fiables sobre la vida de servicio de los productos de construcción.

Por último, los costes de mantenimiento representan la mayor parte del coste total en la vida completa de un edificio. Según Griffin (1993), el coste inicial, correspondiente al diseño y construcción, podría representar únicamente alrededor del 25% del coste total, mientras que los costes de mantenimiento y operación supondrían del 50% al 80% del coste durante su vida de servicio.

Referencias:

  • Chew, M. Y. L., Tan, S. S., & Kang, K. H. (2004). Building maintainability – review of state of the art. Journal of Architectural Engineering, 10(3), 80-87.
  • Esteve, V.F. (2015). Estado del arte de los factores que afectan a la durabilidad de las edificaciones. Trabajo Fin de Máster. Máster en planificación y gestión de la ingeniería civil. Universitat Politècnica de València.
  • Flores-Colen, I., & De Brito, J. (2010). A systematic approach for maintenance budgeting of buildings faades based on predictive and preventive strategies. Construction and Building Materials, 24(9), 1718-1729.
  • Griffin, J. J. (1993). Life cycle cost analysis: A decision aid. Blackie Academic & Professional, London.
  • Lam, K. C. (2000). Quality assurance in management of building services maintenance. Building Services Engineering Department, The Hong Kong Polytechnic Univ.
  • Straub, A. (2011). To a new dutch service life database of building products. COBRA 2011 – Proceedings of RICS Construction and Property Conference, 135-145.

¿Cómo escarificar con un buldócer?

La “ripabilidad” de una roca representa una medida del grado de dificultad de la misma para ser excavada con equipos de convencionales; mediante la rotura del terreno con un tractor o buldócer que permite su excavación o carga directa. Si bien hay numerosos factores que afectan la ripabilidad, como por ejemplo la resistencia fracturación, dirección del buzamiento de la roca, etc., en términos de producción, los factores dominantes son: la resistencia a la compresión simple de la roca, el grado de meteorización, la velocidad sísmica, la resistencia y rugosidad de las juntas, su separación, y sobre todo la masa del tractor. Las empresas constructoras de maquinaria suelen ofrecer gráficos como el que os dejo aquí abajo, donde se establecen los valores (en función de la velocidad sísmica) para los cuales un terreno es ripable.

 

 

 

Ripabilidad (D9) vs. Velocidad de Onda Sísmica (Caterpillar, Handbook of Ripping 8th Edition)

Ahora hablaremos del escarificador. Es un equipo que un tractor oruga pesado  lleva en su parte posterior un bastidor, accionado hidráulicamente, provisto de uno o varios dientes rompedores. Con el avance del tractor y accionado mediante cilindros hidraúlicos, el diente escarificador o “ripper”, provisto en su extremo de una uña dirigida hacia abajo, penetra y desgarra el terreno cuando éste es excesivamente duro o cohesivo para ser removido con la hoja frontal. Actualmente los tractores más utilizados en los trabajos de escarificación son los de peso igual o superior a las 35 t. y potencia igual o superior a los 300 CV. La pregunta es: ¿qué podemos hacer para conseguir una mayor producción, un menor coste y una mayor seguridad al trabajar ripando? A continuación os dejo un Polimedia y varios vídeos para recordar los conceptos básicos sobre el tema. Espero que os gusten.

Referencias:

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. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

Cucharas bivalvas

BivalvaEs una máquina excavadora de cables, compuesta por una pluma de la cual pende una cuchara autoprensora. Es el aparato de excavación más antiguo conocido, encontrándose en dibujos de finales del siglo XVI. Formada generalmente de dos valvas o mandíbulas, articuladas en su parte superior, que ajustan una con otra por los bordes cuando se encuentran juntas, que pueden cerrarse para albergar los materiales excavados en el interior de la caja que forman en el momento de unirse y posteriormente se abren para dejar caer la carga. Se denomina también excavadora de almeja o de cuchara prensora. El sistema de accionamiento es de cable o hidráulico.

Esta máquina puede excavar, recoger el material y verterlo en una misma vertical, o cerca de la misma, y por debajo o por encima del nivel de la máquina, siendo esta propiedad la que la distingue del resto de aparatos de excavación. Estas cucharas excavan por su peso propio, dejándose caer, para aumentar su fuerza de penetración, desde una cierta altura. El material a excavar tiene que ser relativamente blando, siendo un elemento más de carga que de excavación.

Aunque cuentan con menor capacidad de corte que las excavadoras hidráulicas, su uso es adecuado en espacios reducidos tales como pozos o zanjas de cimentación, o en profundidades no alcanzables por otro tipo de excavadoras. Es usada también en operaciones de dragado o carga en los muelles de los puertos de granel.

Los elementos específicos de la cuchara bivalva son la pluma con sus dos poleas de cabeza, la cuchara prensora y los diversos cables de suspensión y de maniobra de la cuchara. Preferentemente, estos cables son antigiratorios. Continue reading “Cucharas bivalvas”