La cimbra es una estructura provisional que requiere su propio proyecto y cálculo, con especial atención a las hipótesis de carga y a los detalles de diseño y montaje. No son extraños los accidentes, especialmente con las cimbras diáfanas, por no existir un proyecto adecuado. Dicho proyecto y las operaciones de montaje y desmontaje de estos elementos suelen depender de una empresa especializada. Se debe exigir que la cimbra sea estable, especialmente ante el pandeo, y que las deformaciones previstas puedan compensarse con las contraflechas necesarias.
Muchos problemas en las cimbras se deben al punto de encuentro entre las torres y el encofrado, ya que esta transición no está normalizada. El encuentro consta de varios niveles de perfiles o tablones apoyados sobre horquillas que, normalmente, no son solidarias con el husillo que las soporta, lo cual puede provocar inestabilidad si no se monta adecuadamente. Un ejemplo son las cargas excéntricas sobre los husillos, provocadas por la colocación inclinada de los perfiles, originada por la pendiente del tablero, que muchas veces no se consideran en el cálculo. Otra circunstancia no contemplada en los cálculos puede ser el mal reparto de las cargas en las patas de las torres debido a una mala colocación de los perfiles o de los tablones. Todo ello lleva a que se deban adoptar coeficientes de seguridad elevados, normalmente de 2 cuando las condiciones de montaje son muy estrictas, e incluso de 3, tal y como propugna la norma ACI.
Otros aspectos de gran importancia son el arriostramiento horizontal e inclinado de las torres para evitar el pandeo y resistir las cargas horizontales. Además, una cimentación de las torres sobre tablones mal asentados o poco rígidos incrementa significativamente el asiento diferencial y, en consecuencia, el incremento de carga no previsto en alguno de los apoyos.
A continuación, os dejo un vídeo de una cimbra cuajada T-60 y ENKOFORM HMK – ULMA. Espero que os guste la animación.
El día 10 de marzo de 2016, dentro de las actividades organizadas por el 22 Salón Internacional del Agua y del Riego que se celebran en Zaragoza, se desarrollará una jornada técnica denominada «Una nueva forma de instalar infraestructuras en el subsuelo». En dicha jornada tendré ocasión de intervenir con una ponencia sobre Perforación Horizontal Dirigida. La Jornada la organiza la Asociación Ibérica de Tecnología Sin Zanja IBSTT. Os dejo más información por si os interesa.
La gestión sostenible de los pavimentos implica integrar aspectos económicos, técnicos y medioambientales en la toma de decisiones. A continuación, dejo el resumen y la referencia de un artículo que nos acaban de publicar al respecto. El artículo completo lo podéis solicitar a la siguiente dirección: https://www.researchgate.net/publication/291373081_Sustainable_Pavement_Management
ABSTRACT:
Sustainability, which is founded on reconciling economic, environmental, and social aspects, has become a major issue for infrastructure managers. The economic and environmental impacts of pavement maintenance are not negligible. More than $400 billion is invested each year globally in pavement construction and maintenance. These projects increase the environmental impacts of vehicle operation by 10%. Because maintenance should be technically appropriate, infrastructure managers must integrate technical, economic, and environmental aspects in the evaluation of maintenance alternatives over the life cycle of a pavement. However, these aspects are typically measured in units that are difficult to combine in the decision-making process. This research examined and compared methods for integrating technical, economic, and environmental aspects and aimed to assist highway agencies, researchers, and practitioners in integrating these aspects for the sustainable management of pavements. For this purpose, a set of maintenance alternatives for asphalt pavements was evaluated. Methods for integrating these aspects were explored, leading to recommendations for the most suitable methods for different scenarios. Based on this analysis, the analytic hierarchy process (AHP) is recommended when the number of alternatives is small. In these situations, the AHP yields results similar to those of the weighting-sum and multiattribute approaches, which are frequently used for intuitive selection. However, when the number of alternatives is large, the AHP becomes difficult to use, and the weighting-sum method is more appropriate.
Efectividad de las diferentes alternativas de tratamiento
Reference:
TORRES-MACHÍ, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E.; YEPES, V.; VIDELA, C. (2015). Sustainable pavement management: Integrating economic, technical, and environmental aspects in decision making. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2523, Transportation Research Board, Washington, D.C., 2015, pp. 56–63. DOI: 10.3141/2523-07
El profesor Miguel Ángel del Val, de la Universidad Politécnica de Madrid, nos explica en este vídeo la extensión de las mezclas asfálticas. Espero que os sea de utilidad.
Referencia:
YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.
Ayer 19 de enero de 2016 tuve la ocasión de participar en el tribunal de la tesis doctoral de José Andrés Coves García que se defendió en la Universidad de Alicante, titulada «Análisis de la visibilidad y la resistencia al deslizamiento de las marcas viales retrorreflectantes en carretera convencional», dirigida por Salvador Ivorra Chorro. Se le concedió la calificación de «Sobresaliente» por unanimidad. Debido al interés de la tesis, adjunto a continuación el resumen.
Resumen:
El sistema de señalización vial horizontal para carretera convencional es uno de los elementos del equipamiento viario que guarda mayor relación con la seguridad vial. Por ello, la investigación de nuevos materiales y sistemas de aplicación que contribuyan a la mejora de los parámetros físico-ópticos de las marcas viales es vital para el aumento de nivel de servicio de la carretera y, además, para colaborar en la disminución de la siniestralidad. Por tal motivo, en la presenta tesis doctoral se han estudiado las características esenciales de las marcas viales: visibilidad diurna, visibilidad nocturna, resistencia al deslizamiento y durabilidad en busca de la óptima señalización vial horizontal en carretera convencional. Para ello se han desarrollado tres estudios de investigación en tres campos de prueba ejecutados in-situ en distintas carreteras convencionales. Tras el análisis cuantitativo y cualitativo de todos los parámetros fotométricos que caracterizan las marcas viales, se ha conseguido establecer el sistema de señalización vial horizontal óptimo para la carretera convencional y sus pautas de comportamiento a lo largo del tiempo.
La conclusión final que se obtuvo es que el sistema de señalización vial horizontal óptimo para carretera convencional es el formado por pintura acrílico estirenada blanca como material base, combinado con microesferas de vidrio de tamaño medio y grande de alta calidad y con tratamiento de adherencia superficial combinado con grano de vidrio transparente como material antideslizante en materiales de post-mezclado y aplicado mediante el sistema bicapa.
Figura 1. Hélice de excavación de un pilote en seco. Imagen: V. Yepes
Según la NTE, se denomina CPI-7 al pilote perforado a rotación y hormigonado “in situ”, en el que, debido a las características del terreno, no se precisa el sostenimiento de las paredes. Es un pilote rápido de ejecución y económico, idóneo cuando el terreno es estable durante la perforación. Los diámetros habituales oscilan entre 450 y 1500 mm, con profundidades de hasta 40 m. El tipo de terreno determina la forma de excavación. En el caso de terrenos blandos y medios, la excavación se realiza mediante barrenas de hélice cortas. En cambio, con terrenos más duros deberíamos incluir en la barrena de dientes puntas de widia. En terrenos muy competentes y de roca, la perforación pasa por una corona circular con puntas de widia. Una vez alcanzada la profundidad objetivo, se efectúa la limpieza del fondo de la excavación mediante un cazo (“bucket”).
Posteriormente, al limpiar el fondo, se procede a introducir la armadura de acero con la ayuda de un equipo auxiliar (grúa). Para garantizar el recubrimiento mínimo necesario de la misma, se levantan 20 cm sobre el fondo de la excavación y se colocan separadores para su correcto centrado.
Figura 2. Cuchara para extraer material durante la ejecución de pilotes CPI-7. Imagen: V. Yepes
Después de colocar la armadura, se comienza con el hormigonado. Se utiliza un tubo «Tremie» para verter el hormigón en la perforación, de modo que se eviten segregaciones y exudaciones. Este tubo se introduce por dentro de la armadura hasta el fondo de la perforación. A continuación, se comienza a bombear el hormigón, que debe ser homogéneo y de consistencia fluida, con conos de Abrams de 15-16 cm, recomendándose dosificaciones de hormigón de 350 kg de cemento por m³ y la utilización de áridos no superiores a 20 mm.
Conforme avanza la fase de hormigonado, se va subiendo simultáneamente el tubo Tremie, pero con la precaución de mantenerlo siempre unos dos metros introducido en el hormigón fresco. Cuando el hormigón alcanza la cota de la rasante del terreno, se concluye con el hormigonado. Por último, se procede al descabezado de los pilotes.
Os dejo una animación que describe el procedimiento.
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También podéis ver a continuación un vídeo de Polimedia donde se explica la construcción de este tipo de pilotes.
Cuando se trata de construir un puente con vigas prefabricadas, uno de los problemas a resolver es el transporte por carretera de dichos elementos. Debido a las características técnicas de la carga, que exceden en dimensiones, masa y carga por eje de las máxima autorizadas, se requiere de una Autorización Complementaria de Circulación que expedirá el Organismo competente en materia de tráfico. Las unidades de transporte son camiones semirremolques, habitualmente denominados «dollys».
A continuación, os paso varios vídeos explicativos y un vídeo tutorial de Javier Luque en el que se aplica el concepto de Centro Instantáneo de Rotación para el cálculo de velocidades lineales en función de los condicionantes iniciales de la velocidad angular. Un buen problema de física que se aplica al transporte de vigas de gran tamaño. Espero que os sean útiles los vídeos.
Ayer, 12 de enero de 2016, tuvo lugar la defensa de la tesis doctoral de D. Alejandro José Luz Ivars, titulada “Diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera mediante optimización heurística”, dirigida por Fernando González Vidosa y Víctor Yepes Piqueras. La tesis recibió la calificación de “Sobresaliente cum laude” por unanimidad. Presentamos a continuación un breve resumen de la misma.
Resumen
La infraestructura de mayor implantación en el territorio es la carretera. Los tramos en puente y en túnel son los más singulares y costosos, aunque los primeros son más numerosos que los segundos. Hoy en día los puentes de paso superior son de los más frecuentes en todas las carreteras importantes. El estribo más recomendable y habitual para este tipo de puentes es el abierto, porque se esconde bajo el terraplén, lo que mejora la visibilidad de los conductores de la vía inferior, y ahorra materiales respecto al cerrado a partir de una altura de terraplén suficiente. Muchos esfuerzos se han dedicado al cálculo y diseño de los tableros de puente, menos a las pilas y, aun menos, a los estribos. Esta tesis se ocupa del diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera. Se suma a las investigaciones del Grupo de Investigación, al que pertenece, de Procedimientos de la Construcción, Optimización y Análisis de Estructuras (GPRC), que ya ha optimizado tableros (de losa pretensados y de vigas artesa) y pilas (rectangulares huecas), así como muros, bóvedas y pórticos.
Solución de referencia
Los métodos de optimización más antiguos son los exactos, pero se vuelven muy complejos y pierden eficiencia cuando el número de variables es muy alto y las condiciones que deben cumplir las soluciones (comprobaciones resistentes de los materiales) no son lineales. Por el contrario, con ayuda de los ordenadores actuales, los métodos heurísticos están en gran auge, permitiendo, con algoritmos sencillos y “mucho coste” computacional, pero en tiempo razonable, resolver de manera automática problemas tan complejos como los reales, sin simplificaciones, y no solo optimizando el coste como hasta ahora, sino también otros criterios o varios a la vez, con gran facilidad. Los estribos óptimos de la tesis se obtienen mediante estos métodos heurísticos y un programa informático desarrollado. Están completamente diseñados para su construcción y, para ello, constan de 40 variables discretas. Los estribos no han sido tratados previamente en la bibliografía de optimización. Las funciones objetivo son el coste, la seguridad estructural, la constructibilidad y la sostenibilidad ambiental, tanto de forma aislada como en parejas con el coste (mediante una optimización multiobjetivo híbrida MOSAMO).
Los estribos así obtenidos son diseños óptimos que no han requerido la experiencia previa de un proyectista de estructuras que proponga, como se ha venido haciendo hasta la actualidad, el diseño inicial a comprobar. Si no cumple alguna comprobación resistente (a efectuar, bien manualmente, bien, como actualmente, mediante uno o varios programas informáticos de estructuras), el diseño inicial se retoca ligeramente por el ingeniero mediante un procedimiento de prueba y error. Los programas actuales aún no incluyen rutinas de optimización como la de la tesis. Por ello, la bondad del diseño final depende en gran medida del proyectista que lo gestiona y de la bibliografía que conoce. La bibliografía sobre el diseño de estribos es escasa y no exhaustiva. Este trabajo la amplía incorporando las relaciones geométricas, los órdenes de magnitud y los mecanismos resistentes de los estribos óptimos (criterios de predimensionamiento), y los compara con los de la bibliografía y con los de un estribo de referencia ER. Estribo con una altura de 9 m, realmente construido y proyectado por reconocidos ingenieros, respecto al cual se han comprobado ahorros económicos superiores al 18% (fundamentalmente en la zapata). Para este ER se ha realizado un estudio paramétrico para obtener los estribos óptimos, con alturas totales entre 6 y 15 m y tensiones admisibles entre 0,2 y 0,5 MPa.
Se han empleado con éxito algoritmos heurísticos a los estribos de los dos grandes grupos existentes: por un lado, de Búsqueda Secuencial por Entornos o Hill Climbing; y, por otro, de los llamados Algoritmos Poblacionales o Evolutivos; en ambos casos, tanto con soluciones factibles como infactibles. En esta tesis, mediante una nueva propuesta de penalización de la función objetivo, se obtienen ahorros del 60% en el tiempo de cálculo. Los algoritmos empleados se basan en el recocido simulado (SAMO) y en la aceptación por umbrales (TAMO). Son dos algoritmos híbridos de escalada estocástica con operadores de mutación basados en los algoritmos genéticos. Las diferencias entre ellos no son significativas, inferiores al 0,2 %. Con un ordenador Intel Core 2 Quad CPU Q6600 de 2.4 GHz y 3.24 GB de memoria RAM, se consigue la optimización (con penalizaciones altas) en tan solo una ejecución del algoritmo, como novedad frente a otras investigaciones, en 1 h 35’ (38’ con el ordenador actual). Dentro del segundo grupo se desarrollan dos nuevas heurísticas, HSDLS y HSPDLS, basadas en Harmony Search e híbridas con DLS, sin penalizaciones y con penalizaciones (y con el mismo operador de mutación del primer grupo), con las que se obtienen resultados similares, pero con tiempos 9 y 6 veces superiores, respectivamente.
Tanto la optimización monobjetivo como la multiobjetivo (MO) ponen de manifiesto la equivalencia de optimizar en coste, en CO₂ o en energía, con diferencias menores del 1,5 %, si bien ello implica un elevado número de armaduras pasivas. La optimización MO (coste de barras) ofrece un ahorro medio en barras del 78,4 % con un incremento medio de los otros tres criterios de 7,85 %, siendo el ahorro económico respecto a ER todavía de un 12,23 %.
Os presento en este post un nuevo libro que he publicado sobre los procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. El libro trata de los aspectos relacionados con los procedimientos constructivos, maquinaria y equipos auxiliares empleados en la construcción de cimentaciones superficiales, cimentaciones profundas, pilotes, cajones, estructuras de contención de tierras, muros, pantallas de hormigón, anclajes, entibaciones y tablestacas. Además de incluir la bibliografía para ampliar conocimientos, se incluyen cuestiones de autoevaluación con respuestas y un tesauro para el aprendizaje de los conceptos más importantes de estos temas. Este texto tiene como objetivo apoyar los contenidos lectivos de los programas de los estudios de grado relacionados con la ingeniería civil, la edificación y las obras públicas.
El libro tiene 202 páginas, 242 figuras y fotografías, así como 140 cuestiones de autoevaluación resueltas. Los contenidos de esta publicación han sido evaluados mediante el sistema doble ciego, siguiendo el procedimiento que se recoge en: http://www.upv.es/entidades/AEUPV/info/891747normalc.html
Sobre el autor: Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de Valéncia. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Es director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE®), investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con procedimientos de construcción y gestión de obras, calidad e innovación, modelos predictivos y optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.
Referencia:
YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.
A continuación os paso las primeras páginas del libro, con el índice, para hacerse una idea del contenido desarrollado.
