marzo 2017 – El blog de Víctor Yepes

Barrettes inyectadas (shaft-grouted barrettes)

Barrette, según la norma EN 1536:1999 — Barrette, según la norma UNE-EN 1536:2011

Los “barrettes”, atendiendo a la norma UNE-EN 1536:2011, son pilotes que en planta son rectangulares, en T o en L o cualquier otra configuración similar, siempre que se hormigonen en una sola operación. Se emplean para sustentar cargas verticales y/o laterales.

A este tipo de pilotes de hormigón con extracción del terreno se les ha denominado también como pilotes rectangulares, minipantallas, módulos portantes o pilas oblongas (este último término usado en México). Este pilote se excava por métodos continuos o discontinuos (hélice, cuchara, trépano, etc.), utilizando sistemas de contención para estabilizar las paredes de la excavación, normalmente con lodos bentoníticos o polímeros.

La construcción de este tipo de pilotes es muy parecida a la de un muro pantalla. Se realiza una excavación hasta la profundidad requerida y se rellena con un lodo tixotrópico para proporcionar soporte a las paredes. Posteriormente, se coloca la armadura y se hormigona con tubos Tremie.

Este tipo de pilote perforado ofrece mayor superficie específica respecto al pilote de sección circular, lo cual permite resistir mejor las cargas verticales debido al aumento de la resistencia en fuste. Desde el punto de vista estructural, se orientan de forma que ofrezca la sección la mayor inercia en la dirección requerida, favoreciendo su comportamiento ante solicitaciones sísmicas.

Colocación de armadura en barrette. Fuente: www.bachy-soletanche.com.hk

Sin embargo, en este post nos vamos a centrar en un caso especial, de gran interés. Se trata de las barrettes inyectadas o de fricción (shaft-grouted barrettes, friction barrettes). Se trata de una cimentación no tan profunda como un pilote normal, que permite reducir el consumo de acero y de hormigón y que acorta la duración de las obras. Se trata de introducir, junto con la armadura, unas tuberías embebidas por donde se inyectará una lechada de cemento y arena a alta presión una vez el pilote ha adquirido la resistencia necesaria. Una vez endurecida esta mezcla, la formación de salientes de las paredes de los pilotes aumenta de forma significativa la fricción, y, por tanto, la resistencia del fuste. Este tipo de cimentación profunda se ha utilizado en edificios altos, como las Torres Petronas de Malasia, o el International Commerce Centre de Hong Kong.

icc_900x600_Bachy — Cimentación de 241 barrettes inyectadas en el International Commerce Centre (ICC), en Hong Kong. Fuente: www.arup.com

A continuación os dejo un vídeo sobre cómo se realiza la ejecución de las barrettes de fricción. Se trata de una obra en Vietnam, y desgraciadamente el vídeo no está ni en español ni en inglés. Pero creo que es interesante.

Referencia:

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.

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

Simulaciones de Monte Carlo en el Control de Calidad del hormigón

El método de Monte Carlo es un procedimiento numérico que permite aproximar la resolución de expresiones matemáticas complejas con las que resulta o bien difícil, o bien imposible (especialmente en el ámbito de la estadística) encontrar resultados exactos. Con este método se puede, con la ayuda de una hoja de cálculo, llevar a cabo un ajuste del criterio de aceptación suficientemente preciso y fundado en los intereses de las partes interesadas expresados por los riesgos aceptados de común acuerdo.

Os paso un vídeo destinado a que los alumnos adquieran una visión no determinista del control de calidad de materiales de construcción. El profesor Antonio Garrido, de la Universidad Politécnica de Cartagena, hace un recorrido por las diferentes funciones de distribución que se aplican hoy en día en la generación de las variables aleatorias, destacando su propuesta personal basada en la distribución gaussiana o normal. Además, propone el empleo de la hoja de cálculo de Excel para realizar la simulación de Monte Carlo, tanto por su sencillez de manejo como por su amplia disponibilidad. Espero que os guste.

Referencias:

Garrido, A.; Conesa, E.M. (2009). Simulación por el método de Monte Carlo para generar criterios de aceptación en el control de calidad de productos de construcción. Informes de la Construcción, 61(515): 77-85. (link)

Construcción de puentes girados

Construcción de la pasarela peatonal de Kingsgate (1966), en Durham (Inglaterra), de 31 m de luz. Foto: Ove Arup.

Constituye una alternativa a la traslación longitudinal del tablero en el que el giro se efectúa tras construir el puente sobre cimbra apoyada sobre el terreno, colocada paralelamente al obstáculo, por ejemplo, en la orilla de un río. Posteriormente, mediante un giro en eje vertical alrededor de un apoyo, se lleva a su posición definitiva. Se puede apoyar el extremo del tablero que gira en una barcaza, o bien llevarlo en voladizo. También se pueden construir dos semipuentes en cada lado y luego girarlos sobre las pilas hasta situarlos en prolongación y cerrar la clave. A diferencia del puente empujado, esta forma de construir el tablero permite una gran libertad de diseño al proyectista, pues se pueden girar puentes viga, pórtico, arco o atirantados.

Para realizar el giro, el tablero queda sustentado en tres apoyos, el pivote y otros dos apoyos móviles, separados para mantener el equilibrio. En el caso de puentes ligeros, los dos apoyos se sitúan en el extremo del tablero. Pero si son tableros pesados, como por ejemplo en sección de cajón de hormigón, una parte del tablero queda en voladizo y en la otra de contrapeso se sitúan los dos apoyos restantes.

La primera obra que se ejecutó con giro desde los dos lados fue la pasarela de Kingsgate en Durham, de Ove Arup, de 31 m de luz, construida en 1966. Un ejemplo de puente girado con apoyo en flotación es la construcción del puente de La Barqueta, en Sevilla (1989-1992), proyectada por Juan J. Arenas y Marcos J. Pantaleón. El puente se montó en una de las orillas, y mediante flotadores se llevó el extremo del puente a la otra orilla. A continuación se procede a desmontar la rótula provisional que propició el giro. El puente, tipo bowstring, tiene una luz de 168 m. También se construyó así la pasarela de la Cartuja (1991), en Sevilla, de Fritz Leonhardt y Luis Viñuela, que es una viga metálica en cajón de 170 m de vano que se giró con un apoyo mediante barcaza en el giro.

Puente de la Barqueta, en pleno proceso de giro flotando sobre el río. Foto: J.M. Serrano.

Los apoyos móviles pueden sustentarse por flotación o bien desplazarse sobre caminos curvos sobre viga o muro de hormigón, habitualmente rematado por un carril metálico. En cuanto al sistema de empuje, si el giro es por flotación, se pueden usar dos cabrestantes, uno de tracción y otro de retenida, que actúan sobre los flotadores. Sin embargo, es aconsejable forzar el movimiento del tablero mediante gatos desde el extremo opuesto al eje de giro para evitar problemas de sincronización y control direccional de tiros.

En el siguiente vídeo podemos ver cómo se construyó la pasarela de Kingsgate.

En el vídeo siguiente podemos ver el “barquetazo”, donde se habla del problema que tuvo el Puente de la Barqueta, en su giro a su posición definitiva.

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

Coeficiente de carga de las tierras sobre tubo instalado en zanja

El empuje de las tierras sobre un tubo instalado en zanja influye decisivamente en su dimensionamiento. Su magnitud depende tanto de las características geométricas de la zanja y del tubo como de las características propias del terreno. A continuación os dejo un enlace a una página donde podéis entender cómo varía el coeficiente de carga de las tierras sobre un tubo instalado en zanja, en función de las características del terreno, las dimensiones del tubo y la geometría de la propia zanja. Para ello se debe seleccionar: el ancho de la zanja (hasta un máximo de 5 m), la altura de relleno (hasta un máximo de 10 m), el ángulo de rozamiento interno del relleno y el ángulo de rozamiento del relleno contra la zanja (ambos en grados sexagesimales, hasta 50º). No se admiten valores negativos.

El enlace es el siguiente: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/TierrasZanja/default.aspx

¿Qué es una recicladora de asfalto?

Quizás sea pertinente insistir en la necesidad que tenemos de conservar nuestras infraestructuras. De este tema ya hablamos en su momento en un post denominado “la crisis de las infraestructuras“. Hoy vamos a seguir la línea abierta comentando el reciclaje de firmes. Se trata de una simple pincelada de lo que nuestros alumnos aprenden con mayor profundidad en la asignatura de Procedimientos de Construcción en nuestra escuela de ingenieros de caminos de Valencia.

El reciclado del asfalto no es algo nuevo. El pavimento de una carretera está sujeto a un envejecimiento progresivo debido a la acción del tráfico, la meteorología y del propio material. Sin embargo, volver a calentar el asfalto para regenerarlo producía un material seco y grumoso que conservaba poco de los aceites del hormigón asfáltico original. A menudo, el asfalto se volvía a calentar de forma estática, sin agitarlo ni mezclarlo durante el proceso. Esto daba como resultado temperaturas desiguales que producían resultados dispares; una parte estaba muy caliente, otra parte estaba demasiado fría y otra a la temperatura justa. Hoy día, donde los costos del petróleo crecen y los presupuestos son escasos, la recicladora de asfalto es una forma económica de mantener las superficies asfaltadas sin dañar el medioambiente, reciclando los productos de hidrocarburos en lugar de desecharlos y utilizar material nuevo en reemplazo. El reciclaje de asfalto tiene numerosas ventajas. Una de ellas es que permite emplear el 100% del pavimento dañado, lo que disminuye los costos de mantenimiento vial en más de 40%.

Para reciclar el asfalto, se pueden usar diversas técnicas. Todas ellas se basan en la reutilización de los materiales del firme defectuoso, a los que se pueden añadir otros materiales. Los tipos habituales, sin considerar el reciclado en planta, son los siguientes:

Reciclado “in situ” en caliente: Se reutilizan todos los materiales del firme mediante una aportación de calor que se realiza en la misma obra. El firme se calienta con unos quemadores y se fresa en un grosor determinado. A este material se añaden agentes rejuvenecedores. La nueva mezcla se extiende y compacta mediante medios convencionales.
Reciclado templado “in situ”: En este caso la temperatura de fabricación es menor a la anterior, lo cual presenta ventajas desde el punto de vista medioambiental. Se utilizan para ello emulsiones bituminosas.
Reciclado “in situ” en frío con cemento: Se fresa en frío un cierto espesor del firme y se mezcla con un conglomerante hidráulico (normalmente cemento). La mezcla se extiende y compacta.
Reciclado “in situ” en frío con emulsiones bituminosas (RFSE): Tras el fresado, se mezcla el material envejecido con emulsiones y otros aditivos. Se extiende, compacta y cura la capa

Si queréis ampliar información, os dejo el enlace a la página de ANTER (Asociación Nacional Técnica de Estabilizados de Suelos y Reciclado de Firmes): http://www.anter.es/. A continuación os dejo varios vídeos para que veáis la maquinaria y la forma de realizar el reciclado de asfalto. Espero que os gusten.

En este vídeo podemos ver cómo se emplea la técnica del reciclado en frío.

Referencias:

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

¿Qué es el reciclado de firmes con cemento?

https://www.eurovia-es.com/soluciones-constructivas/por-tipo-de-aplicacion/tecnicas-amigables-con-el-medioambiente/reciclado-in-situ-con-cemento

El reciclado es una técnica cuyo objetivo principal consiste en transformar un firme degradado en una estructura homogénea y adaptada al tráfico que debe soportar. Se trata de reutilizar sus materiales para la construcción de una nueva capa portante, lo que permite claras ventajas medioambientales y económicas.

Para ampliar los conocimientos sobre este tema, os dejo una videoconferencia proporcionada por Structuralia sobre aplicación del cemento en la conservación de carreteras. El ponente es Jesús Díaz Minguela, Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y Director Técnico de IECA. Espero que os sea de utilidad.

Referencias:

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

Compactación del hormigón por centrifugación

El sistema de compactación por centrifugación se basa en el aprovechamiento de la fuerza centrífuga a la que son sometidos los propios componentes del hormigón, al aplicarles un movimiento de rotación. Por su fundamento físico, el sistema de centrifugación resulta apropiado para fabricar piezas huecas de hormigón con forma cilíndrica (tubos, pilotes huecos, etc.).

Para ello se utilizan moldes giratorios completamente impermeables en cuyo interior es introducido el hormigón. Los moldes giran horizontalmente, bien solidariamente a un eje horizontal, o apoyados sobre un sistema de rodillos, con una velocidad proporcionada a la dimensión del tubo y progresivamente mayor a medida que avanza el proceso.

a) Masa de hormigón introducida en el cilindro, b) arrastre de la masa, c) la masa de hormigón queda adherida a la superficie interior del cilindro

Durante el giro (ver figura) sobre cada punto actúan el peso del material P = mg y la fuerza centrífuga F_c = m rω²

En el caso en que m rω²< mg en la posición M el propio peso del material lo hará caer hacia la parte inferior del molde, de manera que solo se producirá la compresión del hormigón, cuando:

m rω²> m g

Se tiene así que el cuadrado de la velocidad de rotación debe ser inversamente proporcional al radio de la pieza y que además, para que el proceso de compactación sea efectivo, su valor ha de ser netamente mayor que el valor mínimo g/r.

Como se observa en la figura anterior, la resultante de las fuerzas que actúan sobre el material son variables en función de su posición: máxima en N y mínima en M. Pero en la práctica esto no afecta a la compactación, dada la velocidad de giro que desplaza al material durante el proceso de fabricación a una velocidad lineal de 10 a 25 m/s.

Durante todo el tiempo que gira la pieza, sobre todo en piezas de gran tamaño, la velocidad no se mantiene constante. Al principio, mientras se carga el hormigón, la velocidad es reducida (≈ l/10 de V_máx) y una vez se ha terminado la distribución del material se va acelerando poco a poco hasta llegar a la máxima velocidad. El tiempo que dura el giro de la pieza (entre dos y veinte minutos) debe ajustarse al espesor del tubo, sin exceso, para evitar segregación en el hormigón. Con este fin, si los tubos son de gran espesor, la compactación se suele hacer por capas sucesivas.

La impermeabilidad del molde debe ser la máxima posible para evitar la fuga del agua de amasado durante la centrifugación. Con la pérdida de agua se pierde también una parte de finos que puede afectar a la estanqueidad y al buen acabado superficial que es característico en las piezas compactadas por este sistema.

Distribución de los áridos por efecto de la fuerza centrífuga

Los áridos deben ser de la misma composición y de tamaño inferior a 15 mm. La propia fuerza centrífuga, al ser proporcional al peso de los áridos, da lugar a su clasificación por capas: los más gruesos son impulsados con más fuerza hacia el exterior y los más finos se sitúan en el interior. El efecto de este reparto es que en el exterior del tubo el hormigón adquiere una mayor resistencia, mientras en el interior la abundancia de finos proporciona una excelente impermeabilidad.

El hormigón debe verterse en el molde antes de que se inicie su fraguado con una consistencia plástica o blanda; no es conveniente que sea más fluido, ya que aparte de bajar la resistencia, la compresión del material durante la centrifugación es menor. Al final del proceso la consistencia es seca.

Os dejo algunos vídeos explicativos sobre el tema.

También os dejo un vídeo donde se explica la fabricación de pilotes de sección circular.

Referencia:

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

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

¿Dónde se puede estudiar ingeniería civil en España?

Recopilar en este momento todas y cada una de las universidades y ciudades donde se imparten los estudios relacionados con la ingeniería civil en España resulta hoy día una tarea compleja, sobre todo si no quieres dejarte ninguna por el camino. Pasaron ya a la historia los anteriores títulos superiores de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, y los tres títulos de grado medio de Ingeniero Técnico de Obras Públicas en Construcciones Civiles, Ingeniero Técnico de Obras Públicas en Hidrología e Ingeniero Técnico de Obras Públicas en Transportes y Servicios Urbanos. El origen de estos estudios y de las Escuelas donde se imparten fue el de formar a funcionarios al servicio del Estado; posteriormente las Escuelas dejaron de ser Escuelas de funcionarios, impartiendo enseñanzas para el ejercicio de la profesión en cualquier ámbito, público o privado.

Durante muchos años, la única Escuela era la de Madrid, a la que posteriormente se unieron las de Santander, Valencia y Barcelona. Hoy día la oferta se ha multiplicado, sobre todo con la aparición de los grados de ingeniería civil y el máster en ingeniería de caminos, canales y puertos. Muchas escuelas de obras públicas han reconvertido sus estudios en grados y otras tantas universidades han ofertado estos estudios dentro de su oferta académica. Tanto es así, que resulta difícil encontrar una ciudad que se encuentre alejada de una escuela más de 200 km. Incluso existen escuelas separadas decenas de kilómetros unas de otras. Un buen debate sería saber si se encuentra adecuada la oferta a la demanda o si España debe financiar la formación de profesionales abocados, en no pocas ocasiones, a trabajar fuera de nuestro país o a cambiar el ámbito o sector de trabajo profesional.

Si no me equivoco, en el caso del grado, en total son 34 títulos universitarios, que imparten en 25 universidades, en 28 centros y en 22 provincias. En cuanto al máster, son en total 16 títulos, que se imparten en 16 universidades, en 16 centros y en 13 provincias. En la provincia de Madrid, se imparten 3 títulos y en Murcia 2 títulos, en ambos casos de máster.

A falta de dejarme alguna (si es así, por favor me lo comentáis), voy a poner un listado de toda la oferta, tanto en los estudios de grado como de máster. Las listas no se encuentran ordenadas bajo ningún criterio. También es posible que se incorporen nuevos centros que no estén en la lista.

Oferta de titulaciones de grado relacionadas con la ingeniería civil:

Descargar (PDF, 81KB)

Oferta de titulaciones de máster en ingeniería de caminos, canales y puertos:

Descargar (PDF, 43KB)

Métodos de cálculo del empuje del hormigón fresco

En un artículo anterior explicamos en unos pequeños apuntes la forma de calcular el empuje del hormigón fresco sobre un encofrado. Ahora os dejo un par de vídeos explicativos para completar la información anterior. En el primer vídeo se explican los factores que influyen en la presión del hormigón fresco y en el segundo los principales métodos de cálculo de dicho empuje. Espero que estos vídeos os sirvan para entender mejor el comportamiento del hormigón fresco cuando empuja sobre un encofrado.

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

Valoración de la innovación, creatividad y emprendimiento en los estudiantes

A continuación os dejo una comunicación que acabamos de presentar la congreso INTED 2017 que se ha celebrado en Valencia. Trata sobre una valoración de la innovación, la creatividad y el emprendimiento en los estudios de postgrado de ingeniería civil. Espero que os sea de interés.

Referencia:

MOLINA-MORENO, F.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2017). Assessment of the argumentative ability in innovation management of civil engineering studies. 11th annual International Technology, Education and Development Conference (INTED 2017), Valencia, 6th, 7th and 8th of March, 2017, pp. 3904-3913. ISBN: 978-84-617-8491-2

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