Mes: julio 2025

Entre acero y poesía: La vida de Joseph Strauss, la cara visible del Golden Gate

Joseph Baermann Strauss (1870-1938). https://magazine.uc.edu/

Joseph Baermann Strauss nació el 9 de enero de 1870 en Cincinnati, Ohio, apenas una década después del fin de la guerra de Secesión estadounidense. Creció en el seno de una familia de artistas de origen judío alemán: su madre era pianista, aunque un accidente frustró su carrera, y su padre, Raphael Strauss, fue pintor y escritor. En ese entorno, Joseph desarrolló desde joven una profunda sensibilidad artística y una pasión por la poesía, con el anhelo inicial de seguir una trayectoria en las artes. Sin embargo, su vida tomaría otro rumbo en el que la ciencia, la ingeniería y la expresión poética acabarían entrelazándose.

Ingresó en la Universidad de Cincinnati para estudiar ingeniería civil, donde destacó tanto por sus cualidades intelectuales como por su liderazgo. Fue elegido delegado de su clase y también poeta oficial. Durante su etapa universitaria, formó parte de la fraternidad Sigma Alpha Epsilon y escribió un extenso poema titulado Reveries, que leyó como discurso de graduación en 1892. En él presentó una tesis ambiciosa: un proyecto utópico para construir un ferrocarril que conectara Alaska con Rusia a través del estrecho de Bering. Aunque su propuesta sorprendió a la audiencia, su sinceridad, visión y entusiasmo le valieron el respeto del público.

Una experiencia marcó profundamente su orientación profesional. Durante una enfermedad, fue hospitalizado en la enfermería universitaria y, desde la cama, podía contemplar el puente colgante John A. Roebling, que cruzaba el río Ohio entre Cincinnati y Covington. Este puente, el más largo del mundo entre 1866 y 1883, le causó una impresión duradera y despertó en él una profunda fascinación por la ingeniería de puentes que definiría el resto de su vida.

Tras graduarse, Strauss comenzó su carrera profesional como delineante en la empresa New Jersey Steel and Iron Company y, posteriormente, en la compañía Lassig Bridge and Iron Works, en Chicago. En 1899, fue contratado como asistente principal del reconocido ingeniero Ralph Modjeski. Durante su etapa en la empresa, Strauss comenzó a especializarse en puentes basculantes, también conocidos como drawbridges. Se dio cuenta de que los contrapesos de hierro que se utilizaban en estas estructuras resultaban caros y pesados, por lo que propuso reemplazarlos por contrapesos de hormigón, que eran más económicos y eficientes. Su sugerencia fue rechazada, por lo que abandonó la empresa y, en 1904, fundó su propia compañía: la Strauss Bascule Bridge Company of Chicago, que posteriormente abrió también oficinas en San Francisco.

Durante las décadas siguientes, Strauss se convirtió en un innovador y referente nacional en el diseño de puentes móviles. Entre sus obras más representativas se encuentra el puente basculante del ferrocarril HB&T sobre el Buffalo Bayou de Houston, diseñado en 1912 y que aún se encuentra parcialmente operativo. También diseñó el puente basculante Cherry Street Strauss Trunnion en Toronto, el puente Skansen en Noruega, el puente Burnside en Portland (Oregón) y el puente Lewis y Clark sobre el río Columbia, que conecta Longview (Washington) con Rainier (Oregón). A lo largo de su carrera, participó en la construcción de más de cuatrocientos puentes basculantes en América del Norte y Europa, consolidándose como el máximo exponente de este tipo de estructuras.

El mayor desafío de su vida llegó en 1916, cuando el ingeniero municipal de San Francisco publicó un artículo en el que afirmaba que no sería posible construir un puente sobre el Golden Gate —el estrecho que conecta la bahía de San Francisco con el océano Pacífico— por menos de 100 millones de dólares. Strauss respondió que él podía hacerlo por 17 millones. Así comenzó una larga cruzada para hacer realidad lo que entonces parecía imposible. Durante más de diez años, Strauss trabajó sin descanso para convencer a ciudadanos, políticos, al ejército, a la marina y a los inversores de que el puente era viable. Se enfrentó a una fuerte oposición por parte de compañías de ferris, ecologistas, administraciones locales e incluso otros ingenieros.

En noviembre de 1930, ya en plena Gran Depresión, los votantes aprobaron una emisión de bonos que dio luz verde al proyecto. La obra comenzó en enero de 1933, con un presupuesto final de 35 millones de dólares, 13 millones menos de lo estimado inicialmente, y se finalizó antes de lo previsto. Aunque Strauss había propuesto inicialmente un diseño híbrido de suspensión y voladizo, finalmente optó por un diseño colgante clásico, con un tramo principal de 1280 metros, lo que lo convirtió en el puente colgante más largo del mundo hasta la década de 1960.

Strauss supervisó personalmente gran parte de la construcción. En homenaje a su alma mater, colocó un ladrillo del edificio McMicken de la Universidad de Cincinnati en el anclaje sur del puente. También introdujo un elemento innovador en materia de seguridad: una red de protección bajo el tablero que salvó la vida de 19 trabajadores, una cifra significativa para la época, lo que supuso una medida pionera en obras civiles de gran escala.

Monumento a Strauss en San Francisco (marzo de 2010). https://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Strauss_(ingeniero)

Sin embargo, el proceso no estuvo exento de conflictos. Aunque Strauss fue la cara visible del proyecto, el diseño estructural detallado fue obra de los ingenieros Charles Alton Ellis y Leon Moissieff. Strauss, empeñado en recibir todo el reconocimiento, minimizó las contribuciones de Ellis, que fue excluido de los créditos en la ceremonia inaugural de 1937. Esta omisión se corrigió finalmente en 2012, cuando se colocó una placa conmemorativa en su honor junto al puente.

Durante los años de construcción, Strauss empezó a mostrar signos de deterioro físico y emocional. Estuvo ausente durante más de seis meses, lo que generó rumores sobre una crisis nerviosa. En ese periodo se divorció de su mujer y se casó con una joven cantante muchos años menor que él. Tras finalizar el puente, agotado, se retiró a Arizona para recuperarse.

El puente Golden Gate se inauguró oficialmente el 27 de mayo de 1937. Strauss celebró el acontecimiento escribiendo y leyendo su poema The Mighty Task is Done, un homenaje lírico a la culminación de su obra más ambiciosa. Este poema supuso su despedida de la ingeniería y también el cierre simbólico de su vida profesional. Menos de un año después, el 16 de mayo de 1938, Strauss falleció en Los Ángeles a causa de un derrame cerebral. Tenía 68 años.

En 1941, su viuda financió la construcción de una estatua en su honor ubicada en el extremo sur del puente, en el lado de San Francisco. La inscripción reza: «Joseph B. Strauss, 1870-1938. El hombre que construyó el puente». Aunque su figura ha sido objeto de controversia, su contribución a la ingeniería es indiscutible. Además de su legado técnico, dejó una notable obra poética, que incluye el poema «Las secuoyas», inspirado en los árboles monumentales de California, y que aún hoy se vende como recuerdo en los parques naturales.

Joseph B. Strauss fue un ingeniero y poeta, un soñador meticuloso que cruzó el puente entre el arte y la técnica. Su vida demuestra que la grandeza de la ingeniería no solo se mide en acero y cemento, sino también en visión, valor y sensibilidad humana. El Golden Gate, con su silueta roja suspendida sobre el océano, sigue siendo el mejor poema que pudo haber escrito.

Pero aquí os dejo la pequeña entrevista que me hicieron sobre el Golden Gate.

Os dejo algunos vídeos sobre el Golden Gate. Pero podéis ver más vídeos sobre la construcción de este puente aquí: https://victoryepes.blogs.upv.es/2013/06/24/golden-gate/

Othmar Ammann: el ingeniero que redefinió los puentes del siglo XX

Othmar Hermann Ammann (1879–1965). https://commons.wikimedia.org/wiki/

Othmar Hermann Ammann (1879-1965) fue un ingeniero civil suizo-estadounidense cuya obra transformó la ciudad de Nueva York y revolucionó el diseño de puentes en el siglo XX. Su enfoque técnico y estético permitió construir estructuras tan emblemáticas como el puente George Washington o el puente Verrazano-Narrows. A lo largo de su carrera, combinó innovación, eficiencia y belleza con una precisión matemática, sin perder de vista el contexto urbano y económico de cada época.

Nació el 26 de marzo de 1879 en Feuerthalen, al norte de Suiza. Provenía de una familia trabajadora: su padre era fabricante y su madre, sombrerera. Comenzó su formación en la Escuela Industrial de Zúrich y la continuó en el Eidgenössische Polytechnikum (ETH Zurich), donde se graduó en 1902 bajo la tutela del destacado profesor Wilhelm Ritter. A diferencia de otras instituciones técnicas de la época, esta escuela otorgaba gran valor a la estética en el diseño estructural, principio que Ammann adoptó como eje rector de su carrera: «Cuando diseñas un puente, el impacto estético es tan importante como los detalles técnicos. ¡Construir un puente feo es un crimen!».

En 1904 emigró a Estados Unidos con la intención inicial de realizar unas prácticas profesionales de corta duración. Llegó a Nueva York el 5 de mayo de ese año y pronto comenzó a trabajar en el diseño de puentes ferroviarios. Al año siguiente, trabajó en la Pennsylvania Steel Company, donde colaboró en la construcción del puente Queensboro. Ese mismo año, viajó temporalmente a Suiza para casarse con Lilly Selma Wehrli, con quien tendría tres hijos: Werner, George y Margot.

Su reputación creció en 1907, cuando redactó un informe técnico sobre el colapso del puente de Quebec, lo que le otorgó prestigio en el ámbito profesional. Entre 1912 y 1923 fue asistente del influyente ingeniero Gustav Lindenthal. Junto a él, participó en la construcción del puente Hell Gate de Nueva York y del puente sobre el río Ohio en Sciotoville. En 1917, propuso una alternativa más realista al ambicioso puente multifuncional que Lindenthal quería construir sobre el río Hudson: su idea de un puente exclusivamente destinado al tráfico rodado marcó un punto de inflexión en su carrera.

Durante los años veinte, Estados Unidos experimentó un gran auge de la motorización y la urbanización. Aunque Ammann era una persona modesta y reservada, supo detectar oportunidades clave. Según el historiador David Witz, «tenía dos caras: la tímida y suiza, pero también la de “ve a por ello”». En 1923, fundó su propia empresa de ingeniería en Nueva York. Al año siguiente se nacionalizó estadounidense y la Autoridad Portuaria de Nueva York aprobó financiar su propuesta para construir un puente entre Nueva Jersey y Manhattan. Su proyecto fue elegido por encima del de su antiguo mentor, Lindenthal.

En 1930, fue invitado a Suiza para recibir un doctorado honoris causa de la ETH de Zúrich, junto con Albert Einstein. Ese mismo año fue nombrado ingeniero jefe de la Autoridad Portuaria de Nueva York, donde dirigió la construcción del puente de Bayonne, el Outerbridge Crossing, el puente de Goethals y el túnel de Lincoln. Entre 1937 y 1939, ya como director de ingeniería, lideró la construcción del puente Bronx-Whitestone y del puente Triborough (hoy puente Robert F. Kennedy). También formó parte de la junta que supervisó la construcción del puente Golden Gate de San Francisco, inaugurado en 1937.

By John O’Connell – originally posted to Flickr as George Washington Bridge from New Jersey, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10903748

Inaugurado el 24 de octubre de 1931, el puente George Washington supuso un hito en la historia de la ingeniería. Con una luz de 1.067 metros, duplicó el récord mundial de la época. Su tablero aerodinámico redujo costes y resistía fuertes vientos. Se terminó seis meses antes de lo previsto y por debajo del presupuesto. Actualmente, sigue siendo el puente colgante con más carriles del mundo (14) y el más transitado, con más de 100 millones de vehículos al año.

En 1932 se completó el puente Bayonne, que ostentó el récord del arco de acero más largo del mundo durante 45 años. En 1933, tras el fallecimiento de Lilly, su primera esposa, Ammann fue nombrado director de la Triborough Bridge and Tunnel Authority y comenzó a colaborar con el urbanista Robert Moses. En 1935, se casó con Kläry Nötzli, viuda del ingeniero suizo Fred A. Nötzli.

Ammann aplicó la teoría de la deflexión para aligerar estructuras sin comprometer la estabilidad, lo que resultó clave durante la Gran Depresión. Su talento llamó la atención de Robert Moses, con quien trabajó estrechamente en múltiples proyectos. En 1940, participó en la investigación del colapso del puente de Tacoma Narrows junto a Theodore von Kármán y Glenn B. Woodruff. Su informe de 1941 resultó decisivo para la evolución del diseño de puentes colgantes.

En 1946, fundó junto a Charles S. Whitney la empresa Ammann & Whitney. Con esta empresa diseñó los dos últimos puentes de su carrera: el puente Throgs Neck (1961) y el puente Verrazzano-Narrows (1964). Durante los años cuarenta y cincuenta, continuó viajando regularmente a Suiza, especialmente a Pontresina y Zermatt. Cuando estalló la Segunda Guerra Mundial, se alistó como teniente en el ejército suizo en Andermatt. Al no ser atacada Suiza, regresó a Estados Unidos.

By H.L.I.T. – originally posted to Flickr as Verrazano, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12715051

En 1959, con 80 años, comenzó la construcción del puente Verrazano-Narrows, que se inauguró el 21 de noviembre de 1964. Con una luz de 1298 metros, fue el puente colgante más largo y pesado del mundo, y aún hoy es el más extenso del hemisferio occidental. Ammann lo consideraba su obra maestra. «Sabía que esta sería su obra maestra en belleza y en la excelencia de su modelo de desarrollo de la forma a partir de la construcción. Supuso el punto álgido de su desarrollo profesional como ingeniero pionero. Murió un año después de su apertura», indica David Witz. El historiador también afirma que su puente favorito es este: «Es una estructura muy hermosa y enorme, profundamente elegante».

En 1963, las autoridades suizas rechazaron su propuesta para construir un puente atirantado sobre el lago de Ginebra. Ese mismo año, recibió la Medalla Nacional de la Ciencia de manos del presidente Lyndon B. Johnson, convirtiéndose así en el primer ingeniero civil en recibir esta distinción.

Othmar Ammann falleció el 22 de septiembre de 1965 en Rye, Nueva York. A lo largo de su vida recibió numerosos reconocimientos, como el Thomas Fitch Rowland Prize (1919), el Ernest E. Howard Award (1960) y el título de Ingeniero Civil del Año (1958) por la Sección Metropolitana. En 1962 se erigió un busto suyo en la estación de autobuses del puente George Washington. En 1968, la Universidad de Stony Brook nombró en su honor la residencia Ammann College, y en 1979, con motivo del centenario de su nacimiento, se colocó una placa conmemorativa junto al puente Verrazzano-Narrows.

Considerado por muchos como el ingeniero civil más grande del siglo XX, Ammann sigue siendo una figura poco conocida en su país natal. Su legado, sin embargo, permanece vivo en los puentes que conectan ciudades y culturas, símbolo de una visión que supo unir técnica, estética y sentido de la oportunidad.

Os dejo un vídeo de la inauguración del puente Verrazano.

Rotopalas: maquinaria de excavación continua para grandes producciones

Figura 1. Rotopala. Cortesía SKW.

Las rotopalas, conocidas en inglés como Bucket Wheel Excavators (BWE), son máquinas de producción continua que integran las funciones de arranque, carga y transporte del material sin interrupciones. Están especialmente diseñadas para excavar materiales de fácil manipulación, como arenas, gravas, margas, arcillas o lignito. Su funcionamiento continuo las hace ideales para explotaciones mineras a cielo abierto, donde se requiere una alta eficiencia operativa en procesos prolongados y repetitivos.

El origen de estas imponentes máquinas se remonta a 1881, en Estados Unidos, cuando se construyó el primer equipo accionado por vapor. Sin embargo, no fue hasta 1916 en Alemania cuando se produjo su verdadero desarrollo industrial, al aplicarse en la explotación de lignito pardo. A partir de la década de 1950, las rotopalas experimentaron una notable evolución técnica, con modelos de mayor capacidad que respondían a las crecientes necesidades de producción. En la actualidad, estas máquinas pueden mover volúmenes superiores a los 254 000 m³ de material, lo que da una idea de su gran capacidad. En comparación, los Bucket Chain Excavators (BCE), aunque útiles en ciertas aplicaciones, apenas superan los 14 000 m³ y se emplean principalmente para retirar recubrimientos.

El diseño de las rotopalas se clasifica según la relación entre la longitud del brazo del rodete (L) y el diámetro del rodete (D). De este modo, se distinguen los modelos compactos (L/D = 2), semicompactos (L/D = 3) y convencionales (L/D = 4). Las compactas presentan varias ventajas significativas: una inversión inicial un 20 % inferior a la de las convencionales, menor peso, mayor estabilidad y tiempos de entrega más reducidos. Sin embargo, su diseño, limitado a dos orugas, restringe su tamaño máximo a 1600 toneladas, lo que implica una capacidad máxima de producción de 7500 m³/h y un brazo más corto que reduce su alcance operativo. Esta clasificación está normalizada por la norma DIN 22266, que define un sistema de denominación mediante letras que representan distintas características del equipo, como, por ejemplo, el tipo de tren de rodaje o la capacidad de los cangilones.

Figura 2. Rotopala semicompacta. Cortesía SKW

Una rotopala está formada por múltiples sistemas clave que permiten su funcionamiento. El tren de rodaje puede montarse sobre vías o, lo que es más habitual en minería a cielo abierto, sobre orugas. La configuración de estas últimas (dos, tres, cuatro, tres dobles o seis dobles) depende del peso de la máquina y de la capacidad portante del terreno. Cada oruga incorpora un bastidor, una rueda motriz o guía elevada, rodillos de sustentación y zapatas. La corona de giro permite orientar el brazo del rodete, cuya longitud influye directamente en la altura máxima de excavación, la anchura del bloque que se va a extraer y la selectividad del corte. El rodete es el elemento encargado de arrancar el material y su diseño depende de las propiedades geomecánicas del macizo rocoso, la resistencia del material y la producción horaria deseada. Su diámetro oscila entre 2,5 y 22 metros, y su capacidad productiva está entre 200 y 19 000 m³/h. Además, cada tonelada adicional en el peso del rodete implica una carga extra de 400 toneladas sobre la estructura de la máquina.

Existen varios tipos de rodete. El tipo celular, muy habitual en los parques de homogeneización, emplea una placa de caída con forma de arco que crea una célula para conducir el material hacia la cinta lateral. El tipo no celular se caracteriza por tener cangilones insertados en un espacio anular, con un cierre radial que permite aumentar la capacidad del cangilón en un 50 %. Por último, el tipo semicircular tiene un cierre inferior con planos inclinados llamados semicelulares y una vertedera fija. Los cangilones pueden tener un respaldo cerrado, que es ideal para materiales adhesivos como las arcillas duras (tipo «caparazón de tortuga»), o un respaldo de cadenas, que es más adecuado para materiales blandos, húmedos o pegajosos. Los elementos de corte, como dientes, cuchillas u orejetas angulares, son determinantes para la eficiencia de la excavación y deben ser fácilmente sustituibles, resistentes a la abrasión y al impacto. En materiales duros, pueden incorporarse precortadores que fragmentan previamente el material, aunque esto puede generar sobrecargas y vibraciones no deseadas.

Figura 3. Bucket Wheel Excavator. Cortesía FAM-BEUMER GROUP.

El sistema de izado permite posicionar el rodete a la altura de operación deseada y realizar descensos o ascensos rápidos mediante cilindros hidráulicos o cables de acero. Por otro lado, la descarga del material excavado se realiza mediante sistemas como puentes de conexión, brazos de descarga o cintas transportadoras, lo que otorga gran flexibilidad al sistema.

El dimensionamiento de una rotopala debe tener en cuenta múltiples factores técnicos. El diámetro del rodete se selecciona en función de la capacidad nominal requerida y de las propiedades del material, procurando elegir el diámetro más pequeño posible que cumpla los objetivos de producción, ya que un rodete de mayor tamaño incrementa el peso y complica la estática de la máquina. La capacidad nominal (Q) distingue entre la producción teórica o de diseño (Qt) y la producción real, que se ve afectada por factores como el grado de llenado de los cangilones y las paradas por mantenimiento o averías. La producción teórica se calcula mediante la fórmula Qt = Qa / (F · horas/día · días/año), donde F es un factor de campo que incluye la eficiencia y las constantes operativas. La producción de material suelto se determina aplicando el esponjamiento del material, que normalmente se sitúa entre 1,3 y 1,6, o mediante la fórmula Qts = I * s * 60, donde I es la capacidad del cazo y s el número de descargas por minuto.

El tipo de material que se va a excavar influye en la velocidad de corte, el número de cangilones, el diámetro del rodete y la inclinación del brazo. La velocidad de corte (Vc) se calcula como Vc = ω · D / 2 y suele estar entre 2 y 3,5 m/s, debiendo mantenerse por encima de la velocidad crítica (Vcri = 2,22 · D). El número de cangilones (Z) depende del material: las rocas blandas requieren pocos cangilones grandes, mientras que las rocas duras exigen muchos cangilones pequeños. Como estimación, se puede considerar Z = 4D. La frecuencia de descarga (s) se obtiene mediante la fórmula s = (Vc · Z) / (π · D) · 60, y la capacidad de los cangilones (V) mediante V = (Qts · 60) / (s · 1,25). Las potencias necesarias para la excavación, la aceleración, la elevación y el sistema completo deben calcularse en función de la producción deseada, el tipo de material y el diseño mecánico del equipo.

Durante la operación, el rodete gira mientras el brazo se mueve y el corte más eficiente se produce cuando el brazo está perpendicular al frente de trabajo (ángulo α = 0°). El avance puede realizarse en terrazas, donde el rodete desciende escalonadamente tras cada pasada, o en cortes descendentes, bajando con cada inversión del giro del brazo. Existen diversas variantes operativas, como la excavación en bloque lleno, la más común en la actualidad gracias a la movilidad sobre orugas, la excavación en frente largo, en la que la máquina avanza en paralelo al frente, y la excavación en bloque lateral, que es una adaptación del sistema anterior. También es posible excavar por debajo del nivel de las orugas, lo que permite trabajar con bancos de mayor altura con respecto a la posición del tren de rodaje.

Figura 4. Variantes de excavación de la rotopala. Fuente: Manual de arranque, carga y transporte en minería a cielo abierto (1995)

Entre las múltiples ventajas de las rotopalas, destacan su capacidad de excavación continua, su bajo consumo energético (hasta un 70 % menos que los sistemas de cables), la ausencia de impactos durante la carga, su gran radio de vertido y la posibilidad de operar tanto por encima como por debajo del nivel del terreno. Además, pueden trabajar en bancos de distintas alturas, generar taludes estables, entregar material fácilmente transportable por cinta y permitir una gran selectividad en la excavación. También pueden diseñarse para ejercer una baja presión sobre el terreno, lo que resulta clave en zonas con baja capacidad portante.

Sin embargo, no todo son ventajas. Las rotopalas requieren un mantenimiento complejo y frecuente, no son flexibles ante cambios en la geometría o tectónica del yacimiento y no sirven para excavar materiales compactos o muy abrasivos. Además, su rendimiento global depende de la disponibilidad de todos los elementos en serie que componen el sistema, lo que introduce una fuerte interdependencia operativa. Por último, su adquisición e instalación suponen una inversión inicial muy elevada, lo que limita su adopción a proyectos a gran escala y a largo plazo.

En resumen, las rotopalas son una solución de ingeniería impresionante para grandes operaciones mineras, ya que combinan eficiencia, potencia y continuidad operativa. No obstante, no son la herramienta adecuada para todos los contextos y, en las condiciones apropiadas, su rendimiento y productividad son difíciles de igualar.

Os dejo algunos vídeos que espero os interesen:

Referencias:

GÓMEZ DE LAS HERAS, J.; MANGLANO, S.; TOLEDO, J.; LÓPEZ-JIMENO, C.; LÓPEZ-JIMENO, E. (1995). Manual de arranque, carga y transporte en minería a cielo abierto. Instituto Geológico y Minero de España, Madrid, 604 pp.

MARTÍNEZ-PAGÁN, P. (2025). Rotopalas. Apuntes 4º curso GIRME. Universidad Politécnica de Cartagena.

YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264. 144 pp.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 256 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción

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Preguntas sobre la productividad y el estudio del trabajo

¿Qué es la productividad y por qué es crucial para una empresa?

La productividad se define como la relación entre los bienes y servicios producidos y los recursos empleados para ello. Es un indicador vital para cualquier actividad empresarial, ya que las empresas que no mejoran su productividad con respecto a la de sus competidores están abocadas a desaparecer. Un aumento de la producción no siempre implica un aumento de la productividad; para conseguirlo, es necesario buscar la eficiencia en todos los procesos de la empresa. La mejora de la productividad conlleva una reducción de costes y plazos, lo que incrementa la competitividad a largo plazo.

¿Cuál es la diferencia entre productividad y rendimiento?

La productividad se refiere a la relación entre la producción y los recursos consumidos. El rendimiento, por otro lado, es el cociente entre lo realizado y lo previsto, ya sea en relación con la producción o con el tiempo dedicado a una actividad. El rendimiento contribuye a aumentar o disminuir la productividad modificando la eficiencia de los medios de producción, pero no los medios en sí mismos. La pérdida de productividad a menudo se debe a ineficiencias en el tiempo total invertido en una operación.

¿Cómo se puede aumentar la productividad de una empresa, según la OIT?

De acuerdo con la Organización Internacional del Trabajo (OIT), existen dos categorías principales de medios directos para aumentar la productividad.

  • Inversión de capital: Esto incluye idear nuevos procedimientos básicos o mejorar fundamentalmente los existentes, así como instalar maquinaria o equipo más moderno y de mayor capacidad, o modernizar los ya existentes.
  • Mejor dirección: Implica reducir el contenido de trabajo del producto, reducir el contenido de trabajo del proceso y reducir el tiempo improductivo, ya sea imputable a la dirección o a los trabajadores.

¿Qué es el estudio del trabajo y cuáles son sus componentes principales?

El estudio del trabajo es un término que engloba técnicas para examinar tareas humanas en todos sus contextos con el fin de investigar sistemáticamente los factores que influyen en la eficiencia y la economía, y así poder introducir mejoras. Se trata de una herramienta fundamental para alcanzar objetivos y tomar decisiones. Consta de dos técnicas interrelacionadas:

  • Estudio de métodos: Se enfoca en cómo se realiza un trabajo, buscando formas más sencillas y eficientes para reducir costes.
  • Medición del trabajo: Su objetivo es determinar cuánto tiempo se requiere para ejecutar una tarea definida por un trabajador calificado, según normas y rendimientos preestablecidos.

¿Cuáles son los objetivos principales del estudio de métodos?

El estudio de métodos busca registrar y examinar críticamente de forma sistemática los factores y recursos involucrados en los sistemas de ejecución existentes y propuestos. Sus objetivos son:

  • Mejorar los procesos y los procedimientos.
  • Optimizar la disposición del lugar de trabajo, el diseño del equipo y las instalaciones.
  • Economizar el esfuerzo humano y reducir la fatiga innecesaria.
  • Mejorar la utilización de materiales, máquinas y mano de obra.
  • Crear mejores condiciones de trabajo.

¿Cuáles son las fases clave para implementar un estudio de mejora de métodos?

Para abordar y llevar a la práctica un estudio de mejora de métodos, se siguen cinco fases generales:

  1. Elección y definición del problema: Identificar el trabajo a analizar que ofrecerá la mayor rentabilidad.
  2. Observación y registro del método actual: Recopilar datos sobre cómo se realiza el trabajo actualmente.
  3. Análisis del método actual: Cuestionar sistemáticamente cada aspecto del método actual (qué, dónde, cuánto, quién, cómo, cuándo) para identificar ineficiencias.
  4. Desarrollo del método mejorado: Basándose en el análisis, buscar posibilidades como eliminar trabajo innecesario, combinar operaciones, cambiar el orden de ejecución o simplificar las operaciones.
  5. Aplicación y mantenimiento del nuevo método: Una vez aprobado por la dirección, implementar el nuevo método y vigilar periódicamente su cumplimiento.

¿Qué son los diagramas de proceso y qué tipos se mencionan?

Los diagramas de procesos (o cursogramas) son representaciones gráficas de los eventos que ocurren durante una serie de acciones u operaciones, junto con información relevante. Durante un proceso, se identifican cinco tipos de acciones: operación, transporte, inspección, demora y almacenamiento. Entre los tipos de diagramas de proceso se incluyen:

  • Diagrama de las operaciones del proceso (operation process-chart): Muestra los puntos donde se introducen los materiales, la secuencia de inspecciones y todas las operaciones (excepto el manejo de materiales), incluyendo tiempo y localización. Útil para procesos complicados o nuevos.
  • Diagrama del análisis del proceso del recorrido (flow process-chart): Representa todas las operaciones, transportes, inspecciones, demoras y almacenajes, con información sobre tiempo requerido y distancia recorrida. Se construye determinando el producto y unidad, anotando fases, uniendo símbolos, y midiendo distancias y duraciones.
  • Diagramas planimétricos de flujo o diagrama de recorrido: Representación gráfica sobre un plano del área de actividad, mostrando la ubicación de los puestos de trabajo y el trazado de movimientos de hombres y/o materiales. Ayuda a identificar áreas congestionadas, avances y retrocesos, y a mejorar la distribución de la planta. Se utiliza la misma simbología que el diagrama de proceso.

¿Qué son los gráficos de actividades simultáneas y cuál es su propósito?

Los gráficos de actividades simultáneas o múltiples son herramientas que se utilizan para registrar y estudiar las actividades interdependientes de personas y máquinas. Su objetivo principal es reducir el número y la duración de los tiempos improductivos (paradas y esperas). La técnica consiste en representar el trabajo de cada recurso en una escala de tiempos común para visualizar las interrelaciones entre ellos y examinar y analizar el método con el fin de eliminar los periodos de inactividad.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 256 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376.

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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Preguntas frecuentes sobre el agua en medio poroso y sus problemas en excavaciones.

1. ¿Qué es un acuífero y cómo se clasifica?

Un acuífero es una formación geológica subterránea que contiene y transmite agua. Se clasifican principalmente en:

  • Acuífero libre: El agua está en contacto con la atmósfera a través de los poros o las fisuras de la zona no saturada. El límite superior es el nivel freático, donde la presión del agua es atmosférica.
  • Acuífero confinado: El acuífero está cubierto por una capa impermeable (acuicludo o acuitardo) y el agua se encuentra a una presión superior a la atmosférica. Si se perfora un pozo en un acuífero confinado y el agua sube por encima de la superficie del terreno, se dice que existen existen «condiciones artesianas».
Figura 1. Esquema de acuífero. https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Aquifer_es.svg

Además, existen otras formaciones relevantes:

  • Acuicludo: Una formación geológica que, aunque contiene agua, no la transmite de manera efectiva, por lo que no es apta para su explotación (por ejemplo, terrenos arcillosos).
  • Acuitardo: Transmite el agua muy lentamente, por lo que no es apto para su captación, pero puede permitir la recarga vertical de otros acuíferos en condiciones especiales (por ejemplo, arcillas limosas o arenosas).

2. ¿Qué es la carga hidráulica total y por qué es importante la Ley de Darcy en el estudio del flujo de agua en medios porosos?

La carga hidráulica total (H), también conocida como potencial, representa la energía por unidad de peso de un fluido en movimiento, expresada como una altura. Incluye la altura geométrica (z), la altura de presión (u/γw) y la altura de velocidad (v²/2g). En el contexto del flujo en medios porosos, la velocidad suele ser despreciable, por lo que la carga total se simplifica a la altura piezométrica.

La Ley de Darcy es fundamental porque describe la velocidad del flujo de agua en un medio poroso. Establece que la velocidad (v) es directamente proporcional al gradiente hidráulico (i) y al coeficiente de permeabilidad (k), es decir, v = k · i. El coeficiente de permeabilidad mide la facilidad con la que el agua circula a través del suelo y depende tanto de las características del acuífero (porosidad, tamaño de los poros interconectados) como del fluido (viscosidad, peso específico). Esta ley es crucial para comprender cómo se mueve el agua a través del suelo y para calcular caudales en diversas aplicaciones geotécnicas.

Figura 2. Esquema de la ley de Darcy

3. ¿Qué son las tensiones efectivas y por qué son tan importantes en geotecnia según el postulado de Terzaghi?

Las tensiones efectivas (σ‘) son un concepto fundamental en geotecnia, postulado por Karl von Terzaghi en 1923. Se definen como el exceso de tensión sobre la presión intersticial (o presión neutra) del agua (u) presente en el suelo. Es decir, son las tensiones que actúan exclusivamente sobre la fase sólida del suelo, transmitiéndose grano a grano.

Su importancia radica en el postulado de Terzaghi, que establece lo siguiente: «Cualquier efecto medible debido a un cambio de tensiones, como la compresión, la distorsión o la modificación de la resistencia al corte de un suelo, se debe exclusivamente a cambios en las tensiones efectivas». Esto significa que la deformación y la resistencia del suelo dependen directamente de las tensiones efectivas y no de las tensiones totales. Por ejemplo, si el volumen o la distorsión de un suelo saturado no cambian, es porque sus tensiones efectivas no han cambiado. Si se permite el drenaje del agua (es decir, si se disipa la presión intersticial), las tensiones efectivas aumentan, lo que provoca la deformación del suelo y la modificación de su resistencia al corte, un fenómeno conocido como consolidación.

4. ¿Cuáles son los principales problemas geotécnicos relacionados con el agua en las excavaciones?

El agua subterránea y superficial puede causar diversos problemas geotécnicos significativos en las excavaciones:

  • Subsidencia: Un descenso del nivel freático (por bombeo o excavación) aumenta las tensiones efectivas, provocando asentamientos en el terreno circundante. Un aumento del freático también puede causar asentamientos en suelos arcillosos o reducir la capacidad portante en arenas.
  • Deslizamiento de taludes: El flujo de agua en los taludes de una excavación incrementa su peso y reduce su resistencia al corte, llevando a la inestabilidad. Esto se agrava si la excavación corta dos estratos, donde el flujo entre capas puede causar erosión.
  • Erosión superficial: El afloramiento de agua en los taludes provoca cárcavas y arrastre de terreno, lo que compromete la estabilidad y debilita las bermas.
  • Erosión interna o tubificación (piping): El agua arrastra partículas finas a través de los huecos del suelo, formando túneles internos. Esto es propenso en suelos dispersables y puede ocurrir en presas o por flujos anómalos en pozos de drenaje o anclajes defectuosos.
  • Inestabilidad del fondo o sifonamiento: Ocurre cuando un flujo ascendente de agua en un terreno granular no consolidado anula la presión efectiva, por lo que el suelo se comporta como un fluido (arenas movedizas). Esto sucede cuando las fuerzas de filtración superan el peso sumergido del suelo.
  • Levantamiento del fondo o taponazo (uplift): El fondo de la excavación se vuelve inestable cuando el empuje del agua subterránea —típico en un acuífero confinado bajo un estrato de baja permeabilidad— supera el peso del terreno que lo soporta.

5. ¿Qué es el sifonamiento o «efecto Renard» y cuándo ocurre?

El sifonamiento, también conocido como licuefacción o «efecto Renard», se produce cuando existe un flujo ascendente de agua en el terreno y la presión del agua es tan alta que anula las tensiones efectivas del suelo. En suelos granulares sin cohesión, como la arena, el terreno pierde completamente su resistencia al corte y comienza a comportarse como un fluido en ebullición, similar a las arenas movedizas.

Este fenómeno sucede cuando se alcanza un «gradiente crítico», que es la relación entre el peso específico sumergido del suelo y el peso específico del agua. Si se sitúa un objeto con un peso específico superior al de la mezcla fluida de terreno y agua sobre un terreno con licuefacción, se hundirá. Supone un grave riesgo en las excavaciones, especialmente por debajo del nivel freático, ya que puede provocar el desprendimiento de cimentaciones y maquinaria.

6. ¿Cómo se relaciona el coeficiente de permeabilidad con la permeabilidad equivalente en estratos de suelo?

El coeficiente de permeabilidad (k) mide la facilidad con la que el agua fluye a través de un suelo concreto. Sin embargo, en la práctica, el suelo suele estar compuesto por múltiples estratos con diferentes permeabilidades y espesores. En estos casos, se calcula una permeabilidad equivalente, que puede ser horizontal o vertical:

  • Permeabilidad equivalente horizontal: Se aplica cuando el flujo de agua atraviesa horizontalmente un conjunto de estratos. El caudal total es la suma de los caudales en cada estrato.
  • Permeabilidad equivalente vertical: Se usa cuando el flujo de agua atraviesa verticalmente los estratos. En este caso, el caudal es constante a lo largo de los estratos, pero cada estrato tiene un gradiente hidráulico diferente.

Estos cálculos son esenciales para modelar con precisión el flujo de agua en suelos estratificados.

7. ¿Qué es una red de flujo y para qué se utiliza en geotecnia?

Una red de flujo es una representación gráfica del flujo de agua subterránea en un medio poroso. Está formada por dos familias de curvas ortogonales entre sí.

  • Líneas equipotenciales (Ψ): Son líneas que conectan puntos donde la altura piezométrica (carga hidráulica) es constante.
  • Líneas de corriente (Φ): Son las trayectorias que siguen las partículas de fluido a medida que se mueven a través del suelo.

La red de flujo se construye de manera que las fronteras impermeables actúan como líneas de corriente y las fronteras permeables (como una lámina de agua) son líneas equipotenciales. Al intersectarse, ambas familias de líneas deben formar «cuadrados curvilíneos».

Figura 3. Red de flujo, formada por líneas equipotenciales (Ψ) y  líneas de corriente (Φ)

Las principales aplicaciones de las redes de flujo en geotecnia son:

  • Calcular las presiones del agua subterránea: Permiten determinar las presiones en diferentes puntos o superficies.
  • Estimar los caudales del agua subterránea: Todos los canales de flujo (espacio entre dos líneas de corriente adyacentes) transportan el mismo caudal.
  • Calcular los gradientes hidráulicos: La pérdida de carga total se distribuye uniformemente entre las equipotenciales. Esto es crucial para evaluar la estabilidad de taludes y el riesgo de sifonamiento.

8. ¿Cómo se puede prevenir el sifonamiento en una excavación y qué factores influyen en las medidas de prevención?

Para prevenir el sifonamiento en una excavación, especialmente por debajo del nivel freático, una de las medidas principales es utilizar tablestacas o ataguías con una longitud de empotramiento suficiente. Esta longitud adicional por debajo del nivel de excavación aumenta el recorrido más corto que puede seguir el agua, lo que reduce el gradiente hidráulico y, en consecuencia, las fuerzas de filtración.

La profundidad de empotramiento necesaria depende de varios factores:

  • Profundidad de la excavación bajo el nivel freático: A mayor profundidad de excavación, mayor empotramiento se requiere.
  • Porosidad del suelo: Cuanto mayor es la porosidad del terreno (es decir, más vacíos hay en el suelo), mayor empotramiento es necesario para evitar el sifonamiento.
  • Peso específico de las partículas sólidas y del agua: Estos valores influyen en el peso específico sumergido del suelo y, por ende, en el gradiente crítico.
  • Coeficiente de seguridad (η): Se aplica un coeficiente de seguridad para garantizar que el empotramiento sea suficiente para resistir el sifonamiento. Por ejemplo, el Código Técnico de la Edificación (CTE) en España recomienda un coeficiente de seguridad de η = 2 para pantallas.
Figura 4. Sifonamiento en la base de una tablestaca o pantalla.

Es fundamental realizar cálculos geotécnicos y estructurales detallados para determinar el empotramiento necesario, que debe corresponder al mayor valor entre el requerido para evitar el sifonamiento y el necesario para soportar los esfuerzos de empuje. Además, la experiencia y el sentido común son fundamentales a la hora de implementar estas medidas.

REFERENCIAS:

  • PÉREZ VALCÁRCEL, J.B. (2004). Excavaciones urbanas y estructuras de contención. Ediciones Cat, Colegio Oficial de Arquitectos de Galicia, 419 pp.
  • POWERS, J.P. (1992). Construction dewatering: New methods and applications. Ed. Wiley et al., New York.
  • PREENE, M.; ROBERTS, T.O.L.; POWRIE, W., DYER, M.R. (2004). Groundwater control: design and practice. CIRIA C515, London.
  • TOMLINSON, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. URMO, S.A. de Ediciones, Bilbao, 825 pp.
  • 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.
  • YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Cursos:

Curso de procedimientos de contención y control del agua subterránea en obras de Ingeniería Civil y Edificación

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Eduardo Saavedra, ingeniero humanista del siglo XIX

Eduardo Saavedra y Moragas (1829-1912). https://es.wikipedia.org/wiki/Eduardo_Saavedra

Eduardo Saavedra y Moragas nació en Tarragona el 27 de febrero de 1829. Era hijo de Ignacio Saavedra Dumont, militar retirado natural de La Coruña y veterano de la guerra de la Independencia, y de Francisca Moragas Jenkins, oriunda de Riudoms. Tras cursar el bachillerato en Tarragona, Sevilla y Lérida, su familia se estableció en Madrid, donde inició estudios de Derecho en la universidad. Sin embargo, su vocación científica le llevó a cambiar de rumbo en 1846 e ingresar en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Madrid, donde se licenció en 1851 como número uno de su promoción, destacando en Mecánica Aplicada, Mecánica Racional y Construcción.

Su primer destino profesional (1851-1853) fue Soria, donde proyectó la desecación de la laguna de Añavieja —con el fin de optimizar el riego, recuperar tierras y erradicar las fiebres endémicas—, y dirigió la construcción de la carretera de Soria a El Burgo de Osma. Durante el trazado de esta última, descubrió restos de la calzada romana que unía Uxama con Augustóbriga. El estudio de esta vía le llevó en 1860 al descubrimiento de las ruinas de Numancia, lo que le valió su ingreso en la Real Academia de la Historia en 1862. Como comisionado de dicha academia, dirigió las excavaciones de Numancia hasta 1867 y mantuvo una constante relación epistolar con corresponsales de toda España y el extranjero. Además, apoyó a Buenaventura Hernández Sanahuja en la fundación del Museo Arqueológico de Tarragona.

En 1854, reclamado como profesor en la Escuela de Caminos de Madrid, impartió Mecánica Aplicada (materia básica), Mecánica Racional y Construcción hasta 1862, y regresó brevemente entre 1867 y 1870. Durante este periodo compaginó docencia y labor editorial: en 1856 publicó Teoría de los puentes colgados; en 1859, Lecciones sobre la resistencia de los materiales y Nota sobre el coeficiente de estabilidad; y en 1860, Nota sobre el problema del equilibrio de las bóvedas, iniciando el análisis elástico de arcos. Traducjo al castellano obras de William Fairbairn (1857 y 1859) y de Michon (1860), añadiendo un comentario exhaustivo a esta última, y se encargó de difundir las últimas novedades técnicas europeas en la Revista de Obras Públicas y en los Anales de la Construcción y de la Industria.

Durante los veranos de 1857 y 1858, dirigió los proyectos de los faros de Chipiona —el más alto de España—, Salmedina y Trafalgar. Ese mismo verano, trazó la carretera de Cudillero a Cornellana (Asturias) y acometió los tramos III y IV de la carretera de Garray a Villar (Soria). Su prestigio creció en el círculo humanista que compartía con amigos y colegas como José Echegaray, Gabriel Rodríguez y Pedro Pérez de la Sala. Entre sus discípulos se encontraban Bruno Moreno, Miguel Martínez-Campos y Antonio Borregón Peñalver.

Tras concluir su etapa soriana y ocho años de enseñanza, se incorporó como ingeniero jefe a la Compañía del Ferrocarril de Palencia a Ponferrada. Dirigió la construcción del tramo Palencia-León, inaugurado en noviembre de 1863, y proyectó el tramo León-Astorga, con todas sus estaciones. También diseñó el puente sobre el río Bernesga que unía la estación con la ciudad. En 1863 también redactó el anteproyecto de la línea Torralba-Soria, cuya ejecución se pospuso hasta 1892 y en el que destaca el viaducto del Golmayo.

La revolución de 1868 le situó al frente del Negociado de Ferrocarriles del Ministerio de Fomento y, posteriormente, como director de Obras Públicas, cargo del que dimitió en enero de 1871 junto al resto del Gobierno ante la llegada del rey Amadeo de Saboya. En 1869, representó a España en el Congreso Comercial e Internacional de El Cairo y presidió la delegación en la inauguración del canal de Suez; años después, formó parte de la Comisión Internacional para su ampliación.

Al mismo tiempo que trabajaba en Caminos, en torno a 1868 inició estudios de Arquitectura, motivado por su afición al dibujo y al estudio de construcciones antiguas, afición que se pone de manifiesto en las láminas que realizó para sus artículos sobre las iglesias de San Juan de Duero y San Nicolás de Soria. Completó la carrera en solo tres cursos y obtuvo el título de arquitecto en 1870. Su primer encargo fue habilitar el caserón del Nuevo Rezado, obra de Villanueva, como sede de la Real Academia de la Historia. Este laborioso trabajo se inauguró en 1874 y es el único edificio suyo que se conserva. Otros proyectos para la Facultad de Ciencias y el Instituto Geográfico y Estadístico quedaron sin ejecutar.

En el ámbito académico e institucional ingresó en 1861 en la Real Academia de la Historia —de la que fue director entre 1908 y 1912 y cuyo sillón ocupó como senador desde 1895—; en 1868 en la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, donde llegó a ser vicepresidente y presidente de la Sección de Ciencias Exactas y, en 1910, recibió la Medalla Echegaray; y en 1874 en la Real Academia Española, tomando posesión el 29 de diciembre de 1878 con el discurso La literatura aljamiada, al que Antonio Cánovas del Castillo dio la bienvenida destacando “el dulce sabor arcáico… de los escritores moros”. En la RAE fue tesorero desde 1901 hasta 1912 y, en la contestación al discurso de Daniel de Cortázar, defendió la adopción de criterios clásicos para la formación de nuevas nomenclaturas técnicas. Asimismo, cofundó y presidió la Real Sociedad Geográfica de Madrid y fue socio de la Academia de Ciencias de Lisboa.

En el ámbito personal, en 1855 se casó con María Dolores Forner y Ramírez de Verger, nieta del escritor Juan Pablo Forner, con quien tuvo dos hijos, de los cuales solo sobrevivió una hija, María, que se casó con el doctor José Grinda Forner, médico de la Casa Real. Entre sus amistades más destacadas se encontraban el padre Fidel Fita Colomé, Antonio Cánovas del Castillo, José Echegaray y Aureliano Fernández-Guerra. A lo largo de sus últimos años padeció una ceguera progresiva que culminó con la pérdida total de la vista.

Saavedra escribió y publicó trabajos muy diversos: estudios sobre las iglesias sorianas de San Juan de Duero y San Nicolás; La vía romana de Uxama a Augustóbriga (1869); Astrolabias árabes… (1875); La geografía de España de Edrisí (1881); Estudio sobre la invasión de los árabes en España (1892); El Nilo. Estudios técnicos e históricos (1912), entre otros. En 1983, el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos dedicó a su memoria el monográfico Eduardo Saavedra, ingeniero y humanista.

Eduardo Saavedra y Moragas falleció en Madrid, en su domicilio de la calle Fuencarral, el 12 de marzo de 1912, rodeado de familia y amigos. Con su muerte desapareció el ingeniero humanista más polifacético del siglo XIX español, cuya labor técnica, académica, arqueológica y cultural dejó una huella imborrable en la historia de la ingeniería y las humanidades.

Os dejo algunos vídeos sobre este personaje. Espero que os interesen.

Preguntas sobre los apeos y apuntalamientos en la construcción

¿Qué son los apeos y apuntalamientos en la construcción y cuál es su propósito principal?

Los apeos y apuntalamientos son estructuras auxiliares temporales que se utilizan en la construcción, tanto en obras nuevas como en obras ya existentes, para garantizar la estabilidad y resistencia de una estructura o terreno. Su función principal es evitar el colapso, el hundimiento o el derrumbamiento, y garantizar la seguridad de las personas, así como permitir la realización de trabajos como rescates, reparaciones, reformas, demoliciones o la ejecución de nuevos elementos constructivos. Se instalan para ayudar o complementar los elementos constructivos o en situaciones de emergencia.

Figura 1. Apuntalamiento. http://www.ite-arquitectos.com

¿Cuál es la diferencia fundamental entre «apeo» y «apuntalamiento»?

Aunque los términos «apeo» y «apuntalamiento» son similares y a menudo se usan indistintamente, la diferencia clave radica en la urgencia y la planificación.

  • Apuntalamiento: Presenta un mayor carácter de urgencia. Se utiliza de forma provisional para evitar hundimientos o colapsos inminentes, a menudo en situaciones de emergencia (terremotos, explosiones, incendios, etc.). Los bomberos, por ejemplo, realizan «apuntalamientos de emergencia». Los apuntalamientos suelen transmitir cargas verticalmente a través de elementos como puntales.
  • Apeo: Forma parte de procedimientos constructivos programados y planificados con antelación, como reparaciones, reformas, excavaciones o demoliciones. Su ejecución requiere un mayor esfuerzo y tiempo. Los apeos suelen transmitir cargas mediante elementos inclinados, como jabalcones o tornapuntas.

Ambos son temporales y buscan estabilizar una estructura durante el tiempo necesario para llevar a cabo un rescate o una reparación definitiva.

¿Qué tipos de apuntalamientos existen y cuál es su función específica?

Existen varios tipos de apuntalamientos, cada uno diseñado para un propósito particular:

  • Apuntalamientos de descarga: Se emplean para reparar la cabeza de las viguetas de los forjados de madera y aliviar la carga sobre ellas.
  • Apuntalamientos de seguridad: Son necesarios para sostener todos los forjados de un edificio antes de su demolición, con el fin de garantizar la estabilidad durante el proceso.
  • Apuntalamientos de refuerzo: Se emplean en forjados con una flecha excesiva para corregir su deformación.
  • Apuntalamientos de estabilización: Se utilizan para respaldar un muro resistente de fachada que debe mantenerse en pie hasta que se construyan los forjados que lo arriostrarán, contrarrestando momentos de vuelco.

¿Cómo se clasifican los apeos o apuntalamientos según su disposición y cuáles son sus componentes básicos?

Los apeos y apuntalamientos se clasifican según su disposición en:

  • Verticales: Recogen cargas horizontales y las transmiten a una base resistente.
  • Horizontales: Contrarrestan momentos de vuelco en elementos verticales.
  • Inclinados: Los más complejos, ya que pueden gestionar cargas distribuidas y momentos de vuelco. No obstante, tienden a desplazarse de su punto de instalación.

La estructura básica de un apeo incluye:

  • Un elemento horizontal (o sopanda): Para cargar o recibir la carga.
  • Una pieza vertical u horizontal (pie derecho): Para transmitir la carga axial.
  • Un durmiente: Convierte la carga puntual del pie derecho en una carga repartida hacia el soporte resistente.
Figura 2. Componentes de un apeo/apuntalamiento. https://fotos.habitissimo.es/foto/apeo-de-estructura-con-madera-3m_1554253

¿Qué materiales se utilizan comúnmente en apeos y apuntalamientos, y en qué situaciones se prefiere cada uno?

Los materiales seleccionados dependen de la resistencia, durabilidad y economía requeridas:

  • Madera: Ideal para situaciones de urgencia, menor envergadura o altura. Requiere piezas de buena calidad, secas y regulares. Se presenta en diversas formas como rollizo, tabla, tabloncillo o tablón.
  • Acero: Adecuado para cargas elevadas y apeos a gran altura. Puede ser en perfiles laminados con uniones soldadas o atornilladas.
  • Ladrillos resistentes (macizos o perforados con mortero de cemento): Muy estables y resistentes a las condiciones climáticas. Se utilizan principalmente para cerrar huecos en la fachada. Requieren un tiempo de fraguado del mortero para adquirir resistencia. Ocasionalmente, se emplean ladrillos huecos para cargas menores.

¿Qué son los estabilizadores de fachada y por qué son importantes en la protección del patrimonio arquitectónico?

Los estabilizadores de fachada son un tipo específico de apeo diseñado para mantener la seguridad y estabilidad de la fachada de un edificio mientras se demuele y reconstruye el resto de la estructura. Son fundamentales para la protección del patrimonio arquitectónico, ya que las normativas urbanísticas a menudo exigen preservar la imagen exterior de las fachadas debido a su valor estético y a su contribución al espacio público. Este tipo de intervención es cada vez más habitual y su diseño y ejecución deben ser tan exhaustivos como los de una estructura permanente, puesto que se trata de un elemento tan relevante que a menudo está afectado por daños previos.

¿Cuáles son las fases principales en el proceso de apeo de una fachada?

El proceso de apeo de una fachada involucra varias fases críticas:

  1. Conocimiento previo: Implica un estudio detallado de las características constructivas de la fachada y su relación con el edificio, su estado de conservación y posibles daños, y un análisis profundo del suelo y subsuelo donde se asentará el apeo.
  2. Diseño del apeo: Se define el sistema de apeo y las medidas de seguridad necesarias, considerando las particularidades de la fachada, las lesiones presentes y factores como excentricidades de carga, pandeo, fuerzas del viento y sismicidad.
  3. Ejecución de las obras: Incluye medidas preliminares como el calado de forjados y tabiques, la implementación de apuntalamientos y consolidaciones específicas. Posteriormente, se construye la estructura de sustentación de la fachada, se procede a la demolición del interior del edificio y, finalmente, se vincula el nuevo edificio de forma segura a la antigua fachada.

¿Qué consideraciones son fundamentales al ejecutar un apeo de urgencia?

Al realizar un apeo de urgencia, la prioridad es evitar un colapso repentino y garantizar la seguridad del personal, a menudo con limitaciones de tiempo para llevar a cabo un estudio detallado. Entre las consideraciones clave se incluyen:

  • Materiales: Utilizar elementos ligeros, de rápida entrada en carga y fáciles de ensamblar, como apeos telescópicos metálicos o apeos ligeros de madera o metal.
  • Proceso: Realizar el apuntalamiento siempre de abajo hacia arriba, consolidando primero las partes inferiores.
  • Precaución en el ajuste: Al usar cuñas, ajustarlas lentamente para aplicar la carga gradualmente y evitar levantar excesivamente la estructura, lo que podría causar daños más graves. Un buen apeo de urgencia debe ser “neutro”.
  • Aplomado: En el caso de puntales metálicos, asegurarse de que estén correctamente aplomados para una transmisión de cargas adecuada.
  • Control: Una vez finalizado el apeo, se recomienda colocar testigos de yeso para monitorear cualquier avance de la lesión y realizar revisiones periódicas.
  • Compatibilidad: Aunque difícil debido a la urgencia, es deseable diseñar el apuntalamiento de urgencia para que sea compatible con futuros trabajos de reparación o sustitución.
  • Seguridad del personal: A veces, los apeos de urgencia son ejecutados por cuerpos de emergencia, priorizando la protección de las personas, incluso arriesgando su propia integridad.
  • Acciones posteriores: Planificar que los apeos iniciales no obstaculicen la instalación de apeos posteriores o la ejecución de otras operaciones.

Referencias:

Cursos:

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

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Anexo C del ACI CODE-318-25: Norma americana para el hormigón estructural

El anexo C del ACI-318-25 (American Concrete Institute) es un documento que establece los requisitos y directrices para el diseño y la construcción de estructuras de hormigón. Es fundamental para ingenieros y arquitectos, ya que proporciona un marco normativo que garantiza la seguridad, durabilidad y eficiencia de las edificaciones. A continuación, se presenta un análisis exhaustivo de los principales aspectos que abarca este anexo, con un enfoque en los detalles técnicos y las implicaciones prácticas.

Introducción al anexo C del ACI-318-25

El anexo C responde a la necesidad de contar con un marco normativo que regule el uso del hormigón en la construcción. Este documento se basa en la experiencia acumulada y en la investigación científica, y su objetivo es proporcionar directrices claras para garantizar que las estructuras de hormigón sean seguras y funcionales. La revisión periódica del anexo permite incorporar avances tecnológicos y metodológicos, y así asegurar su relevancia en el contexto actual de la ingeniería civil.

Requisitos de resistencia del hormigón

Uno de los aspectos más importantes del anexo C es la especificación de los requisitos de resistencia del hormigón. En él se establecen diferentes clases de hormigón, cada una con unas propiedades mecánicas específicas para diversas aplicaciones estructurales.

  • Clases de hormigón: El anexo C clasifica el hormigón en varias categorías, como el hormigón de alta resistencia (superior a 40 MPa) y el hormigón de resistencia normal (20-40 MPa). Cada clase está diseñada para aplicaciones específicas, como estructuras de soporte, pavimentos o elementos arquitectónicos. Por ejemplo, el hormigón de alta resistencia se utiliza en edificios de gran altura y puentes, donde se requieren propiedades mecánicas superiores.
  • Pruebas de resistencia: Se especifican métodos de ensayo, como la prueba de cilindros de hormigón, que permiten a los ingenieros evaluar la resistencia del material. Estas pruebas deben realizarse en condiciones controladas, y los resultados deben cumplir con los estándares establecidos en el anexo. Además, se recomienda realizar pruebas de resistencia a compresión a los 7 y 28 días de curado, lo que proporciona una evaluación precisa del desarrollo de la resistencia del hormigón. La interpretación de estos resultados es crucial para determinar la idoneidad del hormigón para su uso en la construcción.

Durabilidad del hormigón

La durabilidad del hormigón es un aspecto esencial que se aborda en el anexo C. Se reconoce que el hormigón está expuesto a diversas condiciones ambientales que pueden afectar a su integridad con el paso del tiempo. Por ello, se establecen directrices para la selección de materiales y la formulación de mezclas que aumenten la resistencia del hormigón frente a factores como la corrosión, la congelación y la deshidratación.

  • Materiales aditivos: El anexo C permite el uso de aditivos que pueden mejorar las propiedades del hormigón. Por ejemplo, los superplastificantes aumentan la trabajabilidad del hormigón sin necesidad de añadir agua, lo que es relevante para mantener su resistencia. También se pueden utilizar aditivos que mejoren la resistencia a la corrosión, como los inhibidores de corrosión, que protegen las armaduras de acero en entornos agresivos. La selección adecuada de estos aditivos es fundamental para garantizar la durabilidad del hormigón en condiciones adversas.
  • Protección contra la corrosión: Se incluyen recomendaciones sobre el recubrimiento de las armaduras de acero para prevenir la corrosión. Esto es especialmente importante en estructuras expuestas a ambientes marinos o industriales, donde la sal y otros agentes corrosivos pueden afectar a la durabilidad del hormigón. Se sugiere el uso de recubrimientos epóxicos o galvanizados para las armaduras, así como la implementación de sistemas de protección catódica en estructuras críticas. Estas medidas son esenciales para prolongar la vida útil de las estructuras y reducir los costes de mantenimiento a largo plazo.

Diseño estructural y cargas

El diseño estructural es un componente clave del anexo C, que establece las directrices para el diseño de estructuras de hormigón capaces de soportar diversas cargas. Estas incluyen cargas muertas, cargas vivas y cargas ambientales, como el viento y los terremotos.

  • Cargas muertas y variables: El anexo C define claramente las cargas que deben tenerse en cuenta en el diseño, así como los factores de seguridad que deben aplicarse. Por ejemplo, se establece que las cargas muertas deben incluir el peso propio de la estructura y cualquier carga permanente, mientras que las cargas vivas deben tener en cuenta el uso previsto del edificio, como la ocupación y el mobiliario. La correcta identificación y cálculo de estas cargas es fundamental para garantizar la estabilidad y seguridad de la estructura.
  • Diseño sísmico: Dada la importancia de la seguridad en zonas propensas a terremotos, el anexo C incluye secciones específicas sobre el diseño sísmico. En él se establecen criterios para la resistencia y la ductilidad del hormigón, lo que permite a los ingenieros diseñar estructuras que puedan absorber y disipar la energía sísmica. Se recomienda realizar análisis dinámicos para evaluar el comportamiento de la estructura bajo cargas sísmicas, así como implementar sistemas de aislamiento sísmico que reduzcan las fuerzas transmitidas a la estructura. Estos enfoques son esenciales para minimizar el riesgo de colapso durante un terremoto.

Comentarios y ejemplos prácticos

El anexo C no solo establece requisitos, sino que también incluye comentarios que ayudan a interpretarlos y aplicarlos. Estos comentarios son especialmente útiles para los ingenieros, ya que incluyen ejemplos prácticos y explicaciones que facilitan la comprensión de los requisitos.

  • Interpretación de normas: Los comentarios aclaran aspectos que pueden resultar confusos y ofrecen una guía sobre cómo aplicar correctamente las normas en proyectos reales. Por ejemplo, se discuten las implicaciones de los factores de carga y su aplicación en distintos tipos de estructuras. Esto es crucial para que los ingenieros puedan tomar decisiones informadas durante el proceso de diseño.
  • Estudios de caso: Se incluyen estudios de caso que ilustran la aplicación de los requisitos del anexo C en situaciones reales. Por ejemplo, se podría analizar la construcción de un puente de hormigón en una zona sísmica, donde se aplicaron las directrices del Anexo C para garantizar que la estructura pudiera resistir las fuerzas sísmicas. Otro ejemplo podría ser la rehabilitación de un edificio antiguo, en la que se emplearon aditivos para aumentar la durabilidad del hormigón y técnicas de refuerzo para mejorar la capacidad de carga de la estructura. Estos ejemplos permiten a los profesionales aprender de experiencias previas y aplicar las lecciones aprendidas a sus propios proyectos.

Conclusiones y relevancia del anexo C

El anexo C del ACI-318-25 es un documento esencial para la práctica de la ingeniería civil. Establece un marco normativo que garantiza la seguridad, durabilidad y eficiencia de las estructuras de hormigón. La implementación de estos requisitos es crucial para el desarrollo de edificaciones que no solo cumplan con las expectativas de rendimiento, sino que también sean sostenibles y seguras a largo plazo.

La revisión y actualización continuas del anexo C garantizan que esté al día de los avances tecnológicos y de investigación, lo que es vital en un campo en constante evolución. Por tanto, es imperativo que los ingenieros y arquitectos estén al día de las últimas versiones del anexo C y apliquen sus directrices en sus proyectos para contribuir a un entorno construido más seguro y eficiente. La adopción de estas normas no solo mejora la calidad de las construcciones, sino que también fomenta la confianza del público en la seguridad de las estructuras de hormigón.

En resumen, el anexo C no solo establece un estándar de calidad para el hormigón estructural, sino que también proporciona un marco integral que guía a los profesionales en la creación de edificaciones resilientes, duraderas y seguras, contribuyendo así al bienestar de la sociedad.

El documento completo se puede obtener en el siguiente enlace: https://www.concrete.org/store/productdetail.aspx?ItemID=318U25&Format=HARD_COPY&Language=English&Units=US_Units

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Preguntas frecuentes sobre cimentaciones superficiales

¿Qué son las cimentaciones superficiales y por qué son las más utilizadas en edificación?

Las cimentaciones superficiales son elementos estructurales que transmiten los esfuerzos (verticales, horizontales y momentos) de una estructura al terreno a través de su base de contacto. Son las más utilizadas en edificación debido a que son más baratas por carga soportada y más fáciles de ejecutar que otros tipos de cimentaciones. Es fundamental no exceder la capacidad portante del terreno y que las deformaciones producidas sean admisibles para la estructura.

Figura 1. Zapata aislada centrada. Imagen cortesía de CYPE, Biblioteca de detalles constructivos

¿Cómo influye la presencia de agua y las características del suelo en la construcción de cimentaciones superficiales?

La presencia de agua es un factor crítico en la construcción de cimentaciones. Un drenaje puede incrementar significativamente los costes y los plazos, e incluso hacer inviable una cimentación superficial. Sin embargo, el nivel freático no afectará a la capacidad portante del terreno si se encuentra a una profundidad superior a 1,5 veces el ancho de la zapata por debajo de la superficie del cimiento. En cuanto al suelo, ciertos tipos pueden alterar su estructura. Por ejemplo, en limos o arenas finas, un bombeo inadecuado puede causar sifonamiento o descenso de la superficie del terreno y afectar a las estructuras cercanas. En suelos arcillosos, el contacto con agua de lluvia o la compactación por pisadas puede ablandarlos, por lo que es necesario verter el hormigón de limpieza sin demora o excavar los últimos centímetros justo antes del hormigonado.

¿Cuáles son los tipos principales de zapatas aisladas y cómo se clasifican estructuralmente?

Las zapatas aisladas son cimentaciones puntuales diseñadas para soportar elementos individuales, como pilares o muros. Se emplean en terrenos firmes y competentes, transmiten tensiones medias a altas y generan pequeños asentamientos. Son la opción más económica en roca o suelos con tensiones admisibles superiores a 0,15 N/mm². Se clasifican según su forma:

  • Rectas: De canto constante.
  • Escalonadas: Con variaciones en el canto.
  • Piramidales: Con canto variable. A veces no necesitan encofrado si el ángulo es menor de 30°, pero dificultan el vibrado.
  • Nervadas o aligeradas: Con nervios para reducir material. El Código Estructural las clasifica como rígidas o flexibles, independientemente de la rigidez del terreno. Una zapata se considera rígida si su canto (h) en el encuentro con el pilar es mayor o igual a un coeficiente (α) multiplicado por su vuelo (v), donde α depende de los módulos de elasticidad del terreno y de la zapata. Las zapatas flexibles suelen ser más económicas por requerir menor volumen de hormigón y acero.
Figura 2. Tipología de zapatas atendiendo a su forma

¿Qué problemas pueden surgir con las zapatas de medianería y de esquina, y cómo se resuelven?

Las zapatas de medianería y de esquina se utilizan cuando los pilares se ubican cerca de los límites de la propiedad. El problema principal de estas zapatas es la excentricidad de la carga, que puede provocar un momento de vuelco y levantar la cimentación. Para contrarrestar este efecto, se pueden emplear varias soluciones:

  • Atar la cimentación al forjado o a la viga superior.
  • Utilizar un tirante que conecte la zapata con otro elemento estructural.
  • Implementar una viga centradora que una las zapatas de medianería o de esquina para redistribuir las cargas y presiones sobre el terreno de manera más uniforme.

¿Cuáles son las fases de ejecución de una zapata aislada?

La construcción de una zapata aislada sigue una serie de fases secuenciales:

  1. Limpieza y desbroce del solar.
  2. Comprobación de medidas y niveles.
  3. Replanteo del movimiento de tierras.
  4. Excavación hasta la cota superior del cimiento y luego la excavación de las zapatas y riostras.
  5. Vaciado de hormigón de limpieza (aproximadamente 10 cm).
  6. Encofrado de zapatas y riostras.
  7. Colocación de la armadura inferior con separadores.
  8. Disposición de la armadura de espera de pilares («enanos»).
  9. Armado de las riostras.
  10. Vertido, vibrado y curado del hormigón. Durante este proceso, se deben cumplir disposiciones como mantener la excavación por debajo de la rasante (0,5 a 0,8 m), evitar la caída libre del hormigón, y no circular sobre el hormigón fresco.

¿Qué son las zapatas combinadas, continuas bajo pilares y continuas bajo muro, y cuándo se utilizan?

  • Zapata combinada: Apoya dos o más columnas cuando las cargas no son excesivas. Se usa si las zapatas aisladas estarían muy cerca (complicando la excavación) o si se buscan asentamientos uniformes, actuando de forma rígida. Se busca que el centro de gravedad de la superficie coincida con el de las acciones.
  • Zapata continua bajo pilares (vigas de cimentación): Son zapatas corridas que soportan tres o más pilares. Tienen una gran longitud en comparación con su sección transversal. Son menos susceptibles a asentamientos diferenciales o vacíos en el terreno que las zapatas aisladas.
  • Zapata continua bajo muro (zapata corrida bajo muro): Caracterizadas por una gran longitud en relación con otras dimensiones, se utilizan como base para muros portantes o cimentación de elementos lineales. Su objetivo es lograr homogeneidad en los asentamientos y reducir las tensiones en el terreno en comparación con las zapatas aisladas, además de ofrecer mayor facilidad constructiva.

¿Cuál es la función de las riostras en las cimentaciones y cómo influye la sismicidad en su disposición?

Las riostras son vigas de hormigón armado que conectan las zapatas. Su función principal es evitar los movimientos relativos entre las zapatas (corrimientos) y absorber cargas horizontales, por lo que son fundamentales para la resistencia a los sismos. Es necesario realizar un atado perimetral de las zapatas. La densidad y la disposición de estas vigas de atado dependen directamente de la aceleración sísmica esperada en la zona.

  • Si la aceleración sísmica está entre 0,06 g y 0,16 g, el atado puede ser unidireccional.
  • Si la aceleración sísmica es igual o superior a 0,16 g, se requiere un atado bidireccional, lo que indica una mayor densidad de riostras para lograr una mayor estabilidad.

¿Cuándo se utilizan los emparrillados y las losas de cimentación, y cuáles son sus ventajas y consideraciones clave?

  • Los emparrillados de cimentación recogen múltiples pilares en una única cimentación formada por zapatas corridas que se entrecruzan en una malla (generalmente ortogonal), lo que proporciona gran rigidez. Se utilizan cuando la presión admisible del terreno es baja, hay una elevada deformabilidad o se esperan importantes asentamientos diferenciales. Son menos sensibles a las heterogeneidades o defectos locales del terreno.
  • Las losas de cimentación (o placas de cimentación) se usan cuando la superficie de las zapatas individuales superaría el 50 % de la superficie del edificio. Son ideales para sótanos estancos por debajo del nivel freático y para reducir los asentamientos diferenciales. Son útiles en terrenos con escasa capacidad portante y en construcciones con poca superficie en relación con su volumen (por ejemplo, rascacielos o silos). Aunque pueden triplicar el coste de las zapatas, ofrecen ventajas como una mayor rigidez y la posibilidad de realizar cimentaciones «compensadas», en las que el peso de la tierra excavada equilibra el peso del edificio y se reducen los asentamientos. Las losas postesadas ofrecen rapidez, menor excavación, mayor capacidad de carga y durabilidad. Una consideración importante es el riesgo de levantamiento del fondo de la excavación en losas grandes, por lo que se requieren pantallas laterales con suficiente empotramiento.
Figura 3. Algunos tipos de cimentaciones superficiales. Imagen elaborada a partir de: http://www.generadordeprecios.info/

 

 

Referencias:

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.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Cursos:

Curso de Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación.

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Preguntas sobre pavimentos de hormigón en carreteras

¿Cuáles son las propiedades clave que distinguen al hormigón para pavimentos de carreteras del hormigón estructural?

El hormigón destinado a pavimentos de carreteras debe ser capaz de soportar tanto el impacto del tráfico como las condiciones climáticas. A diferencia del hormigón estructural, que se centra principalmente en resistir la compresión, los pavimentos de hormigón requieren una alta resistencia a la flexotracción. Esto se debe a que están sometidos a cargas repetidas y a la restricción de contracción de su base, lo que provoca la aparición de fisuras. Por lo tanto, se deben realizar ensayos específicos de flexotracción para controlar su resistencia y la calidad del hormigón para carreteras debe ser superior a la del hormigón de edificación.

¿Qué requisitos de resistencia a la flexotracción y compresión se esperan generalmente para el hormigón de pavimentos?

Para pavimentar carreteras se utilizan hormigones con una resistencia característica a la flexotracción que generalmente se sitúa entre 3,5 y 4,5 MPa a los 28 días. Según la normativa española (PG-3), estos hormigones se designan como HF-3,5, HF-4,0 y HF-4,5. Estas designaciones corresponden aproximadamente a resistencias a la compresión de 25, 30 y 35 MPa a los 28 días, aunque la relación exacta varía en función de los materiales y la dosificación.

¿Qué tipo de cemento se utiliza típicamente en pavimentos de hormigón y qué consideraciones hay sobre su uso?

Generalmente, no se requieren cementos «especiales» para pavimentos de hormigón. Por lo general, se emplean cementos con una resistencia a la compresión de entre 30 y 40 MPa a los 28 días y una dosificación de entre 300 y 350 kg/m³. Se pueden utilizar cementos Portland o cementos con adiciones (como escorias, puzolanas o cenizas volantes), que suelen tener un fraguado más lento, un menor contenido energético y una menor calor de hidratación, por lo que resultan más económicos. Se recomienda utilizar cementos de la clase resistente más baja posible, preferiblemente de 32,5 con resistencia inicial normal (N) y con un alto porcentaje de adiciones activas. No obstante, si se requiere una apertura rápida al tráfico, se pueden utilizar cementos de mayor categoría (42,5 o 52,5) y con alta resistencia inicial (R). Es crucial controlar el uso de grandes volúmenes de adiciones y limitar su contenido al 20 % del cemento, sobre todo en climas fríos.

¿Cuáles son las principales recomendaciones para prevenir fisuras en el hormigón de pavimentos?

Para prevenir la aparición de fisuras en los pavimentos de hormigón, es fundamental tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

  • Evitar relaciones agua/cemento inferiores a 0,40.
  • Impedir el intercambio de humedad con la base y el ambiente mediante una saturación temprana de la base y un curado adecuado.
  • Evitar condiciones de restricción elevadas con la base.
  • Usar áridos limpios, libres de polvo y saturados.
  • Diseñar las mezclas para asegurar una ganancia de resistencia temprana apropiada y una exudación adecuada.

¿Cuáles son los componentes principales de un pavimento rígido de hormigón y cuál es la función de cada uno?

Un pavimento rígido de hormigón se compone de varias capas esenciales:

  • Calzada de hormigón: Es la capa superior, que proporciona las características funcionales (drenaje, fricción y regularidad) y gran parte de la capacidad estructural. Actúa como barrera impermeable y su espesor varía en función del tránsito pesado.
  • Base: Ubicada debajo de la calzada, proporciona un apoyo continuo, uniforme y estable, que es crucial para la distribución de cargas y para prevenir la erosión en la interfaz losa-apoyo. Es obligatoria en vías con tráfico pesado.
  • Subbase: Situada debajo de la base, en la explanada, y su función principal es proporcionar una base uniforme para la colocación de la capa base y constituir una plataforma de construcción. Debe tener capacidad drenante y, por lo general, es necesaria como capa de transición.
  • Explanada (subrasante): Es la superficie sobre la que se asienta toda la superestructura del pavimento. Debe tener la resistencia y la regularidad geométrica adecuadas y debe compactarse para soportar la carga de diseño del tránsito.
  • Subdrenaje (opcional): Consiste en estructuras destinadas a eliminar rápidamente el agua que se filtra por juntas y fisuras para evitar efectos perjudiciales en la estructura del pavimento.

    Figura 1. Estructura tipo de un pavimento rígido

¿Qué papel juegan las juntas en los pavimentos de hormigón y cómo se gestiona la transferencia de carga entre las losas?

Las juntas son esenciales para determinar las dimensiones de las losas del pavimento y controlar la aparición de fisuras en las etapas iniciales y durante su uso. Existen juntas de contracción, que debilitan la sección, y juntas de construcción, que se moldean. El aserrado es el método más común para crearlas y debe realizarse antes de que aparezcan las fisuras, pero no demasiado pronto para evitar daños. Se recomienda sellarlas.

La transferencia de carga, es decir, la capacidad de una junta para transmitir una parte de la carga aplicada de una losa a la adyacente, se logra principalmente de dos maneras:

  • Trabazón de áridos: Se produce entre las caras de la fisura que se desarrolla debajo de la junta.
  • Pasadores: Son barras de acero lisas que se colocan en las juntas transversales. Ayudan a disminuir tensiones y deflexiones, reducen el escalonamiento, el bombeo y la rotura de esquinas sin restringir el movimiento horizontal.

En algunos casos, es posible utilizar ambas técnicas conjuntamente para lograr una transferencia óptima.

Figura 2. Pasadores en una junta de construcción de un pavimento rígido

¿Por qué es importante el uso de inclusores de aire en el hormigón para pavimentos en ciertas zonas?

En zonas donde se producen nevadas o heladas, es obligatorio añadir un inclusor de aire al hormigón. Estos aditivos crean poros microscópicos que actúan como «cámaras de expansión». De este modo, el agua del hormigón puede congelarse y aumentar de volumen sin causar desconchados ni daños durante las heladas. Además de proteger contra el daño por hielo, los aditivos aireantes también tienen un efecto plastificante y mejoran la tixotropía del hormigón fresco, lo que ayuda a evitar el desgaste de los bordes del pavimento durante su construcción con encofrados deslizantes. Es crucial controlar el nivel de aire ocluido, que debe situarse entre el 4,5 % y el 6 % en volumen, para evitar pérdidas de resistencia.

¿Qué importancia tienen los arcenes en la estructura de un pavimento de hormigón y qué otras alternativas existen para mejorar el soporte en los bordes?

Aunque no forman parte de la estructura principal de la calzada, los arcenes son fundamentales para el soporte de los bordes de los pavimentos de hormigón. Si el arcén está pavimentado con hormigón, la calzada puede transferir parte de las cargas a su estructura, lo que reduce las tensiones y deflexiones del pavimento principal. Además, minimizan la infiltración de agua desde la superficie. Otras alternativas estructurales que también contribuyen significativamente a mejorar el soporte en los bordes son la incorporación de bordillos (especialmente en pavimentos urbanos) y la ejecución de sobreanchos de calzada.

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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