Acaban de publicarnos un artículo en el Journal of Cleaner Production, revista indexada en el primer decil del JCR. El trabajo se centra en la optimización del diseño multicriterio de los edificios con estructura de hormigón armado, teniendo en cuenta aspectos como el diseño eficiente, los factores ambientales (emisiones de CO₂) y la durabilidad. Explora las estrategias de optimización multiobjetivo y de un solo objetivo, así como el uso de los metamodelos de Kriging.
Los resultados muestran que tanto los enfoques de optimización multiobjetivo como los de un solo objetivo producen soluciones satisfactorias, lo que mejora significativamente los índices de sostenibilidad en comparación con el diseño tradicional. La metodología propuesta destaca la importancia de integrar técnicas de optimización avanzadas en los procedimientos de diseño tradicionales para promover prácticas de producción más limpias en el sector de la construcción.
Cabe destacar que la metodología propuesta mejora significativamente los índices de sostenibilidad en comparación con el diseño tradicional, lo que destaca la importancia de integrar técnicas de optimización avanzadas en los procedimientos de diseño tradicionales para promover prácticas de producción más limpias en el sector de la construcción.
El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Es fruto de la tesis doctoral en marcha de Iván Negrín (Cuba), que tengo el placer de codirigir con el profesor Moacir Kripka (Brasil).
Abstract:
This paper implements the multi-criteria design optimization of three-dimensional reinforced concrete frame building structures, considering aspects such as the realistic design of the elements, including foundations within the structural assembly, or considering the soil-structure interaction. The criteria for a more comprehensive sustainable approach are related to environmental, constructive, and durability aspects. The environmental factor is measured through CO2 emissions, considering its capture due to concrete carbonation. The use of multi-objective strategies is evident in solving the multi-criteria problem. Still, it is also proposed to formulate this problem with a single function containing all the criteria to solve it as a single-objective optimization problem. Strategies are also offered to perform multi-objective optimization based on Kriging metamodels. Several alternatives for multi-criteria decision-making are explored. The results show that multi-objective metamodel-based optimization is a good strategy for solving this problem. Alternatively, the results of the single-objective optimization of the multi-criteria problem are very satisfactory. The solutions obtained are analyzed according to the type of optimization and the decision-making criteria. Optimized solutions significantly improve the sustainability indexes compared to traditional design. Multi-criteria optimization contributes significantly to achieving these indexes. Therefore, the proposed methodology allows for the sustainable design of any reinforced concrete frame structure. It highlights the importance of integrating more encompassing formulations and advanced optimization techniques into traditional design procedures to adopt cleaner production practices in the construction sector. Finally, several promising lines of research are presented.
Keywords:
Structural optimization; Reinforced concrete frame structures; Sustainable design; CO₂ emissions; Buildability; Service life
Reference:
NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Multi-criteria optimization for sustainability-based design of reinforced concrete frame buildings. Journal of Cleaner Production, 425:139115. DOI:10.1016/j.jclepro.2023.139115
Os podéis descargar el artículo de forma gratuita hasta el 22 de noviembre de 2023 en esta dirección:
Figura 1. Andamio colgante motorizado. https://www.alba.es/productos/elevacion/andamios-colgantes/electricos/p/andamio-colgante-electrico/
Se denomina plataforma suspendida de nivel variable o andamio colgado, al medio auxiliar compuesto por una plataforma de trabajo horizontal que cuelga mediante cables de acero de un elemento de sujeción resistente, conocido como “pescantes”. Son cables de seguridad que permiten que el andamio completo se desplace verticalmente, permitiendo movimientos verticales mediante un mecanismo de elevación y descenso llamado “aparejo elevador”. Estas plataformas se anclan en niveles superiores y permiten trabajar a diversas alturas. La unión de varias plataformas permite crear andamios con una longitud máxima de hasta 8 m; en este escenario, las plataformas conectadas compartirán el cable, la trócola y el pescante de suspensión.
Los andamios colgados, dentro de la categoría de andamios exteriores, se caracterizan por su complejidad, compuesta por una o varias plataformas de trabajo según el tipo, un sistema de sujeción que garantiza la estabilidad y resistencia, un acceso seguro a las plataformas y elementos de seguridad esenciales para proteger a los operarios, al entorno y a terceros usuarios.
Estas plataformas se utilizan para el desplazamiento vertical a lo largo de las fachadas, lo que permite a los operarios acceder a todos los puntos exteriores de edificios, puentes, chimeneas, etc., para llevar a cabo una variedad de tareas en altura. Son comúnmente empleadas en trabajos como el revestimiento de fachadas, la rehabilitación de edificios y otros proyectos relacionados con trabajos en altura. La instalación de estos andamios es bastante compleja, ya que requiere una consideración minuciosa tanto del peso que la estructura puede soportar como del estado de la superficie de apoyo. Por esta razón, se recomienda encarecidamente confiar en profesionales para su montaje.
Las ventajas de optar por un andamio colgante son numerosas, especialmente en los contextos específicos para los que están diseñados. Entre las más destacadas se encuentran la regulación de alturas, el uso de una sola plataforma de trabajo, la mínima interrupción en la obra, la ausencia de anclaje a la fachada para preservar su integridad, y la ocupación reducida de espacio en la fachada para evitar molestias a los ocupantes del interior. Sin embargo, las desventajas incluyen su limitación en condiciones climáticas adversas, que podría comprometer su estabilidad y seguridad, su idoneidad solo para fachadas lisas y su falta de versatilidad como dispositivo.
Existen dos tipos de andamios colgados móviles según el mecanismo de elevación: aquellos de accionamiento manual y los de accionamiento motorizado mediante un motor eléctrico. Los componentes esenciales de estos andamios incluyen los pescantes, los cables, los sistemas de elevación y la propia plataforma de trabajo.
En el accionamiento manual, su sistema de unión articulado permite que todos los aparejos de cable trabajen con cargas uniformes. El modelo articulado, si por cualquier circunstancia cediera el anclaje del gancho del aparejo del cable o se rompiera el propio cable, existen unos topes o apoyos de seguridad dispuestos en los puntos de suspensión o articulación de las plataformas, de modo que las tiras extremas quedarían rígidamente posicionadas, evitando así que se produjera el accidente por caída del operario.
Figura 2. Andamio colgante de accionamiento manual. https://www.accesus.es/producto/andamio-colgante-basic/
Las plataformas suspendidas motorizadas constan de los siguientes componentes:
Aparejos eléctricos: Estos motores tienen la capacidad de soportar cargas de hasta 800 kg y están equipados con un freno-reductor manual que se utiliza en situaciones donde no hay suministro eléctrico disponible. Los andamios colgantes eléctricos emplean cables que permiten llevar a cabo trabajos a alturas significativas, y cuentan con cables de seguridad y dispositivos anticaídas adicionales para garantizar la seguridad del usuario. La velocidad de ascenso y descenso de estos aparejos alcanza aproximadamente los 7,7 m por minuto. Además, estos dispositivos están equipados con un sistema de protección contra sobrecargas que limita su capacidad, evitando el movimiento del andamio en caso de exceder dicho límite.
Pescantes: Es la pieza longitudinal, de sección adecuada, encargada de suspender la plataforma de trabajo. Estos elementos se contrapesan de forma segura mediante contrapesos adecuados, dependiendo de la configuración de trabajo requerida. Los pescantes son ajustables tanto en longitud de voladizo como en distancia entre ruedas, y existen varios tipos según la superficie donde serán instalados. Esto incluye el pescante telescópico móvil para ubicaciones como tejados, pescantes móviles diseñados para puentes, y pescantes específicos para muros equipados con un sistema de mordazas.
Plataformas suspendidas: Estas plataformas son módulos de 2 m y 3 m de longitud, fabricados en aluminio, y tienen la capacidad de ensamblarse desde los 2 m iniciales hasta alcanzar una longitud máxima de 16 m. Además, ofrecemos plataformas de 1 m y una variante esquinera diseñada para configuraciones en ángulos que varían desde 90° hasta 165°, lo que le otorga una notable versatilidad. La plataforma eléctrica colgante se compone de elementos que se conectan entre sí mediante un sistema de fijación rápido y sencillo.
Figura 3. Partes de un andamio colgante motorizado
El sistema de unión articulado de las plataformas permite que todos los aparejos de cable trabajen con cargas uniformes. El modelo articulado, si por cualquier circunstancia cediera el anclaje del gancho del aparejo del cable o se rompiera el propio cable, existen unos topes o apoyos de seguridad dispuestos en los puntos de suspensión o articulación de las plataformas, de modo que las tiras extremas quedarían rígidamente posicionadas, evitando así que se produjera el accidente por caída del operario.
Figura 4. Comportamiento de las plataformas articuladas en función del tipo de avería.
Al trabajar con andamios colgantes, es crucial tener en cuenta una serie de aspectos de seguridad. La instalación de estos andamios es fundamental, no solo para prevenir colapsos, sino también para eliminar cualquier posibilidad de desplazamiento accidental. Es esencial realizar una verificación minuciosa de los puntos de anclaje y evaluar el estado del terreno. En el caso de andamios colgantes móviles, los operarios deben estar familiarizados con su uso y cumplir con las normativas correspondientes. Se debe evitar el montaje con piezas o componentes no estandarizados, y se deben eliminar elementos salientes que puedan generar situaciones de peligro. El empleo de arneses, cascos y otros equipos de seguridad es imprescindible para garantizar la seguridad en trabajos en altura.
Os dejo algunos vídeos que explican el este tipo de andamio.
Os dejo las normas NTP 530 y NTP 531 de andamios colgados móviles.
ARCENEGUI, G.A. (2005). Disposiciones mínimas de seguridad y salud en la utilización de andamios (I y II). Revista del Colegio de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Alicante.
FUENTES GINER, B.; MARTÍNEZ BOQUERA, J.J.; OLIVER FAUBEL, I. (2001). Equipos de obra, instalaciones y medios auxiliares. Editorial UPV. Ref.: 2001-700.
Figura 1. Andamio normalizado. https://www.proincaconsultores.es/los-andamios-en-obras-de-construccion/#
La Real Academia Española define andamio como “armazón de tablones o vigas puestos horizontalmente y sostenidos en pies derechos y puentes, o de otra manera, que sirve para colocarse encima de ella y trabajar en la construcción o reparación de edificios, pintar paredes o techos, subir o bajar estatuas u otras cosas, etc.”. Sin embargo, vamos a tratar de concretar más esta definición para el caso de los andamios de trabajo en obras de construcción.
Los andamios son aquellas estructuras auxiliares y desmontables cuya misión consiste en facilitar el acceso de los operarios y los materiales, de una forma segura, a aquellos lugares requeridos por la construcción, donde influye decisivamente la altura. Los materiales más comunes empleados en su construcción son el acero, aleaciones de aluminio, madera y aquellos basados en la madera. Estos materiales deben poseer la robustez y durabilidad necesarias para resistir las condiciones habituales de trabajo. Ya sea que estén fijados al suelo, montados sobre caballetes, adosados a la estructura o suspendidos, estos andamios tienen la función de soportar una plataforma de trabajo.
A todos los efectos, y sobre todo a efectos de cumplimiento de normativa, dimensiones, condiciones de seguridad y acceso al mismo se refiere, al andamio se le considera lugar de trabajo. También se denominan andamios a aquellos destinados a soportar el paso y la permanencia del público, siendo igualmente desmontables.
Atendiendo a la norma UNE 76501:1987, los andamios pueden ser de obra o de utilización pública. A su vez, los andamios de obra se clasifican en andamios de trabajo, de seguridad o de servicio, mientras que los andamios de utilización pública pueden ser pasos superiores o estructuras para actos públicos.
También se pueden agrupar los andamios en los siguientes grupos principales (Arcenegui, 2006):
Andamios que se consideran máquinas. Se consideran máquinas no solo las plataformas de trabajo desplazables sobre mástil, sino también las plataformas suspendidas de nivel variable con accionamiento motorizado o manual.
Plataformas de trabajo desplazables sobre mástil
Plataformas suspendidas de nivel variable
Andamios normalizados. Consideramos andamios normalizados aquellos fabricados de acuerdo con alguna norma, con el fabricante dejando constancia de este cumplimiento.
Andamios tubulares de fachada o “de marco”
Andamios multidireccionales
Torres de trabajo móviles
Cimbras
Andamios no normalizados. Los andamios no normalizados, en consecuencia, son aquellos que no se fabrican conforme a una norma específica. Sin embargo, esto no significa que estén exentos de cumplir con la legislación vigente. Son de muchos tipos, pero destacan los siguientes:
Andamios tubulares apoyados o “convencionales”
Andamios de borriquetas
También se podrían clasificar los andamios según su sistema estructural:
Andamios de doble pie derecho simple. Se emplean para proyectos a pequeña escala y de poca altura.Este tipo particular de andamio se caracteriza por su estructura sencilla, construida con materiales como madera, aluminio y acero.Se apoya en una doble hilera de pies rectos, aunque este enfoque ahora se usa raramente y ha sido reemplazado por pies tubulares más pequeños.
Andamios tubulares, también denominados andamios Europeos o unidireccionales. La estructura más comúnmente empleada se utiliza para trabajos en paredes de fachadas rectas y sin adornos, que carecen de rosetas u otros sistemas de conexión para fijar las barras en diferentes ángulos.También hay versiones compactas de este andamio que están equipadas con ruedas.
Andamios multidireccionales metálicos modulares. Se puede argumentar que este marco en particular posee la capacidad de adaptarse al exterior de un edificio, particularmente en los casos en que la fachada es curva o cuando se requiere un andamio de fachada estabilizador.Este andamio corresponde a un sistema estructural más complejo, en el que el ángulo entre la conexión de varios módulos se puede ajustar mediante la utilización de la roseta que forman las barras.
Andamios colgantes. Son estructuras de andamiaje suspendidas en el aire y colgadas normalmente de las azoteas o tejados de los edificios.
Andamios de plataforma autoelevadora. Compuesto por una plataforma de trabajo equipada con un sistema de desplazamiento vertical.
Figura 2. Andamio multidireccional. https://utilmacon.net/D/product/andamio-multidireccional/
Otro tipo de clasificación atiende a sus cargas y homologación. Los criterios de clasificación, aprobación y designación, de acuerdo con la normativa europea, se centran en las cargas asociadas a ellos.Estos criterios se describen en las Tablas 1 y 3 de las normas UNE-EN 12810 y UNE-EN 12811. Estas normas incluyen unas características mínimas de calidad para los materiales, unos procesos estandarizados de comprobación y caracterización de cada elemento clave, así como unas geometrías adecuadas para cumplir su función. La normativa en España viene determinada por el Real Decreto 2177/2004.(Implica la necesidad de formular un Plan de Montaje, Utilización y Desmontaje con certificado de estabilidad). Un Andamio Certificado, en España, es el que cumple las Normas UNE-EN 12810-1,2 y UNE-EN 12811-1,2,3 y además registra y confirma mediante ensayos de un Laboratorio el cumplimiento de dichas normas. La norma UNE-EN 12811-1:2003 especifica las cargas de servicio 2, 3, 4, 5 y 6 según la Tabla 3.La designación de un sistema de andamios que se considere aprobado debe incluir los componentes enumerados en la Tabla 2.
Tabla 1. Clasificación de sistemas de andamio
Criterio de clasificación
Clases
Carga de servicio
2, 3, 4, 5 y 6 de acuerdo con la Tabla 3 de la norma UNE-EN 12811-1:2003
Plataformas y sus apoyos
(D) diseñado con ensayo de caída
(N) no diseñado con ensayo de caída
Anchura del sistema
SW06, SW09, SW12, SW15, SW18, SW21, SW24
Altura libre
H1 y H2 de acuerdo con la Tabla 2 de la norma UNE-EN 12811-1:2003
Revestimiento
(B) con equipamiento de revestimiento
(A) sin equipamiento de revestimiento
Método de acceso vertical
(LA) con escalera de mano
(ST) con escalera de acceso
(LS) con escalera de mano y de acceso
Tabla 2. Partes que debe contener la designación de un sistema de andamio
Andamio
Norma UNE-EN 12810
Clase de carga de servicio
2, 3, 4, 5 y 6
Ensayos de caída sobre plataformas
(D) con ensayo
(N) sin ensayo
Clase de anchura del sistema
SW
Clase de altura libre
H1 o H2
Revestimiento
Sin revestimiento
Con revestimiento
Acceso
(LA), (ST) o (LS)
Tabla 3. Cargas de servicio en las áreas de trabajo
Clases de carga
Carga distribuida uniformemente
q1
kN/m2
Carga concentrada en un área
500×500 mm2
F1
kN
Carga concentrada en un área
200×200 mm2
F2
kN
Carga en un área parcial
q2
kN/m2
Carga en un área parcial
Factor del área parcial
ap
1
0,75
1,50
1,00
–
–
2
1,50
1,50
1,00
–
–
3
2,00
1,50
1,00
–
–
4
3,00
3,00
1,00
5,00
0,4
5
4,50
3,00
1,00
7,50
0,4
6
6,00
3,00
1,00
10,00
0,5
Según su clasificación, los andamios de Clase 1, 2 y 3 se emplean en una variedad de trabajos en altura, incluyendo limpieza, pintura, carpintería, tejados, revestimientos de fachadas, saneamiento y diversas tareas industriales. Por otro lado, los andamios de Clase 4, 5 y 6, además de servir como andamios de protección, se utilizan en trabajos relacionados con hormigón, muros, rehabilitación de fachadas, construcciones industriales y en situaciones que requieren una plataforma ancha y de alta capacidad de carga.
Además de la carga de servicio, que suele ser el parámetro que se considera de manera principal, se fijan otros parámetros como el tipo de acceso, el ancho, el tipo de cubrición aceptable, etc., que acaban de definir la usabilidad del equipo en cada situación.
Referencias:
ARCENEGUI, G.A. (2005). Disposiciones mínimas de seguridad y salud en la utilización de andamios (I y II). Revista del Colegio de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Alicante.
EN 12810-1, Andamios de fachada de componentes prefabricados. Parte 1: Especificaciones de los productos.
EN 12810-2, Andamios de fachada de componentes prefabricados. Parte 2: Métodos particulares de diseño estructural.
EN 12811-1, Equipamiento para trabajos temporales de obra. Parte 1: Andamios. Requisitos de comportamiento y diseño general.
EN 12811-2, Equipamiento para trabajos temporales de obra. Parte 2: Información sobre los materiales.
EN 12811-3, Equipamiento para trabajos temporales de obra. Parte 3: Ensayo de carga.
Figura 1. Minador continuo excavando. https://www.exms.co.za/expert-camera-systems/continuous-miner-camera-system/
Los minadores continuos (continuous miners, en inglés) son equipos de excavación mecánica utilizados en minería subterránea. Crean huecos rectangulares con tambores de picas (6 m de ancho por 5 m de alto). Se emplean principalmente en minas de minerales blandos, como el carbón o la sal.
Existen equipos con la posibilidad de realizar un sostenimiento simultáneo, lo que les permite avanzar 12 m sin retirarse. Un equipo puede producir entre 600 y 700 t/h de mineral. Este mineral se descarga mediante un transportador blindado a “shuttle cars”.
A continuación, presento un ejercicio resuelto y un nomograma que pueden ser útiles para el cálculo del ratio de avance diario de un minador continuo. Se trata de una colaboración con el profesor de la Universidad Politécnica de Cartagena, Pedro Martínez Pagán.
Como podéis comprobar, existen vínculos comunes entre las especialidades de ingeniería civil y de minas en muchos aspectos relacionados con la maquinaria y los procedimientos de construcción. Espero que os sea útil.
Para resolver este ejercicio, resulta de interés la tabla que presentamos en la Figura 2, donde se proporcionan valores de energía específica para varios tipos de excavadoras mecánicas.
Figura 2. Valores de energía específica para varios tipos de excavadoras mecánicas. Fuente: SME Mining Engineering Handbook (2011) – Rostami et al. (1994).
También podéis utilizar este nomograma, elaborado junto con los profesores Pedro Martínez Pagán y Jamal Rotami, que espero os resulte útil.
ROSTAMI, J. (2011). Mechanical Rock Breaking. In SME Mining Engineering Handbook, 3rd Edition, Darling, P. (Ed.), Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, 417-434.
Ha sido para mí un placer participar en la redacción de parte de la Orden Circular 4/2023 sobre el procedimiento para la justificación de precios en la Dirección General de Carreteras y la base de precios de apoyo. El reto ha consistido en presentar explícitamente la metodología subyacente que justifica el precio de las unidades de obra. En este caso, aparece una serie de novedades que creo que son de interés para el sector. Aparece el concepto de unidades de ejecución complejas o atípicas, en las que el empleo de medios singulares las aparta de una construcción estandarizada. También aparece, por vez primera, el concepto de unidades determinantes, que serán las que soporten la mayor parte del importe del presupuesto de una obra. Pues bien, en estos dos casos, se obliga a una justificación expresa y detallada de las unidades de obra. Solo para los casos del resto de unidades, se aporta la base de precios como un apoyo para la justificación de los precios, sin que tampoco deba considerarse como un objetivo de precio concreto a utilizar.
Un aspecto también importante ha sido dejar claros los conceptos que se manejaban, con el paso del tiempo, de forma inadecuada. Un ejemplo es el Cuadro de Precios N.º 2, donde se prohíbe expresamente su desglose en las siguientes categorías genéricas: mano de obra, maquinaria, resto de obra, materiales y costes indirectos.
El documento presenta, también, una serie de anexos que complementan el procedimiento, en las que he participado especialmente en el Anexo 4:
Anexo 1: Convenios colectivos del sector de la construcción por provincias.
Anexo 2: Listado de precios básicos de los principales materiales.
Anexo 3: Justificación de los precios de las unidades de ejecución de la obra. Ejemplos.
Anexo 4: Método simplificado de cálculo de la producción de una máquina.
Anexo 5: Base de precios de apoyo de la D.G.C.
La redacción de este documento ha sido fruto del esfuerzo de un grupo de trabajo de la Subdirección General de Proyectos y Obras de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana. Mi especial agradecimiento por la confianza depositada en mi persona por parte de su titular, D. Fernando Pedrazo Majárrez. También se ha contado con el soporte del encargo a INECO, con la participación expresa de D. José Manuel Sáez Serrano, Dña. María del Consuelo Martín Galán y D. Javier Fernández Pedroche, entre otro personal. Igualmente, se ha contado con la participación en el grupo de trabajo del Comité de Construcción y de la Comisión de Maquinaria de SEOPAN. Mi agradecimiento personal a todos ellos, pues su visión y sus aportes son de gran interés para el documento.
Por último, mi recomendación es que se lea con detenimiento el documento, pues existen modificaciones que deberían tenerse en cuenta a partir de este momento. Además, tal y como se ha establecido en estas reuniones, el objetivo es mejorar paulatinamente el documento en futuras ediciones. Por mi parte, este documento lo voy a poner a circular entre mis estudiantes de la Escuela de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos para su aplicación inmediata en TFGs y TFMs.
Figura 1. Caballetes ajustables en altura de 2 piezas. https://www.leroymerlin.es/
El andamio de borriquetas, también conocido como caballete de constructor, es una estructura de baja altura diseñada para facilitar trabajos interiores específicos en proyectos de construcción y reformas. Estas borriquetas, que deben su nombre a su forma característica, consisten en dos soportes sobre los cuales se colocan plataformas de trabajo, las cuales pueden ajustarse en altura o permanecer fijas según sea necesario. Se clasifica como un tipo de andamio ordinario debido a su facilidad de uso y generalmente es construido por los propios trabajadores en el sitio.
Este andamio consiste en una plataforma de trabajo con un ancho mínimo de 60 cm, que se sostiene mediante elementos metálicos como caballetes o borriquetas, aunque serán de 80 cm cuando se depositen materiales o herramientas. La estabilidad de este andamio es crucial, y su empleo no debe superar alturas de 6 m. Para alturas superiores a 3 m, es necesario asegurarlo mediante arriostramiento. La distancia máxima permitida entre los puntos de apoyo es de 3,5 m, y en casos de riesgo de caída, se debe instalar una barandilla de seguridad. La plataforma sobrepasará los apoyos un mínimo de 10 cm y un máximo de 20 cm.
Existen dos tipos de andamios de borriquetas, dependiendo de la altura a la que se desee trabajar:
Andamios de borriquetas sin arriostramientos. Estos se utilizan para alturas de hasta 3 m. Dentro de esta categoría, se pueden distinguir dos subtipos:
Caballete o asnilla: Se usan en obras con requisitos mínimos de altura. Deberán tener un sistema antiabertura (Figura 2).
Figura 2. Andamio de borriquetas tipo caballete.
Borriqueta vertical: Estos andamios cuentan con soportes de escalera que tienen pies de sustentación, lo que permite ajustar la altura de la plataforma deslizando los tablones. Los modelos metálicos suelen tener un travesaño intermedio móvil o son telescópicos, lo que proporciona una mayor flexibilidad en la graduación de la altura de trabajo. Esto es importante, ya que a menudo es necesario trabajar a diferentes alturas de forma segura. Para alcanzar alturas mayores, se emplean bastidores metálicos diseñados específicamente para ensamblarlos.
Figura 3. Andamio de borriquetas vertical.
Andamios de borriquetas armadas de bastidores móviles arriostrados. Estos andamios incluyen refuerzos con riostras y se emplean cuando se necesita trabajar a alturas de hasta 6 m, pero nunca superiores.
Figura 4. Andamio arriostrado
Composición del andamio de borriquetas
El andamio de borriquetas se compone principalmente de soportes, plataformas de trabajo y elementos de arriostramiento.
Soporte
El elemento de apoyo de la plataforma puede estar hecho de madera o metal. Se recomienda preferentemente el uso de elementos metálicos, aunque la legislación actual no prohíbe el uso de soportes de madera. En el caso de optar por madera, es esencial que esta esté en buenas condiciones, con una unión sólida y sin deformaciones, oscilaciones o roturas que puedan causar riesgos por fallos, roturas espontáneas o movimientos inseguros. Cuando el piso del andamio no sea una plataforma metálica prefabricada, estará constituido preferentemente por tablones de 7,5 cm de espesor, y no menos de 4 cm. Tampoco deben darse discontinuidades o huecos que puedan hacer tropezar.
Los soportes utilizados pueden ser caballetes, asnillas en forma de «V» invertida o borriquetas verticales. Las borriquetas verticales móviles tienen la ventaja de alcanzar alturas mayores, ya que se pueden ajustar mediante un travesaño intermedio móvil o telescópico.
Cuando se empleen borriquetas de caballete metálicas, estas pueden ser fijas o plegables. En el caso de las fijas, deben contar con travesaños adecuados para garantizar su estabilidad. Si se trata de caballetes plegables, es necesario que dispongan de cadenillas limitadoras para asegurar que no se abran más de lo permitido y mantener en todo momento su estabilidad.
En todas las circunstancias, es esencial que los soportes se instalen de manera completamente nivelada para prevenir cualquier riesgo asociado a trabajos en superficies inclinadas.
La distancia máxima recomendada entre dos borriquetas debe ajustarse en función del grosor y la rigidez de los tablones de la plataforma de trabajo, así como de las cargas previstas. Como regla general, esta distancia entre apoyos no debe exceder los 3,50 m cuando se utilizan tablones con un grosor de 5 cm.
Es fundamental utilizar los soportes adecuados mencionados anteriormente. En ningún caso se debe apoyar la plataforma de trabajo sobre materiales de construcción como bovedillas, bidones u otros elementos auxiliares que no estén especificados para este propósito.
Plataforma de trabajo
La plataforma de trabajo debe estar fabricada con madera de alta calidad, sin defectos ni nudos visibles, y debe mantenerse siempre limpia para que cualquier posible defecto derivado de su uso sea fácilmente identificable. Además, se requiere que tenga una anchura mínima de 60 cm.
Los tablones que componen esta plataforma deben tener un grosor mínimo de 5 cm, aunque se recomienda utilizar tablones de 7 cm de espesor para asegurar la resistencia adecuada para su propósito. Estos tablones deben estar dispuestos de manera que se ajusten perfectamente unos con otros, evitando huecos o discontinuidades, y deben estar firmemente sujetos al soporte para prevenir balanceos, deslizamientos u otros movimientos no deseados.
La plataforma de trabajo no debe sobresalir en voladizo más allá de los apoyos, a menos que sea estrictamente necesario para fijarla a las borriquetas, caballetes u otros elementos de apoyo. En este sentido, se recomienda que el voladizo máximo no exceda los 20 cm en ambos lados y que sea de al menos 10 cm.
Crucetas o arriostramientos
Las crucetas cumplen la función de conferir rigidez y monolitismo al conjunto del andamio, y se conectan a los soportes mediante los sistemas de anclaje incorporados en estos. Como mencionamos previamente, en el caso de utilizar andamios de borriquetas a alturas que oscilen entre 3 y 6 m, es imperativo contar con los arriostramientos apropiados. Estos arriostramientos tomarán la forma de crucetas de madera o metálicas, específicamente del tipo «Cruz de San Andrés», las cuales deben ser instaladas en ambos lados del andamio.
Barandillas
Cuando las plataformas de trabajo se encuentren a una altura superior a 2 m o estén ubicadas en áreas que, aunque no superen esta altura en relación con el suelo de apoyo, presenten un riesgo de caída exterior de más de dos metros debido a su posición (como galerías o voladizos), es imprescindible instalar barandillas adecuadas alrededor de todo su perímetro. Estas barandillas deben tener una altura mínima de 90 cm y deben contar con un pasamanos, un listón intermedio y un rodapié, con una resistencia mínima del conjunto de 150 kg por metro lineal.
Las barandillas deben instalarse directamente en el andamio cuando la altura de la plataforma respecto al suelo sea superior a 2 m, siempre y cuando se asegure la estabilidad total del conjunto en caso de apoyo accidental sobre la barandilla. Sin embargo, si la plataforma se encuentra a una altura relativamente baja, pero en una zona elevada que no garantice la estabilidad del conjunto, se deben utilizar barandillas adicionales colocadas en el exterior, así como mallas o redes entre los niveles para proporcionar la protección necesaria.
Normas generales de seguridad
Al utilizar andamios de borriquetas en obras de construcción, es esencial seguir medidas preventivas para garantizar un uso adecuado y seguro de esta herramienta. A continuación, se presentan una serie de consejos a tener en cuenta al trabajar con este tipo de andamio:
No sobrecargue las plataformas de trabajo: Las plataformas deben contener solo el material necesario para la continuación de los trabajos y distribuirlo de manera uniforme para evitar cargas puntuales que puedan debilitar la resistencia de la estructura.
No agregue elementos adicionales a la estructura: Está prohibido añadir elementos extra al andamio para llevar a cabo tareas diferentes. Además, no coloque andamios de borriquetas sobre otros andamios de borriquetas, ya que estos están diseñados principalmente para trabajos de menor envergadura.
Asegure la estabilidad del equipo: Es esencial montar el andamio sobre una superficie nivelada, plana y sin obstrucciones para garantizar su estabilidad. No utilice elementos como bovedillas, bloques o bidones como soporte.
Evite movimientos peligrosos: Tome medidas para prevenir cualquier posibilidad de inclinación o movimientos peligrosos del andamio durante su uso.
Seleccione tablones adecuados: No utilice tablones con nudos o imperfecciones y evite aplicar pintura sobre ellos.
No monte andamios de borriquetas sobre andamios colgados: No emplee andamios de borriquetas, ya sea total o parcialmente, sobre estructuras colgadas.
Utilice protección personal: Cuando las condiciones de la obra lo requieran, use equipos de protección personal, como barandillas y arneses individuales, especialmente en áreas como patios, bordes de forjado o cerca de ventanas.
Estas precauciones ayudarán a garantizar un entorno de trabajo seguro y eficiente al utilizar andamios de borriquetas en proyectos de construcción.
Aquí tenéis algún vídeo sobre este tipo de andamios (trestle scaffold, en inglés).
Os dejo a continuación el documento NTP 202 sobre andamios de borriquetas, del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el trabajo.
Figura 1. Andamio como estructura auxiliar y desmontable. https://www.cubiequipos.com/que-es-un-andamio
La norma UNE 76501:1987 define una estructura auxiliar y desmontable como aquella que “sirve para ayudar a una obra o para una utilización pública provisional y cuya construcción puede deshacerse total o parcialmente sin inutilizar sus elementos”. Estos elementos se pueden clasificar atendiendo a su función, su naturaleza, por sus elementos constituyentes (simples y prefabricados) o por su sistema de sustentación.
La Figura 2 presenta una clasificación de las estructuras auxiliares y desmontables según la aplicación a la que están destinados. Se distinguen los andamios de obra o de utilización pública, las cimbras y apeos, los apuntalamientos y entibaciones, las estructuras para cerramientos cubiertos y otras estructuras diversas.
Figura 2. Clasificación de las estructuras auxiliares y desmontables según su función (UNE 76501:1987)
Los andamios de trabajo son andamios de obra diseñados para soportar a operarios, herramientas y los materiales necesarios en la construcción. El andamio de servicio tiene como objetivo facilitar el tránsito de operarios y materiales a diferentes áreas de construcción, así como el acceso a niveles de trabajo a diferentes alturas. Las cimbras y los apeos son estructuras temporales que sostienen un elemento estructural mientras se está construyendo, hasta que alcance la resistencia necesaria. El apuntalamiento se utiliza para brindar soporte adicional o reforzar una estructura ya construida. La entibación sostiene las excavaciones que presentan riesgo de colapso, como zanjas o túneles. También entran dentro de las estructuras auxiliares y desmontables las estructuras para cerramientos cubiertos, diseñadas para alojar personas, materiales o instalaciones, como pabellones o barracones, proporcionando un espacio cubierto, y estructuras diversas como pantallas de publicidad, torres para antenas y similares.
En la Figura 3, se muestra la clasificación de estas estructuras de acuerdo al material del cual están compuestas. Estos materiales son metálicos, fundamentalmente acero y aluminio, de madera o de otros materiales. No obstante, se pueden dar combinaciones de las anteriores, con lo cual se tendrían estructuras auxiliares “mixtas”.
Figura 3. Clasificación de las estructuras auxiliares y desmontables por su naturaleza (UNE 76501:1987)
Por sus elementos constituyentes, las estructuras auxiliares y desmontables se clasifican en simples y prefabricadas. Se consideran simples cuando están compuestas por elementos individuales, como tubos, grapas, elementos de unión y otras piezas necesarias para crear el conjunto. En cambio, se consideran prefabricadas cuando prevalecen los elementos compuestos que se ensamblan mediante diversos sistemas para formar la estructura deseada. Los elementos compuestos están formados a partir de piezas sueltas mediante uniones o dispositivos de unión fijados permanentemente, de forma que todas o algunas de las dimensiones de la estructura quedan determinadas previamente.
Finalmente, en la Figura 4 se muestra una clasificación adicional basada en su sistema de sustentación. Estas estructuras pueden ser apoyadas si descansan directamente sobre el terreno o sobre otra estructura, colgadas cuando están suspendidas de otra estructura sin cargar el suelo, y en voladizo si se extienden fuera del plano vertical de sus anclajes. En todos estos casos, estas estructuras pueden ser tanto fijas como móviles.
Figura 4. Clasificación de las estructuras auxiliares y desmontables por su sistema de sustentación (UNE 76501:1987)
Os dejo un pequeño vídeo explicativo, que espero os sea de interés.
Referencias:
AENOR (1987). UNE 76501:1987. Estructuras auxiliares y desmontables. Clasificación y definición. Madrid.
Nos acaban de publicar en la Revista CIATEC-UPF (Revista de Ciências Exatas Aplicadas e Tecnológicas da Universidade de Passo Fundo, CIATEC-UPF – ISSN 2176-4565), un artículo relacionado con la optimización de pórticos de hormigón armado con sistemas de agrupación de columnas. Se trata de una colaboración con el profesor Moacir Kripka y está dentro del proyecto de investigación HYDELIFE.
Os paso a continuación el resumen y una copia descargable del artículo, pues está publicado en abierto. Espero que os sea de interés.
RESUMEN:
La perspectiva social es un aspecto fundamental en la construcción de infraestructuras sostenibles. Este estudio evalúa el análisis de ciclo de vida social de un marco articulado prefabricado de hormigón armado optimizado económicamente. Mediante el análisis de la contribución por fases al daño social total se identifica la fabricación como la etapa más influyente en el impacto social de la estructura. Adicionalmente, se verifica que la estructura modular presenta un impacto especialmente reducido en la etapa de construcción y final de vida útil. El análisis de los materiales y procesos más contribuyentes señala al acero de la armadura pasiva como el principal responsable tras el daño social de la estructura, seguido, pero en menor medida, por el hormigón y transporte. Los resultados destacan la importancia de considerar aspectos sociales en el desarrollo de la infraestructura de transporte, proporcionando información valiosa para responsables y partes interesadas en la toma de decisiones.
Palabras clave:
Marco articulado, prefabricado, análisis de ciclo de vida, optimización, sostenibilidad social
Acaban de publicarnos un artículo en Journal of Civil Engineering and Management, revista indexada en el primer cuartil del JCR. El artículo propone un procedimiento para evaluar la huella de carbono en la construcción de un puente basándose en la teoría de la resiliencia. La investigación proporciona modelos teóricos y datos sobre los impactos de la resiliencia ambiental y los modelos de gestión de la resiliencia de los proyectos, lo que contribuye al control dinámico y a la evaluación del desarrollo sostenible de las estructuras de puentes a gran escala en el futuro. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
El artículo contribuye al campo de la construcción de puentes al abordar la evaluación del impacto ambiental durante la etapa de construcción de puentes a gran escala, utilizando un enfoque multidisciplinario. Establece un sistema modelo teórico de resiliencia al impacto ambiental, proporcionando modelos teóricos detallados y datos de experiencia analítica avanzada para los impactos de la resiliencia ambiental y modelos de gestión de la resiliencia de proyectos.
La investigación destaca los beneficios de la construcción industrializada, que puede ahorrar materiales y reducir la contaminación ambiental en comparación con los métodos de construcción tradicionales. También elimina la dificultad de evaluar con precisión los factores dinámicos discretos en la construcción de puentes.
El estudio demuestra la aplicación de la teoría de la resiliencia al análisis del impacto ambiental de la construcción de puentes, proporcionando una base científica sólida para el control dinámico y la evaluación del desarrollo sostenible de las estructuras de puentes a gran escala en el futuro.
Los resultados de esta investigación pueden servir de base para la toma de decisiones en la industria de la construcción, en particular en lo que respecta a la optimización de los métodos de construcción y la minimización de la contaminación ambiental durante la fase de construcción de puentes a gran escala.
Abstract:
The construction and management of large-scale projects have the characteristics of complexity, dynamic and offline, and how to evaluate it is a research problem accurately. This study addresses this question through multidisciplinary cross-applied research. The research analyses and optimizes the environmental impact of the construction stage of superlarge bridges by establishing a theoretical model system of environmental impact resilience. The analysis shows that industrialized construction can save 56.31% of materials compared with traditional construction but increase the consumption of machinery and personnel by 11.18%. Ultimately, environmental pollution can be significantly reduced. This study breaks through the difficulty of accurately evaluating discrete dynamic factors. It has realized the application of multidisciplinary research to solve management optimization and design problems in the elastic and dynamic changes of super-large bridges during construction. This research provides rich theoretical models and advanced analytics experience data for environmental resilience impacts and project resilience management models, laying a solid scientific foundation for dynamic control and sustainable development assessment of statically indeterminate structures in the future.
Figura 1. Encofrado fenólico. https://www.cosaor.com/alquiler-de-herramientas-para-encofrado/
El artículo 48.3 del Código Estructural es el que establece las características de los encofrados y moldes necesarios para la ejecución de estructuras de hormigón. Estos elementos deben ser resistentes para soportar las acciones durante el proceso constructivo de las estructuras de hormigón y mantener la rigidez para cumplir con las tolerancias del proyecto. Deben asegurar la estanqueidad de las juntas y evitar dañar el hormigón al retirarse.
Se recomienda seguir la norma UNE 180201 y garantizar la limpieza y alineación adecuadas. Además, en casos específicos, deben permitir el emplazamiento de las armaduras y evitar movimientos indeseados. La superficie en contacto con el hormigón debe mantener la geometría y textura previstas. Se pueden usar diferentes materiales, pero deben cumplir con los requisitos de no perjudicar las propiedades del hormigón. Es esencial asegurar la unión de elementos de seguridad complementarios a la estructura del encofrado.
A modo de resumen, las características generales que deben presentar los encofrados y moldes son los siguientes:
Estanqueidad suficiente de las juntas para evitar fugas de lechada que afecten el acabado y durabilidad del elemento.
Resistencia adecuada a las presiones del hormigón fresco y al método de compactación.
Alineación y verticalidad de los paneles, especialmente en pilares y forjados en estructuras de edificación.
Mantenimiento de la geometría sin abolladuras fuera de tolerancia.
Limpieza de residuos en el interior de los moldes.
Conservar características que permitan texturas específicas en el acabado del hormigón.
En casos de encofrados dobles o contra el terreno, garantizar la operatividad de las ventanas para el vertido del hormigón.
En elementos pretensados, permitir el correcto emplazamiento de las armaduras activas sin comprometer la estanqueidad.
Adoptar medidas para evitar movimientos indeseados en elementos de gran longitud.
Superficie encofrante que mantenga la geometría prevista y la textura especificada en el proyecto.
En encofrados susceptibles de movimiento, pueden exigirse pruebas previas para evaluar el comportamiento durante la ejecución.
Los encofrados pueden ser de diversos materiales que no afecten las propiedades del hormigón. En caso de madera, deben humedecerse previamente.
La unión de elementos complementarios para la seguridad, como barandillas, anclajes y cimbras, debe realizarse adecuadamente a la estructura resistente del encofrado.
En apretada síntesis, los encofrados y moldes deben ser seguros, resistentes y mantener la calidad del acabado del hormigón en el proceso de construcción.
Os recojo, a continuación, el artículo 48.3 del Código Estructural.
“Los encofrados y moldes deberán ser capaces de resistir las acciones a las que van a estar sometidos durante el proceso de construcción y tener la rigidez suficiente para asegurar que se van a satisfacer las tolerancias especificadas en el proyecto. Además, deberán poder retirarse sin causar sacudidas anormales ni daños en el hormigón.
Se realizarán, preferentemente, conforme a la norma UNE 180201.
Con carácter general, deberán presentar al menos las siguientes características:
estanqueidad suficiente de las juntas entre los paneles de encofrado o en los moldes, previendo que las posibles fugas de lechada por las mismas no comprometan el acabado previsto para el elemento ni su durabilidad;
resistencia adecuada a las presiones del hormigón fresco y a los efectos del método de compactación;
alineación y en su caso, verticalidad de los paneles de encofrado, prestando especial interés a la continuidad en la verticalidad de los pilares en su cruce con los forjados en el caso de estructuras de edificación;
mantenimiento de la geometría de los paneles de moldes y encofrados, con ausencia de abolladuras fuera de las tolerancias establecidas en el proyecto o, en su defecto, por este Código;
limpieza de la cara interior de los moldes, evitándose la existencia de cualquier tipo de residuo propio de las labores de montaje de las armaduras, tales como restos de alambre, recortes, casquillos, etc.;
mantenimiento, en su caso, de las características que permitan texturas específicas en el acabado del hormigón, como por ejemplo, bajorrelieves, impresiones, etc.
Cuando sea necesario el uso de encofrados dobles o encofrados contra el terreno natural, como por ejemplo, en tableros de puente de sección cajón, cubiertas laminares, etc. deberá garantizarse la operatividad de las ventanas por las que esté previsto efectuar las operaciones posteriores de vertido y compactación del hormigón.
En el caso de elementos pretensados, los encofrados y moldes deberán permitir el correcto emplazamiento y alojamiento de las armaduras activas, sin merma de la necesaria estanqueidad.
En elementos de gran longitud, se adoptarán medidas específicas para evitar movimientos indeseados durante la fase de puesta en obra del hormigón.
La superficie encofrante que estará en contacto directo con el hormigón, tanto en los encofrados como en los moldes, deberá ser capaz de mantener las características necesarias para que los elementos de hormigón estructural reproduzcan adecuadamente la geometría prevista para ellos en el proyecto, así como para dotar a las caras vistas de dichos elementos de la textura y la uniformidad especificada, en su caso, en dicho proyecto.
En los encofrados susceptibles de movimiento durante la ejecución, como por ejemplo, en encofrados trepantes o encofrados deslizantes, la dirección facultativa podrá exigir que el constructor realice una prueba en obra sobre un prototipo, previa a su empleo real en la estructura, que permita evaluar el comportamiento durante la fase de ejecución. Dicho prototipo, a juicio de la dirección facultativa, podrá formar parte de una unidad de obra.
Los encofrados y moldes podrán ser de cualquier material que no perjudique a las propiedades del hormigón. Cuando sean de madera, deberán humedecerse previamente para evitar que absorban el agua contenida en el hormigón. Por otra parte, las piezas de madera se dispondrán de manera que se permita su libre entumecimiento, sin peligro de que se originen esfuerzos o deformaciones anormales. No podrán emplearse encofrados de aluminio, salvo que pueda facilitarse a la dirección facultativa un certificado, elaborado por una entidad de control y firmado por persona física, de que los paneles empleados han sido sometidos con anterioridad a un tratamiento de protección superficial que evite la reacción con los álcalis del cemento.
En todos los casos se realizará correctamente la unión de los elementos complementarios para la seguridad (tales como: barandillas de protección, dispositivos de anclaje para redes de seguridad, dispositivos de anclaje preparados para los equipos de protección individual y, en general, cualquier otro elemento destinado a dotar de seguridad al sistema de encofrado, diseñado y fabricado por el fabricante del mismo) a la estructura resistente del encofrado o molde y, en su caso, de las cimbras y apuntalamientos”.
Referencias:
PEURIFOY, R.L. (1967). Encofrados para estructuras de hormigón. McGraw-Hill y Ediciones Castillo, Madrid, 344 pp.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
Acaban de publicarnos un artículo en el Journal of Cleaner Production, revista indexada en el primer decil del JCR. El trabajo se centra en la optimización del diseño multicriterio de los edificios con estructura de hormigón armado, teniendo en cuenta aspectos como el diseño eficiente, los factores ambientales (emisiones de CO₂) y la durabilidad. Explora las estrategias de optimización multiobjetivo y de un solo objetivo, así como el uso de los metamodelos de Kriging.
