Cálculo de la altura crítica de un suelo cohesivo a corto plazo

En un artículo anterior resolvimos el caso de la altura crítica de una excavación sin entibación para el caso del largo plazo, es decir, en condiciones drenadas. Sin embargo, vamos a ver a continuación un caso particular, donde tenemos un suelo puramente cohesivo en condiciones no drenadas, Cu y φ = 0, que corresponde a la estabilidad a corto plazo.

Se trata de un caso muy simple que permite resolver de forma sencilla la rotura del suelo. La realidad es más compleja, siendo necesario utilizar métodos más generales de análisis que permitan superficies de rotura curvas, perfiles más complicados del terreno y regímenes hidráulicos determinados. Para ello se remite al lector al estudio de los métodos de equilibrio límite.

En esta ocasión os paso un problema resuelto donde se calcula la máxima altura que podría tener una excavación a corto plazo en un terreno arcilloso. Para este problema se ha empleado un coeficiente de seguridad de 1 (caso estricto) que habría que particularizar al problema concreto de obra con un coeficiente de seguridad de, por ejemplo, 1,5. No obstante este valor, hay que ser prudentes cuando la altura sin entibar resulte un peligro para el enterramiento de las personas, especialmente en zanjas o pozos. Téngase en cuenta que el valor de la cohesión depende de la humedad del suelo, y esta disminuye con el tiempo. En dicho caso, en terrenos coherentes y sin solicitación de cimentación o próxima a vial (o acopio equivalente), la altura máxima sin entibar será de 1,30 m en un corte vertical.

Este es uno de los casos estudiados en el “Curso de Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación”. Espero que os sea de interés.

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Referencias:

http://www.osalan.euskadi.eus/contenidos/libro/seguridad_201210/es_doc/adjuntos/Seguridad%20en%20zanjas.pdf

http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/201a300/ntp_278.pdf

http://www.lineaprevencion.com/ProjectMiniSites/Video5/html/cap-2/db-prl-mt/seccion-2-desmonte-y-vaciado-a-cielo-abierto/seccion2desmonteyvaciadoacieloabierto.html

http://www.cepymearagon.es/WebCEPYME%5Cdatos.nsf/0/BB3A397513D24B57C1257DFE0031A982/$FILE/2014-DGA-02.pdf

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. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

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Lean Higher Education: eliminar desperdicios en la educación universitaria

He de agradecer a Alfonso González Hermoso de Mendoza la oportunidad que me bridó de ofrecer mi visión sobre los títulos universitarios y la nueva burocracia generada para acreditar dichos títulos. Esta invitación fue fruto del seminario que impartí en la Universidad de Alicante sobre los resultados de aprendizaje.

Este artículo se ha publicado en Espacios de Educación Superior bajo el título: La filosofía Lean aplicada a la gestión de los títulos universitarios. Cómo incrementar el valor añadido en la educación superior eliminando burocracia. Os dejo el artículo completo por si os resulta de interés.

“Estuve a principios de julio en la Universidad de Alicante impartiendo una charla sobre los resultados de aprendizaje en el ámbito universitario. Fue una experiencia enriquecedora, pues me permitió conocer de primera mano algunas opiniones sobre el nuevo enfoque que se está realizando en torno a la enseñanza de grados y másteres. Nos encontramos ante un cambio de paradigma impulsado por Bolonia que trata de enfocar el proceso de aprendizaje en el estudiante y propugna garantizar la calidad de los títulos universitarios.

En efecto, el aseguramiento de la calidad de la enseñanza pasa por el establecimiento de un sistema de gestión que impulse una mejora continua. Se basa en procesos y en evidencias que permiten una auditoría externa que avale la calidad. Aspectos como el contrato-programa, la definición de resultados de aprendizaje, el sistema común de créditos (ECTS), entre otros, permiten establecer un sistema de aseguramiento de la calidad que, por desgracia, supone un incremento desmesurado en la burocracia necesaria que aleja al profesorado de los objetivos últimos del proceso de aprendizaje.

Una pequeña encuesta realizada en dicha charla apuntaba a que los profesores opinaban que la universidad debe focalizarse en el estudiante y que es necesario asegurar la calidad de los títulos universitarios mediante su acreditación. Sin embargo, su opinión era contraria a la necesidad de tanta burocracia que supone dicha acreditación. Este problema no es exclusivo del ámbito universitario, sino que es habitual en cualquier tipo de organización. Así, muchas empresas tienen certificado su sistema de gestión de calidad mediante la norma ISO 9001, pero supone para ellas una carga administrativa costosa. En demasiadas ocasiones, en el mes anterior a la auditoría, encontramos a todo el mundo rellenando papeles y evidencias para superar el examen periódico al que se ven sometidos. Es decir, hay un alejamiento real entre la calidad del sistema de gestión y la realidad de la organización. Lo más sangrante es que aquellas organizaciones que cuenten con un buen equipo que se dedique al papeleo puede enfrentarse a la auditoría de una certificación mejor que otras, independientemente de la excelencia de la organización. Lo mismo puede pasar en la acreditación de los títulos universitarios.

Un paso más allá del aseguramiento de la gestión está la gestión estratégica de la calidad, llamada en algunos foros como “Calidad Total”. En este escalón de madurez, la calidad se encuentra integrada en la gestión cotidiana de la organización. La preocupación no solo es la satisfacción del cliente, sino la de todos los grupos de interés. Esta filosofía podría aplicarse a la universidad, donde los interesados son los estudiantes, los profesores, el personal de administración y servicios, y cómo no, la propia sociedad, entre otros muchos.

En este escalón de madurez, lo importante es incorporar valor añadido a nuestros procesos, no solo hacia los clientes, sino a todos los grupos de interés. Bolonia incide en situar al estudiante en el foco del proceso, pero no habría que olvidar al resto de agentes que participan o se benefician de las actividades desarrolladas en los campus.

La filosofía “Lean”, muy presente en empresas como Toyota, trata de eliminar todo tipo de desperdicios, es decir, procesos o actividades que no aportan valor añadido al cliente. Aplicada al ámbito universitario, Lean debería definir el valor deseado para cada grupo de interés, identificar las actividades que añaden utilidad a lo largo de la cadena de valor, hacer que las actividades fluyan sin interrupciones y acelerar el ciclo de mejora buscando la perfección. A este nuevo paradigma se le ha denominado Lean Higher Education (LHE), y es la adaptación del pensamiento Lean a la educación superior. Por tanto, se trata de identificar aquellos desperdicios que no aportan valor añadido, en especial, si son innecesarias. Entre ellas sería el exceso de burocracia que se ha generado hoy en día para acreditar los títulos universitarios.

Sin embargo, esta reducción del papeleo no se podría acometer sin cambiar los procesos y sin incorporar realmente la calidad en la gestión. Es decir, no se puede eliminar sin más la etapa del aseguramiento de la calidad, sino que hay que superarla. Organizaciones de todo tipo ya aplican la teoría del “cero defectos” a sus productos y servicios. Ello evita desperdicios y errores, mejorando los costes de producción. En este estadio, donde la gestión permite que los fallos sean esporádicos, el esfuerzo por el control de la calidad disminuye y, por tanto, la burocracia. La eliminación de esta barrera supondría y mayor acercamiento del profesorado hacia la mejora continua que nos exige la excelencia necesaria en la educación superior.

En consecuencia, ante la barrera que supone el incremento de la burocracia en la acreditación de los títulos universitarios, se plantea un cambio cultural en la propia universidad. Se trata de comprender quien es el cliente de esta organización y respetar las necesidades del resto de grupos de interés. Se debe añadir valor a los procesos, reducir los plazos de entrega, aumentar el rendimiento de nuestros estudiantes y su satisfacción, entre otras muchas cosas. En definitiva, se precisa un giro que permita la excelencia en la educación superior adecuada a los nuevos retos, que plantea un futuro cada vez más cambiante y acelerado”.

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Ecuación fundamental de la estática de los cables

A continuación se deduce la ecuación fundamental de la estática de los cables. Para ello suponemos un cable infinitamente flexible, sometido a la acción de su peso propio y a una serie de cargas verticales aisladas, diferentes y distribuidas de un modo cualquiera (tal y como vemos en la figura).

Esta ecuación demuestra que la distancia de un punto del cable a la cuerda que une dos puntos cualesquiera se puede calcular como el cociente entre el momento isostático de todas las fuerzas situadas a la derecha (o a la izquierda) de dicho punto y la tensión horizontal del cable.

Veamos a continuación la demostración de esta ecuación.

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Aproximación a la catenaria por medio de la parábola

En cables bien tensados y con poca flecha, se puede aproximar la catenaria a una parábola. Es una simplificación muy útil a efectos de cálculo. En este caso se sustituye el peso del cable por una sobrecarga uniforme horizontal equivalente. Además, en un tramo suficientemente pequeño, se puede aproximar la longitud real de la catenaria por la cuerda que une dos puntos. También es interesante comprobar que, con esta aproximación, la componente de la tensión horizontal del cable permanece constante.

La mayoría de los cálculos se hacen utilizando parábolas con esta simplificación, aprovechando las propiedades de la catenaria.

A continuación os dejo resuelta la aproximación de la ecuación de la catenaria a una parábola. Espero que os sea útil.

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Propiedades de la catenaria

En la resolución de muchos problemas de cables que se plantean en la asignatura de Procedimientos Generales de Construcción y Organización de Obras se utilizan una serie de propiedades que tiene la catenaria. Estamos hablando de uno de los temas clásicos que se han impartido en esta asignatura desde sus orígenes, cuando se llamaba “Maquinaria y medios auxiliares” en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Madrid. Las propiedades de la catenaria se deducen fácilmente. Os dejo a continuación la demostración. Espero que os sea de interés.

Como curiosidad os diré que la figura podéis ver de la catenaria me ha costado algo de trabajo. He empleado una hoja Excel para dibujarme una catenaria de parámetro la unidad. Fijarse que la distancia “s” que se representa tiene que tener la misma longitud que la distancia desde el punto más bajo de la catenaria hasta el punto considerado.

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Ecuación de un cable suspendido sometido a su propio peso: La catenaria

En el ámbito de la construcción, los cables constituyen un elemento de gran importancia. Baste recordar su uso en grúas, blondines, venteado de estructuras, etc. Los cables se consideran en la práctica como unos sólidos prismáticos cuya rigidez a flexión, torsión y cortadura es despreciable. Tampoco trabajan a compresión, por lo que son elementos que solo resisten esfuerzos de tracción.

Cuando un cable se encuentra suspendido entre dos puntos y solo está sometido a su propio peso, el cable adopta una curva que se denomina catenaria. No obstante, la forma de la curva adoptada dependerá del tipo de cargas que actúe sobre el cable.

Os paso a continuación la demostración de la ecuación de la catenaria. Este tema era un clásico de la asignatura Procedimientos Generales de Construcción y Organización de Obras, aunque en muchos planes de estudios actuales se estudie en asignaturas relacionadas con el cálculo de estructuras.

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El jeep que viaja por un cable, la rectificación del arco y la fórmula de Stevenin

Andaba estudiando 4º curso de la carrera de ingenieros de caminos, canales y puertos de Valencia, cuando en la asignatura de Procedimientos Generales de Construcción y Organización de Obras, el profesor Hermelando Corbí nos explicaba problemas de cables. Uno de dichos problemas lo he rescatado de mis viejos apuntes. Trata de un jeep que tiene que pasar por un puente militar formado por un cable. ¡Quién sabe cómo puede viajar un jeep por un solo cable! Pero bueno, el problema era el que era y había que resolverlo.

Con los planes de estudios actuales, los problemas de cables no se estudian en esta asignatura. Se reserva solo su estudio cualitativo, dejando a otras asignaturas de cálculo de estructuras este tema tan interesante.

El problema que os presento resuelto a continuación utiliza varias fórmulas dimensionales y aproximaciones que estudiábamos en aquel momento. Podéis ver cómo el problema sigue resuelto en unidades diferentes a las que empleamos ahora. Pero sirve para ver cómo ha cambiado la forma de plantear y resolver los problemas. Las expresiones usadas en el problema provienen del desarrollo teórico de las ecuaciones de equilibrio de un elemento de cable, de la ecuación fundamental de la estática de cables, de la rectificación del arco y de la fórmula de Stevenin.

Espero que este problema resuelto le traiga recuerdos a más de un compañero de promoción. Si encontráis alguna errata, por favor, me lo indicáis. Por cierto, si tenéis alguna fotografía de un jeep paseando por un puente militar formado por un solo cable, me lo mandáis.

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Frecuentación y capacidad de carga de las playas

En ocasiones podréis ver en mi blog o en algunas conferencias o artículos de hace unos años, algunas aportaciones que hice sobre la gestión de las playas turísticas. Se trata, en numerosas ocasiones, de experiencias propias derivadas de mi paso por la gestión turística de las playas en el ámbito de la gestión pública.

No obstante, hace poco, asesoré a la Generalitat Valenciana en plena pandemia para determinar un modelo simplificado de cálculo del aforo de las playas. En mi blog podéis encontrar más sobre este tema de playas en el siguiente enlace: https://victoryepes.blogs.upv.es/?s=playas

Os presento aquí un vídeo que preparé para un curso sobre gestión de playas. Este curso es una ampliación respecto a algunos cursos presenciales que he tenido la oportunidad de dirigir, el último, en Oporto (Portugal). En este caso, trata de la frecuentación y capacidad de carga de las playas. Espero que sea de vuestro interés.

Referencia:

YEPES, V. (2020). Método simplificado de cálculo del aforo de las playas en tiempos de coronavirus. Universitat Politècnica de València, 16 pp. DOI:10.13140/RG.2.2.24392.55042 https://victoryepes.blogs.upv.es/2020/06/04/metodo-simplificado-de-calculo-del-aforo-de-las-playas-en-tiempos-de-coronavirus/

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La comunicación multicanal de la geotecnia y sus procedimientos constructivos

Hoy, 2 de octubre, pero del año 1883, nació en Praga Karl von Terzaghi que fue un ingeniero, reconocido como el padre de la mecánica de suelos. Para celebrar esta efeméride, se ha organizado un Encuentro Profesional Geololotecnia 2022.

Mi agradecimiento a los organizadores de este evento, tanto a Germán Sánchez (@ingeodo) como a Manuel Romana (@MRGdeviaje).

En dicho encuentro tuve la ocasión de presentar una comunicación denominada “La comunicación multicanal de la geotecnia y sus procedimientos constructivos“. Se trata de una reflexión muy personal respecto a la forma que tengo de comunicar con mis estudiantes y dejar en abierto el conocimiento en las redes sociales. Os dejo el vídeo completo por si os puede resultar de interés.

Curso de control de calidad del hormigón en obras de edificación

El control de calidad del hormigón durante la ejecución de la obra ha sido, y es, uno de los aspectos más significativos de la obra, en lo que a gestión de calidad de estructura se refiere.

Con la entrada en vigor del nuevo Código Estructural el pasado 10 de noviembre de 2021, y la derogación de la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 y de la instrucción de Acero Estructural AEA, ha surgido la necesidad de formar al colectivo en la normativa vigente.

Aprovechando el cambio normativo, el curso se centrará en la gestión de calidad del proyecto y los productos en estructuras de hormigón, centrándose especialmente en la gestión de calidad de la ejecución de estructuras de hormigón.

El curso, organizado por el Colegio Oficial de la Arquitectura Técnica de Araba/Álava, será mediante videoconferencia, con un total de 8 horas lectivas. Se desarrollará de 16:00 h a 20:00 h los días 28 y 29 de septiembre. La fecha límite para la inscripción será el 27 de septiembre, a las 13:00 horas. El precio de inscripción para los colegiados es de 10 € y de 30 € para los no colegiados.

Toda la información la tenéis en el siguiente enlace: https://coataraba.eus/formacion-2/?postid=28009

PROGRAMA:

  1. Bases generales para la gestión de la calidad de las estructuras.
  • Criterios generales para la gestión de la calidad de las estructuras
  • Garantía de la conformidad de productos y procesos de ejecución, distintivos de calidad
  • Plan y programa de control
  • Control de la conformidad del proyecto
  • Control de la conformidad de los productos
  • Control de la conformidad de los procesos de ejecución
  • Control de la comprobación de la conformidad de la estructura terminada
  1. Gestión de la calidad del proyecto de estructuras de hormigón
  • Criterios específicos para el desarrollo del control de proyecto en las estructuras de hormigón: niveles de control de proyecto, documentación del control de proyecto
  1. Gestión de la calidad de los productos en estructuras de hormigón
  • Criterios específicos para el control de los productos
  • Control del hormigón, del acero y de elementos prefabricados
  1. Gestión de la calidad de la ejecución de estructuras de hormigón
  • Programación del control de ejecución de las estructuras de hormigón: lotes de ejecución y unidades de inspección
  • Comprobaciones previas al comienzo de la ejecución
  • Control de los procesos de ejecución previos a la colocación de la armadura
  • Control del proceso de montaje de las armaduras pasivas
  • Control de las operaciones de pretensado
  • Control de los procesos de hormigonado
  • Control de los procesos posteriores al hormigonado
  • Control del montaje y uniones de elementos prefabricados
  • Control del elemento construido
  • Controles de la estructura mediante ensayos de información complementaria: pruebas de carga y ensayos no destructivos
  • Control de aspectos medioambientales

Os paso el folleto del curso:

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